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实验能力在物理高考中一直占有相当重要的地位,物理高考力图通过在笔试的形式下考查同学们的实验能力,同时也希望通过考查一些简单的设计性的实验来鉴别同学们独立的解决新问题的能力、“迁移”能力。实验试题的设计本着“来源于教材而不拘泥于教材”的原则,有利于引导同学们在学习过程中重视基本实验、常规实验,注重培养和提高同学们的实验能力和素质。下面谈谈高考物理实验能力考查内容及解题策略。
一、对仪器使用的考查
中学物理涉及到的仪器主要有四类,一是长度测量仪器:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器;二是时间测量仪器:打点计时器、秒表;三是力与质量测量仪器:天平、弹簧秤;四是电学测量仪器:多用表、电压表、电流表、示波器、电阻箱.这类实验题首先要求考生了解仪器的基本结构,熟悉各部分的名称,懂得工作(测量)原理,掌握合理的操作方法,会正确读数,明确注意事项。其次,要求考生根据具体的物理实验情景,结合仪器使用的规则和仪器本身的规格选择恰当的实验器材,并能在具体的问题当中能灵活的迁移应用(如电流表与电压表之间的互代)。
【例1】在测定电阻丝电阻率实验中,要使用千分尺测量金属丝的直径,示数如图1所示,则金属丝的直径为_________mm;
解析:螺旋测微器又叫千分尺,它是一种比游标卡尺更精密的测量长度的仪器,如图2所示.精密螺纹的螺距为0.5 mm,即D每旋转一周,F前进或者后退0.5mm。可动刻度E上的刻度为50等份,每一小格表示0.01mm。掌握了仪器的原理,容易得到本题的读数为:0.260mm。
【例2】 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1000Ω):
电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;
电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω;
电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω;
滑线变阻器R,最大阻值约为100Ω;
单刀单掷开关K,导线若干.
测量中要求电压表的读数不小于其量程的 ,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。
【解析】 测量电阻的基本方法是伏安法,即要测电阻Rx的阻值,只要测出通过Rx的电流I和加在Rx两端的电压U即可。电压U可以直接用电压表测量;电流I需用电流表测量,题目中未提供电流表,但由于题中电压表的量程和内阻已知,只要读出电压除以内阻即可得到电流I,这样可以将另一只电压表等效为电流表.伏安法测电阻有电流表内接法与外接法两种,同时考虑电压表的读数要不小于其量程的 ,可设计如图3的两种电路。
二、对实验原理的考查
试题考查学生对实验原理的理解及根据实验目的确定实现的的方法和途径.这就要求考生从简单背诵实验转向分析理解实验,理解实验原理转变。如验证动量守恒实验,用位移来代替速度,是由于两球的运动时间相同。另外,对于同一个实验目的,可能存在多种实验原理,进而形成多种(可供选择的)设计方案。如测量电阻有伏安法、半偏法、替代法等。考生要依据不同的实验原理选择不同的实验方案,选择时要遵循科学性、可行性、精确性、直观性等原则。
【例3】碰撞的恢复系数的定义为e= ,其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度,v1和v2分别是碰撞后两物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的e<1.某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图5所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2,(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大于小球2的质量。
实验步骤如下:
安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重垂线所指的位置O。
第一步:不放小球2,让小球 1 从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置。
第二步:把小球 2 放在斜槽前端边缘处的C点,让小球 1 从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。
第三步:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度。
上述实验中,
①P点是的平均位置,
M点是的平均位置,
N点是 的平均位置。
②请写出本实验的原理
写出用测量量表示的恢复系数的表达式
③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关?
【解析】本题借用验证动量守恒定律的实验装置验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,是一道信息题与创新设计相结合的力学创新信息实验题,紧贴奥赛前沿,突出知识回归。要求考生明确实验目的和原理.第一问为基本题,容易回答:P点是在实验的第一步中小球1落点的平均位置;M点是小球1与小球2碰撞后小球1落点的平均位置;N点是小球2落点的平均位置。对于第二问,要从实验的原理出发。实验中采用了用物理量的“替代”思想,即用“位移”替代“速度”,能够这样做的理由如下:小球从槽口C飞出后作平抛运动的时间相同,可设为t,则有
OP=v10t,OM=v1t,ON=v2t
小球2碰撞前静止, v20=0
e= =
对于第三问也是可从实验原理出发解答:OP是第一步中小球1落点的平均位置,由于小球1做平抛运动,水平距离OP=v10t,时间t仅与平抛运动高度有关,v10仅与小球释放高度有关,这样OP与小球的质量无关.而对OM和ON,可从动量守恒式:m1OP=m1OM+m2ON可得OM、ON与小球的质量有关。
三、对实验步骤的考查
试题力图从实验的全过程来考查学生的实验能力和对物理知识的掌握。这类试题主要有:实验步骤的排序、实验步骤的补充、实验步骤的纠错等。解答这类问题,一种方法是根据实验原理、目的构想出合理的步骤,再结合试题叙述进行解答,以此分析先测哪些量,先完成哪一步,判断试题叙述的步骤是否正确,进行排序、纠错、补漏。另一种方法可以从试题叙述的步骤中进行分析,结合实验原理、目的、仪器的使用规则、有效数字等知识进行推理、判断。
【例4】如图6中给出器材为:
电源E(电动势为12V,内阻不计),木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张),两个金属条A、B(平行放置在导电纸上,与导电纸接触良好,用作电极),滑线变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻),直流电压表 (量程为6V,内阻很大,其负接线柱与B极相连,正接线柱与探针P相连),开关K。
现要用如图6中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线.AB间的电压要求取为6V。
(Ⅰ)在图中连线,画成实验电路原理图。
(Ⅱ)下面是主要的实验操作步骤,将所缺的内容填写在横线上方。
a. 接好实验电路。
b. 。
c. 合上K,并将探针P与A相接触。
d.。
e. 用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上。画一线段连接AB两极,在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点,用探针把它们的位置印在白纸上。
f. 将探针与某一基准点相接触, ,这一点是此基准的等势点。
用探针把这一点的位置也压印在白纸上。用相同的方法找出此基准点的其它等势点。
g. 重复步骤f,找出其它4个基准点的等势点。取出白纸画出各条等势线。
【解析】(I)滑动变阻器有两种连接方式:限流式和分压式.由于电源的电动势为12V,而电压表的量程只有6V,滑线变阻器R的总阻值又小于两平行电极间导电纸的电阻,如果连成限流式,两平行电极间导电纸两端的电压将超过电压表的量程.因此,只能连成分压式电路.连接线路如图7所示。
(II)对于b步骤,由于采用分压式,实验开始前要将两平行电极间的电压调到零。所以,把变阻器的滑动触头移到靠近D端处。
对于d步骤,由于要求AB间的电压要求取为6V,所以调节R,使电压表读数为6V。
对于f步骤,实验原理、目的出发:确定等势点的方法是当探针在导电纸上移动时,电压表的读数等于某一确定的值,那么就表明这些点的电势相等.所以这一步骤就是:记下电压表读数,在导电纸上移动探针,找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点。
四、对实验操作的考查
实验题尽力想考查学生的实验技能,但考试又限于笔试,就只能出一些与实验操作相近的题目,这类试题有:电路实物连接、插针确定光路等.其形式主要有根据电路图将实验连接成电路,根据实物图画出电路图、纠正连线错误、补充连线等。解答这类问题,一般要根据实验原理、目的构想出合理的步骤,再结合试题叙述进行解答。对实物连线问题要掌握规范的连线顺序及注意事项:先画原理图,再连实物图;由正到负,先串后并;避免交叉,接线到柱。
【例5】为了测定电流表A1的内阻,采用如图8所示的电路。其中:A1是待测电流表,量程为300μA,内阻约为100Ω;
A2是标准电流表,量程是200μA;
R1是电阻箱,阻值范围;
R2是滑动变阻器;
R3是保护电阻;
E是电池组,电动势为4V,内阻不计;
S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关。
根据电路图,请在图9中画出连线,将器材连接成实验电路。
【解析】按照规范连线及注意事项连成如图10所示,先连①至⑧号线,然后将电阻箱并在电流表A1两端,即连⑨号线。
五、对数据处理的考查
试题要求通过对实验数据的处理,得出实验结果等.平均值法、列表法、图象法、函数关系法等数据处理方法在高考试题中反复出现.这类试题主要有:一是通过将实验结果与标准值相比较,直接得出结论;二是对数据表格归纳分析得出结论;三通过实验数据列方程计算得到结果;四是采用数形结合方法,根据描出的点作出图线再确定图线方程,再利用图象的交点、斜率、面积等得出实验结论。
【例6】某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图11所示电路进行实验,测得的数据如下表所示。
(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作(选填“R-I”或“R-1/I”)图象;
(2)利用测得的数据在如图12的坐标纸上画出适当的图象;
【解析】(1)分析表格数据,若取R-I,作出的图线为曲线;若取R-1/I,画出的图线为直线,用图象分析数据,往往要“化曲为直”,所以应该画出R-1/I图像;
(2)将数据描到R-1/I坐标上,然后按规范作直线(让尽量多的点落在直线上;不在直线上的点在直线两侧分布均匀),如图13所示。
(3)利用数形结合思想解决.根据闭合电路欧姆定律,有
E=I(R+r),化简得R=E• -r,与一次函数y=kx+b相比可得:k=E,b=-r由图象可得:k= =6.0V,b=-2Ω,可得,E=6.0V,r=2.0Ω。
六、对误差分析的考查
试题要求明确实验误差的来源,判断对实验结果的影响,并能在实验中通过控制、改进实验条件和合理的数据处理来减少实验误差.解决这类问题的关键是要明确误差的来源,一般有两个方面:一是系统误差,主要由测量仪器、实验原理、实验方法引起;二是偶然误差,主要是由观测时目的物对得不准,读数不准确,周围环境的偶然变化或电源电压的波动等因素引起.常采用改善实验方法及改进实验仪器设备等手段来减小实验的系统误差,用多次测量求平均值或作图的方法来减小实验的偶然误差。
【例7】例6中,利用实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,理论上E测E真,r测r真(选填“>”、“<”或“=”)。
【解析】从“理论”上分析误差,即分析实验的系统误差。从式结合实验可知,测得的E测=E真,测得的r测实际上是电流表内阻与电源内阻的和,所以r测>r真。
【例8】某同学用测量重力加速度g,所用交流电频率为50Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点,然后每3个点取一个计数点,所以测量数据及其标记符号如图14所示。
该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔):
方法A:由g1= ,g2= ,……,g5= 取平均值g=8.667m/s2;
方法B:由g1= ,g2= ,g3= ,取平均值g=8.673m/s2。
从数据处理方法看,在S1、S2、S3、S4、S5、S6中,对实验结果起作用的,方法A中有__________;方法B中有__________。因此,选择方法___________(A或B)更合理,这样可以减少实验的__________(系统或偶然)误差。本实验误差的主要来源有____________(试举出两条)
【解析】方法A:
所以方法A中只有S6、S1起作用。
方法B:
所以只有方法B中S1、S2、S3、S4、S5、S6均起作用。
因此,选择方法B更合理。
利用平均值法可以减小偶然误差,引起偶然误差的原因可能有:各种阻力(空气阻力,振针的阻力,限位孔的阻力,复写纸的阻力等)、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等。
(审稿:陶 澄 编校:李 辉)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
一、对仪器使用的考查
中学物理涉及到的仪器主要有四类,一是长度测量仪器:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器;二是时间测量仪器:打点计时器、秒表;三是力与质量测量仪器:天平、弹簧秤;四是电学测量仪器:多用表、电压表、电流表、示波器、电阻箱.这类实验题首先要求考生了解仪器的基本结构,熟悉各部分的名称,懂得工作(测量)原理,掌握合理的操作方法,会正确读数,明确注意事项。其次,要求考生根据具体的物理实验情景,结合仪器使用的规则和仪器本身的规格选择恰当的实验器材,并能在具体的问题当中能灵活的迁移应用(如电流表与电压表之间的互代)。
【例1】在测定电阻丝电阻率实验中,要使用千分尺测量金属丝的直径,示数如图1所示,则金属丝的直径为_________mm;
解析:螺旋测微器又叫千分尺,它是一种比游标卡尺更精密的测量长度的仪器,如图2所示.精密螺纹的螺距为0.5 mm,即D每旋转一周,F前进或者后退0.5mm。可动刻度E上的刻度为50等份,每一小格表示0.01mm。掌握了仪器的原理,容易得到本题的读数为:0.260mm。
【例2】 用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1000Ω):
电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;
电压表V1,量程为1.5V,内阻r1=750Ω;
电压表V2,量程为5V,内阻r2=2500Ω;
滑线变阻器R,最大阻值约为100Ω;
单刀单掷开关K,导线若干.
测量中要求电压表的读数不小于其量程的 ,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。
【解析】 测量电阻的基本方法是伏安法,即要测电阻Rx的阻值,只要测出通过Rx的电流I和加在Rx两端的电压U即可。电压U可以直接用电压表测量;电流I需用电流表测量,题目中未提供电流表,但由于题中电压表的量程和内阻已知,只要读出电压除以内阻即可得到电流I,这样可以将另一只电压表等效为电流表.伏安法测电阻有电流表内接法与外接法两种,同时考虑电压表的读数要不小于其量程的 ,可设计如图3的两种电路。
二、对实验原理的考查
试题考查学生对实验原理的理解及根据实验目的确定实现的的方法和途径.这就要求考生从简单背诵实验转向分析理解实验,理解实验原理转变。如验证动量守恒实验,用位移来代替速度,是由于两球的运动时间相同。另外,对于同一个实验目的,可能存在多种实验原理,进而形成多种(可供选择的)设计方案。如测量电阻有伏安法、半偏法、替代法等。考生要依据不同的实验原理选择不同的实验方案,选择时要遵循科学性、可行性、精确性、直观性等原则。
【例3】碰撞的恢复系数的定义为e= ,其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度,v1和v2分别是碰撞后两物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的e<1.某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图5所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2,(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大于小球2的质量。
实验步骤如下:
安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重垂线所指的位置O。
第一步:不放小球2,让小球 1 从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置。
第二步:把小球 2 放在斜槽前端边缘处的C点,让小球 1 从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。
第三步:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度。
上述实验中,
①P点是的平均位置,
M点是的平均位置,
N点是 的平均位置。
②请写出本实验的原理
写出用测量量表示的恢复系数的表达式
③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关?
【解析】本题借用验证动量守恒定律的实验装置验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,是一道信息题与创新设计相结合的力学创新信息实验题,紧贴奥赛前沿,突出知识回归。要求考生明确实验目的和原理.第一问为基本题,容易回答:P点是在实验的第一步中小球1落点的平均位置;M点是小球1与小球2碰撞后小球1落点的平均位置;N点是小球2落点的平均位置。对于第二问,要从实验的原理出发。实验中采用了用物理量的“替代”思想,即用“位移”替代“速度”,能够这样做的理由如下:小球从槽口C飞出后作平抛运动的时间相同,可设为t,则有
OP=v10t,OM=v1t,ON=v2t
小球2碰撞前静止, v20=0
e= =
对于第三问也是可从实验原理出发解答:OP是第一步中小球1落点的平均位置,由于小球1做平抛运动,水平距离OP=v10t,时间t仅与平抛运动高度有关,v10仅与小球释放高度有关,这样OP与小球的质量无关.而对OM和ON,可从动量守恒式:m1OP=m1OM+m2ON可得OM、ON与小球的质量有关。
三、对实验步骤的考查
试题力图从实验的全过程来考查学生的实验能力和对物理知识的掌握。这类试题主要有:实验步骤的排序、实验步骤的补充、实验步骤的纠错等。解答这类问题,一种方法是根据实验原理、目的构想出合理的步骤,再结合试题叙述进行解答,以此分析先测哪些量,先完成哪一步,判断试题叙述的步骤是否正确,进行排序、纠错、补漏。另一种方法可以从试题叙述的步骤中进行分析,结合实验原理、目的、仪器的使用规则、有效数字等知识进行推理、判断。
【例4】如图6中给出器材为:
电源E(电动势为12V,内阻不计),木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张),两个金属条A、B(平行放置在导电纸上,与导电纸接触良好,用作电极),滑线变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻),直流电压表 (量程为6V,内阻很大,其负接线柱与B极相连,正接线柱与探针P相连),开关K。
现要用如图6中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线.AB间的电压要求取为6V。
(Ⅰ)在图中连线,画成实验电路原理图。
(Ⅱ)下面是主要的实验操作步骤,将所缺的内容填写在横线上方。
a. 接好实验电路。
b. 。
c. 合上K,并将探针P与A相接触。
d.。
e. 用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上。画一线段连接AB两极,在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点,用探针把它们的位置印在白纸上。
f. 将探针与某一基准点相接触, ,这一点是此基准的等势点。
用探针把这一点的位置也压印在白纸上。用相同的方法找出此基准点的其它等势点。
g. 重复步骤f,找出其它4个基准点的等势点。取出白纸画出各条等势线。
【解析】(I)滑动变阻器有两种连接方式:限流式和分压式.由于电源的电动势为12V,而电压表的量程只有6V,滑线变阻器R的总阻值又小于两平行电极间导电纸的电阻,如果连成限流式,两平行电极间导电纸两端的电压将超过电压表的量程.因此,只能连成分压式电路.连接线路如图7所示。
(II)对于b步骤,由于采用分压式,实验开始前要将两平行电极间的电压调到零。所以,把变阻器的滑动触头移到靠近D端处。
对于d步骤,由于要求AB间的电压要求取为6V,所以调节R,使电压表读数为6V。
对于f步骤,实验原理、目的出发:确定等势点的方法是当探针在导电纸上移动时,电压表的读数等于某一确定的值,那么就表明这些点的电势相等.所以这一步骤就是:记下电压表读数,在导电纸上移动探针,找出电压表读数与所记下的数值相同的另一点。
四、对实验操作的考查
实验题尽力想考查学生的实验技能,但考试又限于笔试,就只能出一些与实验操作相近的题目,这类试题有:电路实物连接、插针确定光路等.其形式主要有根据电路图将实验连接成电路,根据实物图画出电路图、纠正连线错误、补充连线等。解答这类问题,一般要根据实验原理、目的构想出合理的步骤,再结合试题叙述进行解答。对实物连线问题要掌握规范的连线顺序及注意事项:先画原理图,再连实物图;由正到负,先串后并;避免交叉,接线到柱。
【例5】为了测定电流表A1的内阻,采用如图8所示的电路。其中:A1是待测电流表,量程为300μA,内阻约为100Ω;
A2是标准电流表,量程是200μA;
R1是电阻箱,阻值范围;
R2是滑动变阻器;
R3是保护电阻;
E是电池组,电动势为4V,内阻不计;
S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关。
根据电路图,请在图9中画出连线,将器材连接成实验电路。
【解析】按照规范连线及注意事项连成如图10所示,先连①至⑧号线,然后将电阻箱并在电流表A1两端,即连⑨号线。
五、对数据处理的考查
试题要求通过对实验数据的处理,得出实验结果等.平均值法、列表法、图象法、函数关系法等数据处理方法在高考试题中反复出现.这类试题主要有:一是通过将实验结果与标准值相比较,直接得出结论;二是对数据表格归纳分析得出结论;三通过实验数据列方程计算得到结果;四是采用数形结合方法,根据描出的点作出图线再确定图线方程,再利用图象的交点、斜率、面积等得出实验结论。
【例6】某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图11所示电路进行实验,测得的数据如下表所示。
(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作(选填“R-I”或“R-1/I”)图象;
(2)利用测得的数据在如图12的坐标纸上画出适当的图象;
【解析】(1)分析表格数据,若取R-I,作出的图线为曲线;若取R-1/I,画出的图线为直线,用图象分析数据,往往要“化曲为直”,所以应该画出R-1/I图像;
(2)将数据描到R-1/I坐标上,然后按规范作直线(让尽量多的点落在直线上;不在直线上的点在直线两侧分布均匀),如图13所示。
(3)利用数形结合思想解决.根据闭合电路欧姆定律,有
E=I(R+r),化简得R=E• -r,与一次函数y=kx+b相比可得:k=E,b=-r由图象可得:k= =6.0V,b=-2Ω,可得,E=6.0V,r=2.0Ω。
六、对误差分析的考查
试题要求明确实验误差的来源,判断对实验结果的影响,并能在实验中通过控制、改进实验条件和合理的数据处理来减少实验误差.解决这类问题的关键是要明确误差的来源,一般有两个方面:一是系统误差,主要由测量仪器、实验原理、实验方法引起;二是偶然误差,主要是由观测时目的物对得不准,读数不准确,周围环境的偶然变化或电源电压的波动等因素引起.常采用改善实验方法及改进实验仪器设备等手段来减小实验的系统误差,用多次测量求平均值或作图的方法来减小实验的偶然误差。
【例7】例6中,利用实验电路测出的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,理论上E测E真,r测r真(选填“>”、“<”或“=”)。
【解析】从“理论”上分析误差,即分析实验的系统误差。从式结合实验可知,测得的E测=E真,测得的r测实际上是电流表内阻与电源内阻的和,所以r测>r真。
【例8】某同学用测量重力加速度g,所用交流电频率为50Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点,然后每3个点取一个计数点,所以测量数据及其标记符号如图14所示。
该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔):
方法A:由g1= ,g2= ,……,g5= 取平均值g=8.667m/s2;
方法B:由g1= ,g2= ,g3= ,取平均值g=8.673m/s2。
从数据处理方法看,在S1、S2、S3、S4、S5、S6中,对实验结果起作用的,方法A中有__________;方法B中有__________。因此,选择方法___________(A或B)更合理,这样可以减少实验的__________(系统或偶然)误差。本实验误差的主要来源有____________(试举出两条)
【解析】方法A:
所以方法A中只有S6、S1起作用。
方法B:
所以只有方法B中S1、S2、S3、S4、S5、S6均起作用。
因此,选择方法B更合理。
利用平均值法可以减小偶然误差,引起偶然误差的原因可能有:各种阻力(空气阻力,振针的阻力,限位孔的阻力,复写纸的阻力等)、交流电频率波动、长度测量、数据处理方法等。
(审稿:陶 澄 编校:李 辉)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”