三次测量的目的是什么.doc

三次测量的目的是什么
于能武（江苏省泰州市姜堰区励才实验学校 225500）
原载《中小学实验与装备》2013年第6期

初中苏科版物理教材中几乎每节课都安排有相关的实验活动，其中测量性实验主要以测量为主；演示性实验主要以观察现象为主;验证性实验和探究性实验既有定性研究又有定量分析的内容，学生不仅要观察现象还要进行测量，并对测量结果进行分析概括。从物理研究的角度来看，必须经过多次实验才能总结出某一结论或归纳某一规律。但根据实验的要求，多次测量的目的和方法有所不同，而学生却往往以一概全，对不同的问题给出相同的答案。现结合具体实例，谈一谈“多次测量”和“多次实验”在不同实验中的不同作用。
1“多次测量”求平均值减小误差
例1在伏安法测电阻的实验中
图1 电路连接图
R
A
B
C
D
P
图2 电流表示数

（1）请将如图1所示电路连接完整，要求当滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表的示数减小。在连接电路时，开关应______________。
（2）移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为2.4V时，电流表的示数如图2所示，为__________A，则该电阻的阻值为________Ω。小明就把这次实验测得的阻值作为最后的结果，你认为合适吗?__________，理由是____________________。
（3）做完该实验后，该电路还能用来研究_____________________。（写出1条即可）
考点：伏安法测电阻的探究实验。
专题：探究型实验综合题。
分析：（1）为了防止短路的发生，在连接和拆除电路时，开关应是断开的。滑动变阻器应接“一上一下”，滑动变阻器的阻值大小是由滑片与下而一个接线柱之间的距离决定的。
（2）在进行电流表的读数时，注意量程和分度值。根据R = U/I计算电阻的阻值。在测量电阻阻值时，为了数据更加准确，应多测几次求平均值。
（3）此电路还能用来研究电流和电压、电阻的关系。
R
A
B
C
D
P
图3 答案
解答：（1）滑动变阻器己连接了上而一个接线柱，应再连接下而一个接线柱。滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表的示数减小，所以滑动变阻器的阻值变大，滑动变阻器应接在左边A接线柱上。在连接电路过程中，开关应为断开的。
（2）由图2知，电流表的量程为0 ~ 0. 6 A，分度值为0.02 A，其读数为0.3 A。由I =U/R得，R = U/I = 2.4V/0.3A = 8Ω。
在此实验中，小明只测了一组数据便求出了电阻的阻值，这样不准确，为减小误差应多测几次求平均值。
（3）此实验还可以探究电流与电压的关系及电流与电阻的关系。
答案：（1）如图3所示；断开。
（2）0. 3；8；不合适；没有多次测量求平均值，以减小误差。
（3）电流与电压的关系。
点评：此题是测量电阻的阻值，考查了有关电路图的连接，在连接电路的过程中，要特别注意电流表、电压表、滑动变阻器的接法。同时考查了有关电流表的读数及电阻的计算。测电阻阻值的实验电路图是比较重要的，曾在多个实验中用到，平时学习中要用心。在初中物理实验中，有一些物理量的测定，需要进行多次测量求平均值，以减小误差。如测量物体长度、定值电阻的阻值、滑动摩擦力的大小、物质的密度等物理量。
A
O
1
2
3
4
5
图4 杠杆平衡条件
2“多次测量”寻找规律排除偶然性
例2在“研究杠杆平衡条件”的实验中
（1）把杠杆挂在支架上，实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端下倾，可将右端螺母向_________边旋转，使杠杆在____________平衡。
（2）实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆后，在杠杆左边离支点两格的八处挂了3个钩码，如图4所示，为使杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆右边挂上钩码（用一种方法），你的方法是____________________。
（3）实验中改变支点两侧的钩码位置和个数，用同样的方法一般要做3次，得到3组数据并进行分析，这样做的目的是 _______________________________。
考点：探究杠杆的平衡条件实验。
专题：实验题。
分析：使杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于测量力臂；在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使杠杆平衡，根据F1L1 = F2L2可解此题；并且实验时，如果只用1组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据，归纳出物理规律。
解答：（1）杠杆不在水平位置，右端向下倾斜，则重心应向左移动，故应向左调节右端的平衡螺母；杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂。
（2）根据F1L1 = F2L2，3×2 = 2×3，所以可以在杠杆右边离支点3格处挂两个钩码。
（3）如果只用一组数据得到结论，偶然性太大。
答案：（1）左；水平位置。
（2）在杠杆右边离支点3格处挂了两个钩码。
（3）为了寻找杠杆平衡的普遍规律。
点评：杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中应首先调节使杠杆在水平位置平衡。初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值，使测得的数据更准确;有些是为了寻找普遍规律。探究杠杆平衡的条件就是为了寻找普遍规律，得出科学结论，防止以偏概全，找出在不同条件下的普遍物理规律。有不少物理实验必须进行多次测量，如:探究串、并联电路中的电流、电压特点，探究杠杆平衡条件，探究平而镜、凸透镜成像特点，研究浮力原理等实验。
3“多次测量”研究不同状态下的物理量
例3 小宇做“测定小灯泡的电阻”实验（小灯泡标有“2.5V”字样），在实验过程中得到了一组电压和电流的数据，见表1。
表1 电压和电流数据
实验次序
1
2
3
4
5
6
灯泡两端电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
通过灯泡电流I/A
0.18
0.22
0.26
0.3

0.33
灯泡发光情况
微亮 → 逐渐变亮
图6 电流表示数
L
e
A
B
P
S
图5 电路连接

（1）在连接电路时，开关应处于_______状态，滑动变阻器的滑片应调至阻值_______（选填“最大”或“最小”）端。
（2）图5连接了部分电路，若要求滑片P向右移动时变阻器阻值变小，则导线e的接头应与滑动变阻器的____选填“A”或“B”）端相连接。
（3）正确连好电路后，闭合开关S，发现灯L不发光，故障的原因不可能是_______（选填“电流表处”或“电压表处”）导线接触不良。
（4）灯泡正常发光时，电流表的示数如图6所示，此时电流为_______A；此时小灯泡的电阻为_________。
（5）分析比较表格中的数据可以看出，在灯丝中的电流逐渐增大过程中，灯丝的电阻___________（选填“增大”或“减小”），说明电阻的大小与_______有关。而一般情况下电阻与电流和电压______关（选填“有”或“无”）。
考点：伏安法测电阻的探究实验。
专题：探究型实验综合题。
分析：（1）在闭合开关前，开关应断开，滑动变阻器的滑片应移至最大阻值处。
（2）根据滑动变阻器的制作原理，滑片P向右移动时变阻器阻值变小，则接入电路中电阻线的长度应该变小。
（3）根据并联电路的特点，各支路互不影响进行分析。
（4）确定电流表的量程和分度值进行正确地读数，根据R = U/I计算出电阻值。
（5）根据表格中数据分析电阻的变化情况得出结论：灯丝的电阻随温度的升高而增大；电阻是导体本身的一种性质，与外加电压、电流的大小无关。
解答：（1）为保护电路，在连接电路时，开关应处于断开状态；滑动变阻器的滑片应调至阻值最大处。
（2）滑片P向右移动时变阻器阻值变小，则滑动变阻器的下而应接右边的接线柱B。
（3）电流表与灯泡串联，若电流表接触不良，则电路断路，灯泡不亮;电压表与灯泡并联，若电压表接触不良，不会影响灯泡所在电路，灯泡会仍然发光，所以灯L不发光，故障的原因不可能是电压表接触不良。
（4）由图6知，电流表的量程为0 ~ 0. 6 A，分度值为0.02 A，示数为0.32 A，所以R = U/I = 2.5V/0.32A = 7.8Ω。
（5）由表格中数据知，电压增大，电流也在增大，但电流增大的速度小于电压增大的速度，根据R = U/I得，灯丝的电阻在增大；说明灯丝的电阻与温度有关，而一般情况下电阻与电流和电压无关。
答案：（1）断开;最大。
（2）B。
（3）电压表处。
（4）0. 32；7. 8Ω。
（5）增大；温度；无。
点评：此题是测量小灯泡的电阻实验，考查了有关滑动变阻器的连接及阻值大小的判断，同时考查了有关电路故障的分析、电流表的读数和电阻的计算。为了得到在不同条件下某物理量的大小，研究其变化趋势，需要进行多次测量，如测小灯泡在不同电压下的电功率、测小灯泡在不同电压下的电阻值等。通过多次测量可以发现，小灯泡的电功率和电阻值都不是定值，都会随电压而变化，同时还会发现小灯泡的电阻随温度升高而变大。