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实验是学习物理的重要方法,在实验过程中,我们往往要将某个物理量进行多次测量。现就初中物理所涉及的“多次测量”的目的简要归纳如下。
一、多次测量取平均值,减小误差
例1(2020·江苏·宿迁)小红利用如图1所示装置探究“电流与电压的关系”,请你根据表1中数据,帮小红算一算,电路中所用电阻R的阻值为 Ω。(结果保留一位小数)
解析:由欧姆定律,第1次测量的电阻:R1=U1/I1 =1.0 V/0.10 A=10 Ω,同理,第2、3次电阻大小分别为10 Ω和9.4 Ω,为减小误差,取平均值R=(10 Ω + 10 Ω + 9.4 Ω) ÷ 3=9.8 Ω。
点评:物理实验中,误差是不可避免的,要采取多次测量取平均值的方法来减小误差。
二、多次测量寻找普遍规律,避免偶然性
例2(2020·江苏·扬州)如图2,在“探究串联电路电压的特点”实验中,某实验小组分别测量了串联电路两端的总电压U和灯泡L1、L2两端的电压U1、U2,数据如表2:
该实验还有待改进,请写出其中一点: 。
解析:更換不同规格的小灯泡再进行多次实验。
点评:由一次实验数据得到的结论往往不够准确、全面,需要在不同条件下多次进行实验,从而得出普遍性结论。
三、多次测量综合分析,比较在不同条件下的变化规律
例3(2020·湖北·武汉)如图3,在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,某同学所用器材如图甲所示,其中长木板B的表面比A的表面更粗糙,物块各表面的粗糙程度均相同,它的长、宽和高分别是10 cm、8 cm和6 cm。
将物块放在水平放置的长木板上,再把砝码放在物块上,用弹簧测力计水平拉动物块,沿长木板做匀速直线运动,实验记录如表3:
由1、2两次实验可知:压力相同时,物块与长木板的接触面越粗糙,物块受到的滑动摩擦力 (填“越小”或“越大”),由2、3两次实验可知:增加物块上砝码的质量,从而增大 (填“砝码对物块”“砝码对长木板”或“物块对长木板”)的压力,这样就可以探究接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小跟压力的关系。
解析:由实验1、2分析可知:当压力相同时,物块与长木板接触面越粗糙,物块受到的滑动摩擦力越大;由实验2、3数据可知,增加物块上砝码的质量,实际上是增大了物块对长木板的压力。
例4(2020·湖北·襄阳)小强在“测量小灯泡的电功率”的实验中,所用电源为两节干电池,小灯泡上标有“2.5 V”字样。请完成下列问题:
(1)由表格中的数据可知,小灯泡的额定功率为 W,且小灯泡的亮度是由它的_______决定的;
(2)通过分析本次实验的数据和现象还会有一个新的发现,即 。
解析:(1)由表格数据可知,电压为2.5 V的电流为0.32 A,小灯泡额定功率为0.8 W,同理,第2、4次小灯泡的实际功率为0.6 W、0.98 W,可知小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。
(2)第1次实验小灯泡电阻为:R1 = U1/I1 = 0.5 V/0.18 A = 2.8 Ω,同理第2、3、4次的电阻分别为6.7 Ω,7.8 Ω,8 Ω;可知小灯泡功率越大,灯丝温度越高,即灯丝的电阻随温度的升高而变大。
点评:一些物理量在不同条件、不同状态、不同范围内往往表现出不同的变化规律,探究这一类实验时,需要改变上述因素对同一物理量进行多次测量,进而找出该物理量的变化规律。
一、多次测量取平均值,减小误差
例1(2020·江苏·宿迁)小红利用如图1所示装置探究“电流与电压的关系”,请你根据表1中数据,帮小红算一算,电路中所用电阻R的阻值为 Ω。(结果保留一位小数)
解析:由欧姆定律,第1次测量的电阻:R1=U1/I1 =1.0 V/0.10 A=10 Ω,同理,第2、3次电阻大小分别为10 Ω和9.4 Ω,为减小误差,取平均值R=(10 Ω + 10 Ω + 9.4 Ω) ÷ 3=9.8 Ω。
点评:物理实验中,误差是不可避免的,要采取多次测量取平均值的方法来减小误差。
二、多次测量寻找普遍规律,避免偶然性
例2(2020·江苏·扬州)如图2,在“探究串联电路电压的特点”实验中,某实验小组分别测量了串联电路两端的总电压U和灯泡L1、L2两端的电压U1、U2,数据如表2:
该实验还有待改进,请写出其中一点: 。
解析:更換不同规格的小灯泡再进行多次实验。
点评:由一次实验数据得到的结论往往不够准确、全面,需要在不同条件下多次进行实验,从而得出普遍性结论。
三、多次测量综合分析,比较在不同条件下的变化规律
例3(2020·湖北·武汉)如图3,在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,某同学所用器材如图甲所示,其中长木板B的表面比A的表面更粗糙,物块各表面的粗糙程度均相同,它的长、宽和高分别是10 cm、8 cm和6 cm。
将物块放在水平放置的长木板上,再把砝码放在物块上,用弹簧测力计水平拉动物块,沿长木板做匀速直线运动,实验记录如表3:
由1、2两次实验可知:压力相同时,物块与长木板的接触面越粗糙,物块受到的滑动摩擦力 (填“越小”或“越大”),由2、3两次实验可知:增加物块上砝码的质量,从而增大 (填“砝码对物块”“砝码对长木板”或“物块对长木板”)的压力,这样就可以探究接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小跟压力的关系。
解析:由实验1、2分析可知:当压力相同时,物块与长木板接触面越粗糙,物块受到的滑动摩擦力越大;由实验2、3数据可知,增加物块上砝码的质量,实际上是增大了物块对长木板的压力。
例4(2020·湖北·襄阳)小强在“测量小灯泡的电功率”的实验中,所用电源为两节干电池,小灯泡上标有“2.5 V”字样。请完成下列问题:
(1)由表格中的数据可知,小灯泡的额定功率为 W,且小灯泡的亮度是由它的_______决定的;
(2)通过分析本次实验的数据和现象还会有一个新的发现,即 。
解析:(1)由表格数据可知,电压为2.5 V的电流为0.32 A,小灯泡额定功率为0.8 W,同理,第2、4次小灯泡的实际功率为0.6 W、0.98 W,可知小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。
(2)第1次实验小灯泡电阻为:R1 = U1/I1 = 0.5 V/0.18 A = 2.8 Ω,同理第2、3、4次的电阻分别为6.7 Ω,7.8 Ω,8 Ω;可知小灯泡功率越大,灯丝温度越高,即灯丝的电阻随温度的升高而变大。
点评:一些物理量在不同条件、不同状态、不同范围内往往表现出不同的变化规律,探究这一类实验时,需要改变上述因素对同一物理量进行多次测量,进而找出该物理量的变化规律。