实验排序问题和误差分析---高考物理实验题技法方法4(解析版)

实验排序问题和误差分析

解读排序问题

实验排序的问题主要考察学生对实验的理解，实验重要操作过程的掌握，实验过程的逻辑顺序等。

实验顺序可以按照一定逻辑顺序进行，比如一般实验是先连接器材，中间过程有记录数据，处理数据，得出结论，整理仪器的逻辑顺序。

误差分析

理上存在缺陷造成的误差,还有用到电源的话还有诸如电压不恒定等实验本身的误差。

系统误差来源:

1、仪器误差。这是由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用仪器而造成的。如仪器的零点不准，仪器未调整好，外界环境（光线、温度、湿度、电磁场等）对测量仪器的影响等所产生的误差。

2、理论误差。这是由于测量所依据的理论公式本身的近似性，或实验条件不能达到理论公式所规定的要求，或者是实验方法本身不完善所带来的误差。例如热学实验中没有考虑散热所导致的热量损失，伏安法测电阻时没有考虑电表内阻对实验结果的影响等。

3、操作误差。这是由于观测者个人感官和运动器官的反应或习惯不同而产生的误差，它因人而异，并与观测者当时的精神状态有关。

多次测量求平均值。

过多次测量的避免。

例题1. （2019·辽宁高二期末）（1）某同学用螺旋测微器测量一物体的直径，读出图中的示数为_____mm。

（2）在测量电源电动势和内电阻的实验中，有

电压表V（量程为3V，内阻约3kΩ）；

电流表A（量程为0.6A，内阻约为0.70Ω）；

滑动变阻器R（10Ω，2A）。

为了更准确地测出电源电动势和内阻设计了如图所示的电路图。

①在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的U－I图线，由图可得该电源电动势E=____V，内阻r=______Ω。（结果保留两位有效数字）

②一位同学对以上实验进行了误差分析，其中正确的是______。

A．实验产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用

B．实验产生的系统误差，主要是由于电流表的分压作用

C．实验测出的电动势小于真实值

D．实验测出的内阻大于真实值

【答案】9.202（9.201~9.204） 1.5 1.0 AC

【解析】（1）[1]螺旋测微器的转动刻度共50格长0.5mm，故精确度为0.01mm，格数估读到0.1格，则物体的直径为d=9mm+20.2×0.01mm=9.202mm(9.201-9.204)

（2）①[2]根据闭合电路的欧姆定律可知，U E Ir

=-

则U I-图像的纵截距表示电源的电动势，可得：E=1.5V

[3]图像的斜率为内阻：

1.50 1.00

1.0

0.50

U

r

I

∆-

==Ω=Ω

∆

②[4]AB．电流表的内接法产生的系统误差，主要是由于电压表的分流作用，故A正确，B错误；

CD．可以把电源与电压表看做一等效电源，则电动势测量值等于外电路断开时“等效

电源”两极间的电压，由于电压表不是理想电表，所以有电流通过“电源”，因而路端电压要小于电动势，所以电动势测量值小于真实值即偏小；同理，此电路测得的内电阻

是“等效电源”的内阻，即电压表与电池内阻的并联电阻，所以测得的内阻也小于真实值，故C正确，D错误。

故选AC。

例题2.（2019·河南高三）某实验小组成员用如图所示的装置做“探究弹力与弹簧伸长关系”的实验．

（1）将弹簧悬挂在支架上，弹簧上端刚好与竖直刻度尺的零刻度对齐，当弹簧下端挂上一个钩码且处于静止时，弹簧下端的指针指在刻度尺上的位置如图1所示，此时弹簧的长度为l1＝______cm.

（2）对于实验中的操作，下列说法正确的是__________．

A．测量弹簧原长时，需要把弹簧水平放稳后进行测量读数

B．挂钩上挂的钩码越多，实验误差越小

C．弹簧的自重不会影响弹簧的劲度系数测量

D．由于弹簧的自重，会使测量的劲度系数有一定的误差

【答案】22. 50（22.50〜22.52均可） C

【解析】（1）[1]已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐，由示数可知此时弹簧的长为22.50cm；

（2）[2]A.弹簧自身有重力，弹簧竖直悬技时由于自身重力必然有一定的伸长，故弹簧竖直悬挂时测出的长度，才能作为实验中弹簧的原始长度， A错误；

B.悬挂的钩码太多，有可能会超过弹簧的弹性限度， B错误；

CD.由于：k=

F

x

∆

∆

即k与弹力的变量△F及对应的形变量△x有关，与弹簧的自重无关，

C正确，D错误．

例题3. （2019·青铜峡市高级中学）小明测定干电池的电动势和内阻，实验室有如下实验器材：

干电池一节(电动势约为1.5V)

量程为3.0V的电压表V1

量程为15V的电压表V2

量程为0.6A的电流表A1

量程为3.0A的电流表A2

最大阻值为20Ω的滑动变阻器R1

最大阻值为100Ω的滑动变阻器R2

开关一个，导线若干。

根据所学的知识回答下列问题：

（1）为了减小实验误差，实验中电压表应选择__________（填“V1”或“V2”）；电流表应选择_______（填“A1”或“A2”）；滑动变阻器应选择__________（填“R1”或“R2”）。（2）考虑到电压表和电流表内阻对电路的影响，本实验系统误差产生的主要原因是___________（填“电流表分压”或“电压表分流”）

【答案】V1 A1R1“电压表分流”

【详解】（1）[1][2][3]．一节干电池的电动势为1.5V，则为了减小实验误差，实验中电压表应选择V1；电路中的电流不超过0.6A，则电流表应选择A1；滑动变阻器应选择R1。

（2）[4]．考虑到电压表和电流表内阻对电路的影响，本实验系统误差产生的主要原因是电压表分流。

针对训练

1．（2019·上海高一课时练习）如图所示为“探究求合力的方法”的实验装置，则

A．实验时两细线的夹角一定要等于90°，以便于计算合力的大小

B．为减小实验的误差，实验中所用的两根细线越短越好

C．实验前两弹簧秤要先调零，实验读数时视线要与刻度板表面垂直

D．实验中要保持O点的位置不变，采用的是“控制变量法

【答案】C

【解析】A.探究求合力的方法实验中，两分力的夹角可以取任意值，故A错误；

B.为减小实验的误差，实验中所用的两根细线长度不能太短，也不能太长，B错误；

C.实验前两弹簧秤要先调零，实验读数时视线要与刻度板表面垂直，C正确；

D.实验中要保持O点的位置不变，采用的是“等效替代法”，D错误；