1  测量电池的电动势和内阻

题目1  东北三省2024年物理高考实验题，测量电池电动势和内阻，本题电路图与人教版物理必修第三册89页的电路图非常接近，在教材的基础上有所提升.

（1）没有直接使用滑动变阻器，而是用电阻丝和金属夹代替滑动变阻器，其实这也是滑动变阻器最初的原型.题中第一句话就说：“某探究小组要测量电池的电动势和内阻”，直接将金属丝接入电路，是不是很简单，但又不是“测量金属丝的电阻率”那个实验，电阻丝的接法是简单的限流式，“划片”改用“金属夹”，非常好，返璞归真，回到滑动变阻器最初的状态.

（2）考题中电路图与教材电路图比较，没有使用电流表，不用考虑电流表的量程问题.但还是要考虑电源的安全性能的，所以考题中“将电阻丝拉直固定，按照图（a）连接电路，金属夹置于电阻丝的----（填“A”端或“B”端）”，填“A”端，将电阻丝全部接入电路，所有限流式电路都是将滑动变阻器开始接入电路时，变阻器处于阻值最大处.本题A端就是将电阻丝全部接入电路中.

（3）采用多组数据画线性图线的方法测量电动势，增加测量的准确性.闭合开关，快速移动金属夹至适当的位置并记录多组电压表示数U，和断开开关测量U对应的电阻丝接入电路中的长度L，做出--的图象，两者呈线性关系，很好的考查了电学中最重要的三个定律：欧姆定律、闭合电路欧姆定律、电阻定律.U+Ir=E,闭合电路欧姆定律，I是电路中的电流，r是电池的内阻.I=，欧姆定律，R是电阻丝接入电路中的电阻.，电阻定律，ρ是指电阻丝的电阻率，S是电阻丝的横截面积.整理后得到,那么纵轴截距，电池的电动势.

（4）转换测量的方法.对于电池内阻，如果只用图（a）,求出图线斜率，还涉及到金属丝的电阻率ρ，金属丝的横截面积S，实验变得复杂，精彩之处出现了，就是在完成第一步之后，又在原电路图中加入一个定值电阻R0，串联接在电源旁边，然后重复原来的实验，画出图象.由闭合电路欧姆定律得出的和的线性关系只是把上次表达式的r换成r+R0,其实这种操作也是一种“等效替代”的物理学研究方法.“由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为k1、k2,若=n,则电池的内阻r =▁(用n和R0表示）”.

（5）第一次实验的斜率跟第二次实验的斜率区别就是第一次整理后的表达式中r换成（r+R0），这样很容易得出,得到.化繁为简.

题目2  探究七彩虹积木小振幅摆动时周期T与外径D之间的关系，七彩虹积木不同颜色的积木块可以进行多次测量.

（1）关于七彩虹积木，是八零后九零后直至零零后玩过的，搭建起来形成彩虹，但又不是光学中的彩虹，光学中的彩虹出现在雨后的天空，甚至还会出现双彩虹，就是里圈是虹，外圈是霓.2022年北方降雨量很大，5月25日看见了最清晰最大的双彩虹，几乎挂了半个天空，像彩虹门一样，那是迎接妈妈的天空之门.积木的七彩虹通常最大的是红色的，最小的是紫色的，跟天空中的虹一样，里紫外红.倒置过来用手按下一端松手后半圆形积木块就可以往复振动，如本实验一样的操作.

（2）探究这套积木小角度摆动时的周期跟外径的关系，这里用刻度尺来测量外径.刻度尺的最小刻度为1毫米，使用毫米做单位小数点后还有一位估读值，改换成以厘米为单位，小数点后面两位数字.

（3）累积法测量物理量.测量周期的方法是多次测量减小误差.在用单摆测重力加速度的实验中也是这样，用秒表测量单摆完成30-50个全振动所用时间t，完成一次全振动的时间叫周期，T=，n就是完成全振动的次数，考题12，“当积木左端某次与 O 点等高时记为第0次并开始计时， 第20次时停止计时，这一过程中积木摆动了______个周期”20次过0点，每两次过0点完成一次全振动，共十次全振动，十个周期.

（4）最后讨论T与D的关系，没有直接做T-D的关系，这样二者不是简单的线性关系，而是采用对测量的物理量同时取自然对数的方法.利用数学方法处理物理问题是解决物理问题的重要方法之一.自然对数是以常数e为底的对数，记作lnN,(N>0),考题所给图象lnT-lnD是一条倾斜直线，计算出斜率大约是，即lnT≈lnD,T≈D,周期T与积木外直径D的平方根成正比.自然对数法在物理学生物学等自然科学中都有重要的意义.对比单摆的周期也是一样，周期T跟摆长L的平方根成正比.

（5）考题12第四问是让写出一条提高该实验精度的改进措施.这样考查比较灵活，真正从实验出发提高实验精确度的方法不一，跟单摆测重力加速度一样的，可以增加全振动的次数，能提高精度.也可以减小摆动幅度.还可以使用游标卡尺测量外径D等等.

（6）用单摆测量重力加速度，目的明确.七彩虹积木探究小振幅摆动周期跟外径的关系，有什么作用和意义呢？研究振动，因为一切物体都在运动，振动也是其中的一种，但是没有想明白是否还有更深层意义的考察，待日后慢慢品读吧.

（7）活学活用，灵活应变.通过学习过的课本上的“用单摆测量重力加速度”的实验，活用到测量玩具积木的小幅振动，达到触类旁通的效果.

2  结语

总之，东北三省2024年的实验试题非常基础灵活，在基础上进行改进和新的探索，虽然不是很明白七彩虹积木的探索前景，但是其中的用数学方法来解决物理问题的思想得到充分的利用.同时考察了图象的“点、线、面、斜、截、轴”的六字方针，多种物理学的研究方法得以在实际操作时灵活应用，在今后的教学中增加学生集体探究的做法和培养学生能提出问题并合作解决问题甚至独立解决的能力，向未知领域不断地探索.

参考文献：

[1]网络、微信等搜集的2024年东北三省（吉林）省高考物理实验题.

[2]人民教育出版社 课程教材研究所 物理课程教材研究开发中心 普通高中教科书 物理必修 第三册.

[3]人民教育出版社 课程教材研究所 物理课程教材研究开发中心 普通高中教科书 物理 选择性必修 第一册.