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1、中学教学参考一 一 ：一手丞盘点物理高考实验对误差来源的考查湖北襄樊市第一中学(441100) 蓝坤彦 向 桦 杜 娟测量误差的大小反映我们的认识与客观真实的接近程度。研究测量 误差的来源、性质及其产生的规律，就可以采取各种措施消除或减小误差影响，因此，分析误差来源是完成实验的重要步骤。近几年来 ，对实验误差来源的考查也是高考物理实验考查的重要内容，笔者盘点了近几年高考试题中对实验误差来源的考查，供大家在高考复习中借鉴。一、 来源于实验原理不完善【例 11 (2009年安 徽卷，21)用图 1所示的电路，测定节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一
2、个定值电阻起保护图 1作用。除 电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：(a)电流表(量程 06A、3A)(b)电压表 (量程 3V、15V)(c)定值电阻(阻值 1Q、额定功率 5W)(d)定值电阻 (阻值 10Q、额定功率 10w)(e)滑动变阻器 (阻值范围 010Q、额定电流 2A)(f)滑动变阻器 (阻值范围 0100Q、额定电流 lA) 那么：(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择V，电流表的量程应选择 A；R。应选择Q的定值电阻，R应选择阻值范围是 Q的滑动变阻器。(2)引起该实验系统误差的主要原因是 。分析与解：(1)略。(2)本实验是用伏安法测电源的电动势和内阻，引起该
3、实验系统误差的主要原因是由于电压表的分流作用。点评：本实验是根据实验原理 UEIt(U 为电压表的读数，j为电流表的读数 )完成实验测量的，它忽略了电压表的分流作用，从而造成实验误差。真 实反映本r r实验的实验原理应该是：UE一 ( +)r。由于实验 v条件的限制，实验原理不完善是系统误差产生的一个重要原因。二、来源于实验仪器不精确【例 21(2009年天津卷，9(2)如图 2所示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流L一300肚A，内阻 R 一100 Q，可变电阻R的最大阻值为 10kQ，电池的电动势 E一15V，内阻 r一05Q，图中与接线柱 A相连的表笔颜 色应是=-色，按正确使
4、用方法测量电阻 R的阻值时，指针指在刻度盘的正中图 2央，则 R 一kQ若该欧姆表使用一段时问后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述 R 其测量结果与原结果相比较(填“变大”、“变小”或“不变 ”)。分析与解：(1)红色(具体分析略 )。(2)当两表笔短接(即 R 一o)时，电流表应调至满偏电流 J ，设此时欧L1姆表的内阻为 R内，则有 ：j 一得 R内一 一5kfZ；当指内rrF针指在刻度盘的正中央时J一号，有号=赢 ，代入数据可得 R 一R内一5kQ；当电池 电动势变小、内阻变大时，欧姆表得重新调零，由于满偏电流 不变，由公式一U-，欧姆表内阻 R 得调小，
5、待测电阻的测量值是、内F通过电流表的示数体现出来的，由 j一一、内 lT nTl gXt+一，可知当R内变小时，J变小，指针跟原十来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。点评：由于实验仪器自身构造或长期使用会导致实验结果测量不准确，这是系统误差的一个重要来源。选择合理的实验仪器是减少这种误差的一个重要方法之一。三、来源于实验方法粗略【例 31 (2008年重庆卷，22(1)某实验小组拟用如图 3所示装置研究滑块 的运动。实验器材有 滑块、钩码、纸带、米尺、带滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等。实验 中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向摆动，漏斗漏出的有
6、色液体在纸带带下留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置。在图 4中，从 纸带可看出滑块的加速度和速度方向一致。用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有：、(写出 2个即可)。纸带运动方向-一= 带脓 带E至带图 3图 4分析与解： 略。这是一个非常粗略的实验，由于在液体漏出的过程中，会造成漏斗重心的变化，导致实际摆长会逐渐变长；周期的变化和液体重心的变化，导致液体痕迹的粗细也会发生变化，从而影响相同时间内距离的测量；还有漏斗的摆长也不好测量，再加上常见的阻力变化等都是造成实验误差的原因。点评：粗略的设计性实验虽然不能精确地反映事物的规律，但它在考查学生综合运用所学知识和学生创造能力方面确有其独到之
7、处，它所用的器材、原理、方法都渗透在学生实验、演示实验或课本知识之中。学生只有在平时的学习中，全面了解所用仪器、器材的性能和使用方法，并熟知这些实验方法和实验 原理，才能触类 旁通，解决问题。四、来源于实验操作不当【例 41 (2006年江 卷，12(2)在用插 法 定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面 aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图 5中的、和所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他 们的其他操作均正确，且均以专题论析 ZIONGXUE JIAOXUE CANKAO分析与解：由于题目的实验中使用的是最小刻度是毫米的刻度尺，即读数的 01CI
8、TI是 精确的，而 001 cm是估读的，也就是说以 cm 为单位，小数点后应有两位数。因此 ，L 和 L。的数据不 正确。毫米 刻度尺的最小分度是 1cm，所 以 的 数 685cm，L 的 数为 1405cm。点 ：精密程度不同的 器， 实验 量结 果的影响是不同的。合理 和使用 器， 实验仪 器 行正确读数是学生的一个重要的实验能力，也是减少偶agl、bb 界面画光路 。酉则甲同学测得的折射率与真实值相比(填“偏大”、“偏小”或“不 ”)。乙同学 得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小 ”或“不 变”)。丙 同学测得的折射率与真实值相比 。分析与解：用图 测定折射率，玻璃中折射光线
9、偏转大了，所以折射角增大，折射率减小；用图测折射率时，只要操作正确，折射率与玻璃砖形状无关；用图测折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可能偏大，可能偏小，也可能不变。点评：实验操作是影响实验结果精确度的一个非常重要的因素，也是偶然 差产 生的原因之一。严格遵守 操作 ， 合理的 操作方法是一个学生 然误差必不可少的条件。六、来源于多种因素的共同作用【例 61 (2006年 重庆 卷，22(2)某同学用 题 中 7(1)所示装置测量重力加速度 g，所 用交流电频率为 50Hz。在所 选纸 上取某点为 0号 数点，然后每 3个 点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如题中图 7
10、(2)所示 。 同学用两种方法 理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：方法 A Eh 一一平均 ，g=8667ms ；方法 B：由 g 一 - ，g =：=图 7(1)， ，g5一取，g。一 。 ，取平行物理实验必须具 的素质。五、来源于 器 数【例 51 (2008年北京卷 ，21(2)如图 6所示 ，某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数点。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧ih然下垂时，指针指示的刻度数值记作 L0，弹簧下端挂个 50g的砝码 时，指针指示的刻度数值记作 L
11、 ；弹簧下端挂两个 50g的砝码 时，指针指示的刻度数值记作L2；_挂七个 5Og的砝码时 ，指 指示的刻度数 作 L 。图 6下表 的是 同学已 出的 6个值 ，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是和 量 表刻度数值cm l17Ol34OI51oll86O11O3I121l实验中， 和 L 两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。均 g一8673ms 。从数据 理方法看，在 S 、S、S。、S 、 、 中， 结果起作用的，方法 A 中有 ；方法 B中有 。因此，选择方法 (A或 B)更合理，这样可以减少实验的 (系统或 偶然 )误差。本实 验误差的主要来源有 (
12、试举 出两条 )。图 7(2)分析与解：(只分析最后一空)由于本 器材和操作的特殊性，它的误差来源很多，例如，空气阻力、摩擦力、交流 率不 定、 度 量不准确、数据 理方法以及操作 程的程序等。点 ： 上每一个实验 的误 差都不可能是单 一的，都存在系统和偶然两类误差，只不过在不同的实验中，由于仪器、实验条件和实验操作人的素质等因素的不同，造成的误差多少不同 了。对实验误差来源的考查有利于引导学生从整体上考 的各个环节对实验结 果的影响。同 ，学生只有真正 入 室，并 真地做过实验 ，才能很从容地应对对实验误差来源的考查。对 实验误差的分析是培养学生的实验素养，提高学生实验能力的一个重要方法和手段，也是教师实验 教学所不能忽视 的一个重点。( 任编辑 黄春香)53E il：zxjxcklk163c fIl