(南京江寧高級中學(xué)江蘇 南京 211100 (收稿日期:2016 05 17 要:對測量電源電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)的誤差分析是電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一大難點(diǎn),我們所知道的方法很多,但是對于不同的方法掌握時(shí)的難易程度各不相同 關(guān)鍵詞:電源電動勢內(nèi)阻 誤差 測電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中占 有很重要的地位,是近幾年來高考中的熱點(diǎn)問題 2015年的高考中,四川卷考查了測電源的內(nèi)阻,廣 東卷是利用伏阻法測電源的電動勢和內(nèi)阻,安徽卷 是利用安阻法測電源的電動勢和內(nèi)阻,而江蘇卷和 天津卷是考查利用伏安法測電源的電動勢和內(nèi)阻, 而對于測量結(jié)果的誤差分析是本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn) 常教學(xué)中,我們所分析的一般都是伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻,其典型電路有兩種,如圖 伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻兩種典型電路對伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻誤差分析的方法 很多,有解析法、圖像法、等效電源法等等 而試題中,一般都會要求根據(jù)題目所給的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖,得 出電源的電動勢和內(nèi)阻,所以圖像在本類實(shí)驗(yàn)中占 有很重要的地位 當(dāng)然要根據(jù)圖像分析誤差,有時(shí)也需要綜合運(yùn)用到其他方法,這樣可以使解決問題更 加簡單,也更易于理解 下面對比伏阻法和安阻法測量電源的電動勢和內(nèi)阻時(shí)兩種不同的誤差分析 在掌握了伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的基礎(chǔ)上,我們可以通過類比,圖 圖像與縱軸的截距為 E=U0即為所測得的電動勢,圖像 斜率 r=kU0。

對于這種情況誤差分析:首 先明確誤差的來源,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的路端電壓是準(zhǔn)確 的,但路端電阻有誤差,路端電阻的準(zhǔn)確值 物理通報(bào)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 作者簡介:張鼎( 1983 ),男,碩士,中教一級,江寧區(qū)教學(xué)骨干,研究方向?yàn)橹袑W(xué)物理教學(xué)。 實(shí)驗(yàn)路端電阻的倒數(shù)比真實(shí)路端電阻的倒數(shù)小 因此修正后的圖像應(yīng)該為實(shí)驗(yàn)所測圖像下方的一條平行直線,如圖 由此可以分析得到實(shí)驗(yàn)測得值和真實(shí)值的關(guān)系為: )解析式法誤差分析在不考慮電壓表的分流作用影響下,得到兩組 數(shù)據(jù)( U1 R2),則有 E=U1 U1R1 U2R2 U1R1 U1-U2 U2 R2 U1R1 U1-U2 U2 R2 U1R1 若考慮電壓表的分流作用,電源電動勢和內(nèi)阻 滿足的關(guān)系為 E=U1 U1RV U2RV U1R1 U1-U2 U2 R2 U1R1 U1-U2 U2 R2 U1R1 相較于圖像分析方法,解析式的過程較為繁瑣、耗時(shí)安阻法測電阻電動勢比實(shí)際值,對計(jì)算要求較高,還易出錯 圖像斜率的倒數(shù)即為所測得的電動勢 對于這種情況的誤差分析:首先要明確誤差的來源,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的電流是干路電流,但路 端電阻存在誤差,路端電阻準(zhǔn)確值 =R+RA。對于某一電流值,實(shí)驗(yàn)路端電阻 比真實(shí)路端電阻小 RA ,對于另外一個(gè)電流值,還是 同樣的情況,即始終有 -R=RA。

因此修正后 的圖像應(yīng)該為實(shí)驗(yàn)所測圖像下方的一條平行直線, 如圖 由此可以分析得到實(shí)驗(yàn)測得值和真實(shí)值的關(guān)系為 )解析式法誤差分析在不考慮電流表的分壓作用影響下,得到兩組 數(shù)據(jù)( I1 R2),則有 E=I1R1 +I1r E=I2R2 +I2r 聯(lián)立可解得 =I1R1+I1 I1R1-I2R2 I2 -I1 I1R1-I2R2 I2 -I1 若考慮電流表的分壓作用,電源電動勢和內(nèi)阻 滿足的關(guān)系為 E=I1R1 +I1r+I1RA 物理通報(bào)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 精華 )滑線變阻器不靈敏有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中向老師提出“滑線變阻器接 觸不良”,要換一臺變阻器 其實(shí)這個(gè)問題很好解決,主要是因?yàn)榻佑|不好安阻法測電阻電動勢比實(shí)際值,把滑線變阻器來回滑動幾次 就行了 這反映了學(xué)生們實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)少,缺乏解決問題的主動性,仍然過分依賴教師 這時(shí)候,可以告訴學(xué)生一邊來回滑動變阻器,一邊觀察儀表,注意滑動幾 次之后,儀表變化是否就正常了 )分壓電路中滑動滑線變阻器,電壓表變化與預(yù)計(jì)情況不符 有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中抱怨電壓表“壞了”,因?yàn)樽?阻器的選擇、電源、負(fù)載都沒有問題,可是滑動變阻 器時(shí)電壓表不是從零開始變化 出現(xiàn)這種問題時(shí),絕大多數(shù)原因并不是電壓表壞了,而是滑線變阻器的 端根本沒有連入電路,這說明學(xué)生們沒有認(rèn)真閱讀講義,沒有發(fā)現(xiàn)在制流電路和分壓電路中變阻器 連接方式的不同:在制流電路中,滑線變阻器的 端沒有連入;在分壓電路中,滑線變阻器的 )分壓電路中電阻箱設(shè)置錯誤有些學(xué)生在做第二個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)將電阻箱錯誤地調(diào) 1000Ω,出錯原因是他們忽略了電壓表的內(nèi) 阻,忘記分壓電路中的負(fù)載電阻包括電阻箱和電壓 表兩個(gè)部分 盡管在實(shí)驗(yàn)操作之前教師做過提示,但是沒有實(shí)踐來得真實(shí)和印象深刻 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要大膽改變常規(guī)授課方式,體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課的互動性和活潑性,鼓勵學(xué)生發(fā)揮自主 性,培養(yǎng)他們科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)和能力 上海:上海辭書出版社,2009 北京:高等教育出版社, 2008 Trainin TakingtheRheostatUseandCircuitControlasExampleLiangYing Shanghai200237 Physicsteachingincludestheoreticalteachingandexperimentalteaching。