高中物理實(shí)驗(yàn)儀器精度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響*

郝 詳

(河北保定外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 河北 保定 071000)

每到一輪復(fù)習(xí)的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)，任課教師都存在這樣的困惑，如果將每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講、練、做，效率低不說(shuō)，學(xué)生的參與度也不高；如果不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，學(xué)生又難以將實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)儀器、步驟相聯(lián)系.筆者嘗試將實(shí)驗(yàn)中儀器精度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響這個(gè)問題提出，讓學(xué)生通過(guò)類比，找規(guī)律、找方法來(lái)解決問題，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的熱情高了，也得到了意向不到的結(jié)果.在此，闡述一下具體思路.

首先，選取了高中階段的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：測(cè)金屬絲的電阻率、單擺測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋凑諏?shí)驗(yàn)原理→需要測(cè)量物理量→實(shí)驗(yàn)儀器(及精度)→測(cè)量結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響→實(shí)驗(yàn)操作的順序進(jìn)行研究.

實(shí)驗(yàn)1：測(cè)金屬絲的電阻率

實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1所示.

圖1 測(cè)金屬絲電阻率實(shí)驗(yàn)原理圖

實(shí)驗(yàn)中需要讀數(shù)的儀器：刻度尺(精度1 mm)、 螺旋測(cè)微器(精度0.01 mm)、電壓表(0～3 V，精度0.1 V)，電流表(0～0.6 A，精度0.02 A).

誤差計(jì)算公式

采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)誤差最大值不超過(guò)儀器精度的50%，在此實(shí)驗(yàn)誤差按照儀器精度的二分之一進(jìn)行理論測(cè)算，測(cè)量值對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響如表1所示.

表1 測(cè)金屬絲電阻率測(cè)量值對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

由分析可知.實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)測(cè)量誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響在5%左右，主要是由電流表、電壓表的讀數(shù)引起的，因此，在實(shí)驗(yàn)時(shí)要密切注意儀器讀數(shù)，避免錯(cuò)誤，減小誤差.

實(shí)驗(yàn)2：?jiǎn)螖[測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/p>

誤差公式為

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，

圖2 單擺測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣葘?shí)驗(yàn)裝置

需要讀數(shù)的儀器有刻度尺(精度1 mm)、游標(biāo)卡尺(精度0.01 mm)、秒表(精度0.1 s).各物理量的測(cè)量值對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響如表2所示.

表2 單擺測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣葴y(cè)量值的影響

需要指出，π的取值對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響(表3).

表3 π的取值對(duì)單擺測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣葘?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

通過(guò)理論分析，找到了實(shí)驗(yàn)操作中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響大的因素，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo).筆者探索用這種方法將其它聯(lián)系起來(lái)加以研究，提高實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果.