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2014-03-06
误差分析:由于图5中电压表的分流作用,实际上干路电流比电流表的测量值大IV ,在图6中作出修正,可画出倾斜虚线所示U-I图象。该直线和纵轴的交点E0为电池电动势的准确值。比较图6中两斜线可知,用此法测得的电动势和内电阻都比真实值偏小。而选用内电阻越大的电压表,这一误差越小。为了减小系统误差,要求Rv>>RA+R,这一条件易于满足,所以实验时一般采用原理图5。
拓展:由于已知电压的电阻可充当电流表角色,所以可将图5中电流表A和滑动变阻器用电阻箱替代,变形成如图7所示原理图。
当然还可等效为原理图8。
由于原理图7、8是由原理图5等效变形而来,则可知这种U-R法测得的电源电动势及内阻也必然偏小。
例5 如图9中甲所示为一黑箱装置,盒内有电源、电阻等元件,a、b为黑箱的两个输出端。
(1)为了探测黑箱,某同学进行了以下几步测量:A.用多用电表的电阻挡测量ab间的电阻;B.用多用电表的电压挡测量ab间的输出电压;C.用多用电表的电流挡测量ab间的输出电流。你认为以上测量中不妥的有 (填序号),理由是 。
(2)含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”,ab等效电源的两极.为了测定这个等效电源的电动势和内阻,该同学设计了如图乙所示的电路,调节滑动变阻器的阻值,记录下电压表和电流表的示数,并在方格纸上建立了U-I坐标,根据实验数据画出了坐标点,如图丙所示.请你进一步处理,并由图求出等效电源的电动势E= V,内阻r= Ω。
(3)由于电压表和电流表的内阻,会产生系统误差,则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比 ,测得的内阻与实际值相比 (填“偏大”、“偏小”或“相同”)
解析:(1)以上测量中不妥的有A、C;理由是:A.不能用多用电表的欧姆挡测量含电源的电阻;B.可能造成短路而烧坏电表。
(2)如图10所示,用直线将描得的点连接起来,要使更多的点在直线上,其它的点尽量分布在直线两侧.在图上直接读出电源的电动势为1.45V,取直线上的两点算出直线斜率的绝对值就是电源的内阻r=0.73Ω。
(3)图9-乙测量原理图与上述原理图5一样,所以误差情形一样,即测量值均偏小。
点评:为减小U、I测量的偶然误差,本实验采用图象法对数据进行处理(实际上图象法处理数据就具有取平均值的效果)。即根据实验测出的多组U、I值,作出U-I图象。由于U=E-Ir,可见U-I图象为斜率是负值的直线。图线在电压值上的截距(I=0时,U=E)即为电源电动势,图线斜率的绝对值即为电源内电阻,由于电源内阻较小,即使电流有较大的变化,路端电压变化也很小。为充分利用图象空间,电压数据常从某一不为零的值开始,如图10所示,作此处理后,U-I图象在电压轴上的截距和图象斜率的意义不变。
四、注重教材的演示实验和课后小实验,加强实验实际操作能力的培养与训练
随着高考改革的不断深入,高考考查的知识面越来越宽,仅靠一些学生分组实验已远远不够,近几年高考试题中不断出现演示实验、课后小实验。如06年江苏卷考察了光电效应现象的演示实验;全国理综I卷考查了共振现象的演示实验等。所以复习实验时一定要全面了解所有的演示实验及课后小实验。学校实验室应尽可能地向学生开放,使学生能亲自动手做做所有演示实验、课后小实验及分组实验,在操作过程中提高实验能力。由于现在的高考还不能让学生在考场上动手操作实验,而只能通过卷面来体现,画电路图、实物图、电路连线题等就是考查学生实际操作能力的实验题。所以在训练实际动手能力的同时,还应训练学生如何把已经获取的实际操作能力在试卷上表达出来。
五、总结语
通过对基本演示、分组实验的复习、操作,应达到这样几个目的:一要掌握实验原理;二要学会误差分析;三要学会对实验数据的处理;四要掌握实验的思想方法,如“控制变量法”、“累积法”、“转换法”、“替代法”等。学习贵在知识迁移,注重培养自己的知识迁移能力和发散思维能力,达到灵活应用所学知识解答遇到的各种问题的复习最终目标。
小编为大家整理的高考物理实验复习建议就到这里了,希望大家认真阅读,祝大家学业有成。
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