摘 要：图形计算器是一种能够绘制函数图像、解联立方程组以及执行其它各种操作的手持计算器。电学实验涉及到多种元件的各种电学参量动态变化，处理这类问题需要的较强图像分析和计算能力。借助图形计算器强大的计算能力、直观的图形绘制能力，引导学生对电学实验问题的探究，帮助学生发现电学实验问题中的关键。

关键字：图形计算器；电学实验；图像分析

本文引用格式：陈习羽.用图形计算器辅助电学实验教学[J]. 教育现代化,2018,5(14):354-357.

DOI：10./

作者简介： 陈习羽，男，广东中山人，中山市龙山中学，物理教师。

高中电学实验一直都是高考重点必考内容，而且喜欢考创新实验。创新实验的考点来源于课本的学生实验，让学生充分理解每个实验的细节，成了电学实验授课的重点。

但是，实验电路往往都有可变电阻，导致电路中电流、电压的变化呈显出非线性变化。使电路计算难度都比较大，更别说做出相应的电压、电流曲线做连续分析。实际上，很多实验方法和结论，老师在授课时，都是选定几个特定值计算之后，就直接给出结论。学生缺少探究的过程，缺少对整个电路连续变化过程的认识，就很难理解清楚实验原理和结论，应用起来就难上加难。这也就是有时候花了很多时候学习电学实验，但最后学生表现不佳的原因。

在电学实验教学中，用图形计算器进行辅助教学，可以有效解决上面提到的问题。有条件的学校，可以让学生人手一台图形计算器（或用手机安装相应的应用程序），在老师的指导下，一起对实验问题进行科学探究，寻找当中的规律。本文使用的是德州仪器Ti-nspire CX CAS图形计算器。

一 如何有效规范的作图和连线

物理电学实验数据的处理方法主要有三种：方程式法、列表法和作图法，其中作图法是最常用的一种数据处理方法。在物理电学实验数据处理过程中，通常都要将实验过程记录的数据绘制成图形或先对实验数据进行计算处理后再作图来直观地反映实验结果。如例1。

例1．用伏安法测量电源的电动势和内阻，得到下面6组数据。

（1）用所得数据作出电源的伏安特性图

（2）根据伏安特性图，求出电源的电动势和内阻

1 2 3 4 5 6 U/V 1.52 1.40 1.28 1.22 1.10 1.03 I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

在计算器中新建一个表格，把对应的数据输入（如图1）。再新建一个数据统计，把电流设为横坐标，电压设为纵坐标，对应的数据点就会自动画出（如图2）。观察数据点，基本在一条直线上，故作线性回归，得回归图像和对应函数（如图3）。

图1

图3

观察所得图像，我们可得描点作图的要点：使数据点尽量靠近图像，且平均分布在图像的两侧。根据U=E+Ir与图像函数作对应，可得电动势：E=1.60V（截图），r=0.97Ω（斜率的绝对值）。

传统的手工作图方法是对实验数据进行分析计算后利用铅笔、直尺、曲线板等在坐标纸上进行描点作图，这种作图方法费时、 费力，随意性很强，人为误差大，同一组数据所有人结果可能都不一样。应用计算器处理实验数据不仅可以减少在数据处理过程中由于人为因素而引人的各种误差，提高实验结果的准确度与精确度，而且还能使原本繁杂、费时的数据处理过程变得简单、快捷，极大地提高了学生的学习效率和兴趣，从而使实验教学效果大大提高。

二 内接法、外接法的选择

很多学生在学了伏安法测电阻后，分不清什么时候采用内接法，什么时候采用外接法，仅是知道测大电阻用内阻法，测小电阻用外接法，但在测量既不是很大也不是很小的电阻时，就不清楚采用哪种接法才能使测量的误差最小。下面借助图形计算器的辅助，来和他们一起探究在伏安法测电阻时内接法与外接法的选择。

图4

如图4为外接法和内接法的电路图，设电压表电阻Rv=20KΩ，电流表电阻为RA=2Ω，等测电阻阻值R=x。新建计算器页面，把基本数据输入，如图5。我们知道，外接法实际测量值为RV和R的并联电阻，定义为r1，相对误差为w(1)。内接法实际测量值为RA和R的串联电阻，定义为r2，相对误差为w(2)。新建图形页面，作出两个误差的图像，如图6。

图5

图6

图7

由图6可以看出，外接法相对误差w(1)为负，测量值比实际小；内接法相对误差w(2)为正，测量值比实际大。通过跟踪两个图像的变化，可得到时，两种测量误差相等。可得当待测电阻时，w(1)较小，选外接法；待测电阻时，w(2)较小，选内接法。