重视对高中学生实验误差理论的研究VIP免费

重视对高中学生实验误差理论的研究在高中物理实验教学中，应重视对实验误差理论的研究。以下内容利用对“用电压表和电流表测量电池电动势和内阻”的实验中的误差进行理论分析来讨论这个问题。在“用电压表和电流表测量电池电动势和内阻”的实验中，由于电压表和电流表的接入会对电路产生影响，所以测量结果必存在系统误差．通常分析误差的方法有公式法，图像法以及等效法，运用上述方法，从误差的来源、误差的修正对学生进行介绍，便于学生对于这部分知识的理解和掌握．该实验可以用左图中的a和b两种电路进行，两种电路产生的系统误差不同，以下为具体分析．设伏特表和安培表的内阻分别为RV和RA，电池电动势和内阻的真实值分别为E真和r真，测量值分别为E测和r测a电路--电流表内接法一、误差来源由于电压表分流作用，使得电流表读数比电路的总电流偏小．根据闭合电路欧姆定律有：E测=U1+I1r测（1）E测=U2+I2r测（2）由（1）（2）解得：r测=E测其中，根据误差来源，电流表读数应加上电压表分流的大小才为实际的电流大小，即真=真.代入求得r真，E真有：r真=r测E真E测即内阻和电动势的测量值均比其实际值偏小．二、误差修正从U-I图线中修正结果．由闭合电路欧姆定律得出路端电压和通过电池内部的电流强度的关系为U=E－Ir,U－I图象如下图所示，图中直线和U轴的交点表示电池的电动势，内阻为斜率的负值．如上图所示，根据测量数据作出了测量图线，从测量图线中任意选取两个点和，令=．当电压表读数是U1时，电压表的电流是，此时通过电源电流的真实值是．当电压表读数是U1/2时，电压表的电流是，此时通过电源电流的真实值是．在同一张图线上作出修正图线，由修正图线也可看出，电动势和内阻的测量值均偏小，而短路电流值无误差．三、等效电源该电路图误差的本质究竟是什么？引入：将一个电动势为E,内阻为r的电源和一个阻值R的电阻连接好后包装起来，从电阻向外引线，该装置即可看做一个电源对外供电，如下图左图，如何求出电源的电动势E′和内阻r′呢？让新电源对电阻R1供电,如上图右图，求出通过R1的电流的电源，内阻为分分别看做电动势为将这两个电路中虚框部rERrE,RrE,1R修正图线测量图线，与电源供电的闭合电路欧姆定律相类比得出，E′=，r′=这就是等效电源的方法，也就是上述a电路误差问题的本质．我们所测的，是电源和电压表所组成的新电源的电动势和内阻，至此，关于误差问题便很清楚的得到了解释．利用以上的方法学生可自行解决b电路的误差问题,最后分析出用b电路测得的电动势并无误差，而内阻则偏大．总结按a图实验结果表明：当RV>>r真时，测量误差就很小，而一般情况下都能满足RV>>r真．所以，在一般情况下采用a图测量，误差较小．按b图实验结果表明：当RA<