科学技能：绘制良好的图形

目的

学习如何绘制清晰准确、能显示两个变量关系的图形。

变量

• 操纵变量: 操纵变量绘于水平的横轴上。
• 响应变量: 反应变量绘于竖直的纵轴上。
• 固定变量: 固定变量不作图，而在标题或注记中说明。

仪器与材料

• 坐标纸
• 削尖的铅笔
• 长直尺
• 数据表

步骤

1. 把操纵变量置于横轴，反应变量置于纵轴，各标明物理量与单位。
2. 选用简单的刻度（以 1、2 或 5 为基准），使所绘的点占据坐标纸的一半以上。
3. 用削尖的铅笔准确地描出每个点，用小叉号或圈中一点表示。
4. 用直尺画一条最佳拟合直线，或画一条光滑曲线，使各点均匀分布在线的两侧。
5. 给图形加上标题，写明所绘的两个量。

记录数据

直接从数据表读取要绘制的数值，操纵变量列用于横坐标值，反应变量（或导出）列用于纵坐标值。

图表

绘制良好的图具有带单位的坐标轴标注、合理的刻度、准确描出的点，以及一条最佳拟合直线或光滑曲线，而非逐点连线。

分析

评分者会对标注正确物理量与单位的坐标轴、使各点占纸面一半以上的刻度、所有正确描出的点，以及光滑的最佳拟合线给予分数。

示例结果及其含义

假设你要以弹簧的伸长量对所挂负载作图。一组典型的示例读数（非真实数据）可能是：负载 1.0 N 时伸长 2.0 cm，2.0 N 时 4.1 cm，3.0 N 时 5.9 cm，4.0 N 时 8.2 cm，5.0 N 时 10.0 cm。

沿两列往下读，负载加倍时伸长量大致也加倍，可见两个量同步增大。这一规律表明各点将接近一条直线，因此应画一条用直尺画的最佳拟合直线，而非曲线。

• 操纵变量负载（单位 N）置于横轴。
• 反应变量伸长量（单位 cm）置于纵轴。
• 每一对数值成为一个描点，例如 (3.0, 5.9)。

先从表格判断图形可能的形状，可避免把本应弯曲的点硬凑成直线，或把本应笔直的点画成曲线。

读图与求答案

以伸长量（纵轴）对负载（横轴）作图。由于读数同步增大，各点落在一条几乎通过原点的直线上，证实在弹性限度内伸长量与负载成正比。

求斜率时，在最佳拟合线上取相距较远的两个线上点（非原始数据点）画一个大三角形。读取其坐标，例如 (1.0 N, 2.0 cm) 与 (5.0 N, 10.0 cm)。

斜率 = (10.0 cm − 2.0 cm) ÷ (5.0 N − 1.0 N) = 8.0 cm ÷ 4.0 N = 2.0 cm N⁻¹

2.0 cm N⁻¹ 的斜率表示每牛顿负载所产生的伸长量。斜率越大表示弹簧越软、越易拉伸。

斜率务必写上单位，因为没有单位的数字得不到分数。

评分者看重的地方

在试卷三中，图形本身按检查表评分，因此工整的作图能轻松得分。

• 两轴都要标注物理量及单位，例如 负载 / N 与 伸长量 / cm。
• 选用以 1、2 或 5 为基准的刻度，使描点在两个方向都占据网格的一半以上。
• 用削尖的铅笔准确描出每个点，用小叉号或圈中一点表示。
• 画一条细的最佳拟合直线，使各点均匀分布在两侧，而非逐点连线。

所考查的科学过程技能是清晰地传达数据和善用网格空间。给图形加上写明两个量的标题，保持铅笔削尖使描点精确，避免使用如 3 或 7 的倍数这类别扭刻度，以免读值困难。

一条顺应趋势的整齐直线表明你能解读关系，而不只是记录数据。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)