“多次測量”為哪般

劉學山

實驗是學習物理的重要方法，在實驗過程中，我們往往要將某個物理量進行多次測量。現就初中物理所涉及的“多次測量”的目的簡要歸納如下。

一、多次測量取平均值，減小誤差

例1（2020·江蘇·宿遷）小紅利用如圖1所示裝置探究“電流與電壓的關系”，請你根據表1中數據，幫小紅算一算，電路中所用電阻R的阻值為 ? Ω。（結果保留一位小數）

解析：由歐姆定律，第1次測量的電阻：R1=U1/I1 =1.0 V/0.10 A=10 Ω，同理，第2、3次電阻大小分別為10 Ω和9.4 Ω，為減小誤差，取平均值R=（10 Ω + 10 Ω + 9.4 Ω） ÷ 3=9.8 Ω。

點評：物理實驗中，誤差是不可避免的，要采取多次測量取平均值的方法來減小誤差。

二、多次測量尋找普遍規律，避免偶然性

例2（2020·江蘇·揚州）如圖2，在“探究串聯電路電壓的特點”實驗中，某實驗小組分別測量了串聯電路兩端的總電壓U和燈泡L1、L2兩端的電壓U1、U2，數據如表2：

該實驗還有待改進，請寫出其中一點： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

解析：更換不同規格的小燈泡再進行多次實驗。

點評：由一次實驗數據得到的結論往往不夠準確、全面，需要在不同條件下多次進行實驗，從而得出普遍性結論。

三、多次測量綜合分析，比較在不同條件下的變化規律

例3（2020·湖北·武漢）如圖3，在探究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗中，某同學所用器材如圖甲所示，其中長木板B的表面比A的表面更粗糙，物塊各表面的粗糙程度均相同，它的長、寬和高分別是10 cm、8 cm和6 cm。

將物塊放在水平放置的長木板上，再把砝碼放在物塊上，用彈簧測力計水平拉動物塊，沿長木板做勻速直線運動，實驗記錄如表3：

由1、2兩次實驗可知：壓力相同時，物塊與長木板的接觸面越粗糙，物塊受到的滑動摩擦力? ? ? （填“越小”或“越大”），由2、3兩次實驗可知：增加物塊上砝碼的質量，從而增大? ? ? ? ? ?（填“砝碼對物塊”“砝碼對長木板”或“物塊對長木板”）的壓力，這樣就可以探究接觸面粗糙程度相同時，滑動摩擦力大小跟壓力的關系。

解析：由實驗1、2分析可知：當壓力相同時，物塊與長木板接觸面越粗糙，物塊受到的滑動摩擦力越大;由實驗2、3數據可知，增加物塊上砝碼的質量，實際上是增大了物塊對長木板的壓力。

例4（2020·湖北·襄陽）小強在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，所用電源為兩節干電池，小燈泡上標有“2.5 V”字樣。請完成下列問題：

（1）由表格中的數據可知，小燈泡的額定功率為 W，且小燈泡的亮度是由它的_______決定的;

（2）通過分析本次實驗的數據和現象還會有一個新的發現，即 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。

解析：（1）由表格數據可知，電壓為2.5 V的電流為0.32 A，小燈泡額定功率為0.8 W，同理，第2、4次小燈泡的實際功率為0.6 W、0.98 W，可知小燈泡的亮度是由它的實際功率決定的。

（2）第1次實驗小燈泡電阻為：R1 = U1/I1 = 0.5 V/0.18 A = 2.8 Ω，同理第2、3、4次的電阻分別為6.7 Ω，7.8 Ω，8 Ω;可知小燈泡功率越大，燈絲溫度越高，即燈絲的電阻隨溫度的升高而變大。

點評：一些物理量在不同條件、不同狀態、不同范圍內往往表現出不同的變化規律，探究這一類實驗時，需要改變上述因素對同一物理量進行多次測量，進而找出該物理量的變化規律。