“多次測量”和“多次實驗”在初中物理實驗中的作用

初中蘇科版物理教材中幾乎每節課都安排有相關的實驗活動，其中測量性實驗主要以測量為主;演示性實驗主要以觀察現象為主;驗證性實驗和探究性實驗既有定性研究又有定量分析的成分，學生不僅要觀察現象還要進行測量，并對測量結果進行分析概括。從物理研究的角度來看，必須經過多次實驗才能總結出某一結論或歸納某一規律。但根據實驗的要求，多次測量的目的和方法有所不同，而學生卻往往以一概全，對不同的問題給出相同的答案。現結合具體實例談一談“多次測量”和“多次實驗”在不同實驗中的不同作用。

一、“多次測量”求平均值，減小誤差

圖1

【例1】 (2008#8226;株洲市)為測量阻值約10 Ω的電阻，小龍設計并連接了如圖1所示電路，所使用的電源為兩節干電池。請指出他在電路設計和連接上存在的兩個問題:

(1);

(2)。

答案:(1)電流表(正、負接線柱)接反;

(2)只能讀取一組實驗數據，實驗誤差大。

點評:在初中物理實驗中，有一些物理量的測定，需要進行多次測量求平均值，以減小誤差。如測量物體長度、定值電阻的阻值、滑動摩擦力大小、物質的密度等物理量。

二、“多次測量”尋找規律，排除偶然性

圖2

【例2】 (2009#8226;江蘇)用如圖2所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率。實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。

(1)略;

(2)為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關，一位同學用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數據:

根據表中數據，能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關，鉤碼越重其效率越高”的結論?答:;

請簡要說明兩條理由:①;②。

答案:(2)不能兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置僅根據一次對比實驗所得結論是不可靠的

圖3

【例3】 (2009#8226;河南)按照課本要求探究并聯電路中電流的關系，他們設計的電路如圖3所示。把電流表分別接入到電路中的A、B、C處，測出它們的電流，填入下表:

(1)通過對上面數據的分析，可以得出的結論是:;

(2)測量三次的目的是: ，在實驗中我們可以采用 的方法改變電流的大小從而進行三次實驗;

(3)結合你用一個電流表做實驗時的體會，提出一條對本實驗的改進意見: 。

答案:(1)并聯電路干路中的電流等于各支路電流之和;

(2)使結論更具有普遍性、可靠性 更換不同規格的小燈泡等(只要答案合理均給分);

(3)使用三個電流表同時接入到電路中的A、B、C處，測出它們的電流。

點評:為得出科學結論，防止以偏概全、找出在不同條件下的普遍物理規律，有不少物理實驗必須進行多次測量，如探究串、并聯電路中的電流、電壓特點，探究杠桿平衡條件，使用定、動滑輪的特點研究浮力原理等。

三、“多次實驗”觀察現象，尋找關系

圖4

【例4】 (2008#8226;江西)小宜同學做“測小燈泡的額定功率”實驗時，已知小燈泡的額定電壓是3.8 V，其中電源是三節新的干電池，燈絲電阻大約10 Ω，滑動變阻器上標有“10 Ω 1 A”的字樣。器材如圖4。

(1)、(2)略;

(3)小宜同學在實驗中為了能得到比較準確的小燈泡的額定功率，改變接入電路的滑動阻器的阻值，分別得到三組數據，如下表:

實驗序號電壓表示數/V電流表示數/A功率/W額定功率/W

13.000.361.08

23.800.401.52

34.500.421.89

P額=1.08+1.52+1.893=1.50

老師認為小宜同學通過三次測量得到三組數據，算出三個電功率值，再求平均值得到額定功率的數據處理方法有誤，為什么?

(4)你認為正確測量結果P額=W。

答案:(3)因為額定功率是用電器在額定電壓下的電功率，當滑動變阻器阻值變化時，燈兩端電壓也變化，實際功率是變化的，多次測量求平均值算出的功率不是額定功率。

(4)1.52 W。

點評:為了得到在不同條件下某物理量的大小，研究它的變化趨勢，需要進行多次實驗，觀察現象，找出關系。如測小燈泡在不同電壓下的電功率、測小燈泡在不同電壓下電阻值等，通過多次實驗、觀察可以發現小燈泡的電功率和電阻值都不是定值，都會隨電壓而變化，同時還會發現小燈泡的電阻隨溫度升高而變大。

物體在不同條件下表現出不同的規律是物理實驗中常見的物理現象，因此這類實驗需要在不同的條件下對同一物理量進行測量，找出對應的關系。教材中這類實驗主要有:1.探究凸透鏡成像規律，這個實驗根據燭焰與凸透鏡的位置關系分三種情況研究凸透鏡的成像情況:(1)u>2f，成倒立縮小的實像;(2)f

四、“多次實驗”控制變量，探究影響因素

影響某一物理量大小的因素通常有幾個，每個因素對這一物理量有沒有影響，有什么影響，需逐一通過實驗進行測量。這類實驗在現有教材中體現較多，如(1)探究物體的形狀、物質的狀態以及地理位置對質量的影響。(2)探究影響導體電阻大小的因素。(3)探究影響液體內部壓強大小的因素等。

現有蘇科版教材安排的各種實驗涵蓋了每一節課，不同類型的實驗采用不同的方法和手段，以上僅是對實驗中出現的“多次測量”和“多次實驗”的問題做了一點粗淺的分類，以便教者在引領學生學習和復習時更好地掌握實驗的操作和實驗題的解答方法。

(責任編輯 黃春香)