例析解答實(shí)驗(yàn)題的七大易錯點(diǎn)

成金德

物理實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理教學(xué)中的重要內(nèi)容之一.通過實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，通過實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)的方法，通過實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生深刻理解物理知識，因此，實(shí)驗(yàn)的重要性不言而喻.在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常常發(fā)現(xiàn)典型的七種錯誤，必須予以糾正，以便讓物理實(shí)驗(yàn)更精彩，使實(shí)驗(yàn)問題的解答更完美，從而，真正做到提高實(shí)驗(yàn)效果.

易錯點(diǎn)1 —錯讀數(shù)據(jù)

在實(shí)驗(yàn)中，必須對實(shí)驗(yàn)儀表所測量的結(jié)果進(jìn)行讀數(shù)，但不少學(xué)生由于沒有掌握儀表讀數(shù)的規(guī)則，讀錯測量結(jié)果比比皆是.

例1 有一課外興趣小組，在測定一段長度為L的金屬絲的電阻率時，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑和用電流表測量電路中的電流，其測量結(jié)果的示意圖分別是如圖1和如圖2所示，則金屬絲的直徑D=___mm，電路中的電流I= ___.A.

易錯點(diǎn) 螺旋測微器常見的讀數(shù)有：D.=2. 07 mm或D2 =2. 57 mm或D3=2.7 mm;電流表常見的讀數(shù)有：I1=0. 240 A或，I20.22 A.

分析 對螺旋測微器讀數(shù)時，要注意準(zhǔn)確度為0.01mm.需要估讀一位，圖1的正確讀數(shù)是2. 570 mm.讀出D1的錯誤在于漏讀半毫米數(shù)和漏掉估讀位，讀出D2的錯誤在于漏掉估讀位，讀出D3的錯誤在于漏掉半毫米數(shù)和漏掉估讀位，

對電流表讀數(shù)時，由于最小分度為0. 02 A，需要采用÷估讀法，圖2的正確讀數(shù)為0.24 A.讀出，.的錯誤在于估讀位并不在小數(shù)點(diǎn)后的第三位，讀出12的錯誤在于誤解分度值為0.01 A.

易錯點(diǎn)2——錯選儀器

由于不了解實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理和實(shí)驗(yàn)儀器的使用規(guī)則，在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中，錯選實(shí)驗(yàn)儀器現(xiàn)象較為普遍.

例2在某次測量電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測電阻Rx的阻值大約為20Ω，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：

A.電流表A1：量程為150 mA，內(nèi)阻r1約為10Ω：

B.電流表A2：量程為20 mA，內(nèi)阻r：=30 n;

C.電壓表V：量程為15 V，內(nèi)阻約為10 kΩ;

D.定值電阻：R0=100 Ω;

E.滑動變阻器R：最大阻值為5Ω：

F.電源E：電動勢E=4 V，內(nèi)阻不計(jì)：

G.開關(guān)S及導(dǎo)線若干.

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)器材完成此實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時要求電表的瀆數(shù)不得小于其量程的1/3，請畫出測量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)原理圖，

易錯點(diǎn)3 —錯設(shè)電路

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)的核心內(nèi)容，是考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰途C合能力的關(guān)鍵題型.由于對儀器使用規(guī)則不了解，由于對課本上的實(shí)驗(yàn)原理理解不透徹，由于實(shí)驗(yàn)綜合能力不強(qiáng)，在解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題時，要不照搬照抄，要不束手無策，

例3在“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，被測電池的電動勢約1.5V.內(nèi)阻約0.5Ω.

現(xiàn)有如下的實(shí)驗(yàn)器材：

A.電流表A：量程為0-3mA、內(nèi)阻為200Ω;

B.電壓表V：量程有0-3V和0- 15V;

C.電阻箱：阻值可調(diào)范圍為0 - 9999Ω：

D.滑動變阻器：阻值變化范圍為0 - 10Ω;

E.電鍵、導(dǎo)線等.

請選擇合適的器材，畫出測定電池的電動勢和內(nèi)阻的電路圖.

易錯點(diǎn) 聯(lián)想到課本上的測定電池電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，不少學(xué)生不假思索，就畫出了如圖5所示的實(shí)驗(yàn)電路圖.

分析 由于電流表的量程太小，用電流表測量電路中的電流讀數(shù)誤差較大，也不便獲得多組數(shù)據(jù)，為此，本實(shí)驗(yàn)不用電流表測電流，但可以用電阻箱和電壓表來代替電流表的功能，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖6所示.

本題還可以利用電阻箱改裝電流表，使電流表的量程擴(kuò)大后，也可以進(jìn)行電流的測量，電路如圖7所示.

設(shè)I為改變量程之后的電流表示數(shù)，由閉合電路的歐姆定律得：只要測出，和U相應(yīng)的多組數(shù)據(jù)，并畫出U-I圖像，再利用圖線的斜率和截距的物理意義求解電池的電動勢和內(nèi)阻.

易錯點(diǎn)4——誤解原理

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的靈魂.如果不理解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)的分析、實(shí)驗(yàn)的操作、實(shí)驗(yàn)的拓展就無從談起.因?yàn)閷φn本上有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理的一知半解，必將導(dǎo)致錯解或誤解相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題.

例4 （2020年浙江7月）做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時，圖8是教材中的實(shí)驗(yàn)方案;圖9是拓展方案，其實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

（i）掛上托盤和砝碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑;

（ ii）取下托盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，讓小車沿木板下滑，測出加速度a;

（ iii）改變砝碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到a-F的關(guān)系.

（1）實(shí)驗(yàn)獲得如圖10所示的紙帶，計(jì)數(shù)點(diǎn)a、b、c、d、e、f間均有四個點(diǎn)未畫出，則在打d點(diǎn)時小車的速度大小Vd=____m/s（保留兩位有效數(shù)字）;

分析（1）由于兩個相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為T=5 x0. 02 s =0. 10 s.由勻變速直線運(yùn)動特點(diǎn)可知，質(zhì)點(diǎn)在某一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度，所以，打點(diǎn)計(jì)時器打d點(diǎn)時小車的速度為：

可見，把托盤和砝碼的重力當(dāng)作小車所受到的拉力，則需要滿足條件M》m;在圖9中掛上托盤和砝碼，使小車勻速向下運(yùn)動時，根據(jù)平衡條件可知，此時，小車受到繩子的拉力大小等于托盤和砝碼的重力，因此，當(dāng)去掉托盤和砝碼時，小車所受的合外力大小T等于托盤和砝碼的重力mg，所以，圖9情形并不需要滿足條件M》m;可見，需要滿足條件M>m的方案是圖8.

易錯點(diǎn)5-錯誤處理數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)處理是取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要步驟，數(shù)據(jù)處理一般有公式法、列表法和圖像法.在具體處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，常見的錯誤有不會應(yīng)用圖像法，誤解公式法.

例5在“探究小車的速度隨時間的變化規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)得到如圖11所示的一條紙帶（相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個點(diǎn)沒有畫出），打點(diǎn)計(jì)時器使用的是頻率為50Hz的交流電，由紙帶可求出小車的加速度為 m/s2.

例6（2021年湖南）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖12所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系.主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）用游標(biāo)卡尺測量墊塊厚度^.示數(shù)如圖13所示，h= ____cm;

（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平：

（3）在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度：

（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)n和滑塊對應(yīng)的加速度a：

（5）在右支點(diǎn)下增加墊塊個數(shù)（墊塊完全相同），重復(fù)步驟（4），記錄數(shù)據(jù)如下表：

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是____m/s2（保留三位有效數(shù)字）.

易錯點(diǎn)此題的關(guān)鍵在于求加速度.常見的錯誤有：其一，不會用圖像法求加速度;其二，利用五個已知的加速度求平均值，即：

易錯點(diǎn)6 ——不會遷移

由于對課本上實(shí)驗(yàn)的一知半解，對于稍有變化的實(shí)驗(yàn)問題不是束手無策，就是生搬硬套，根本就無法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)知識和實(shí)驗(yàn)方法的有效遷移，因而，解答實(shí)驗(yàn)問題時，答錯或答所非問就不可避免，

例7 在探究加速度與力、質(zhì)量間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，為了探究在物體質(zhì)量一定時加速度與力之間的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖16所示的實(shí)驗(yàn)裝置，圖中的M為帶輕滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量，

實(shí)驗(yàn)時，必須要進(jìn)行的操作或保證的條件是

A.用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量

B.將帶輕滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力

C.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時器，先釋放小車，再接通電源，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)

D.改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶

E.為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量肘

易錯點(diǎn)砂和砂桶的重力作為物體受到的合外力，則必須測出它們的質(zhì)量，即選項(xiàng)A正確：為了減小誤差，則必須滿足砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M的條件.

分析本題中物體受到的合外力（繩子的拉力）可以由彈簧秤測出（即物體受到的拉力等于彈簧秤讀數(shù)的二倍）.這樣，就沒有必要測出砂和砂桶的質(zhì)量，也沒有必須滿足砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M的條件，所以，選項(xiàng)A和E均錯誤：為了使繩子的拉力等于物體受到的合外力，則必須平衡摩擦力，可見，選項(xiàng)B是正確的;實(shí)驗(yàn)時，必須先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時器工作穩(wěn)定后再釋放紙帶，即選項(xiàng)C是錯誤的;為了多測幾組數(shù)據(jù)，則必須改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶進(jìn)行分析和研究，可見，選項(xiàng)D正確.所以，本題必須要進(jìn)行的操作或保證的條件是BD.

易錯點(diǎn)7 ——錯析誤差

實(shí)驗(yàn)必然存在著誤差，如何減小誤差是實(shí)驗(yàn)所追求的目標(biāo).要分析和研究實(shí)驗(yàn)誤差.必須理解實(shí)驗(yàn)的原理，必須了解實(shí)驗(yàn)儀器的特點(diǎn).否則，求解有關(guān)分析實(shí)驗(yàn)誤差的問題必將以失敗告終.

例8 （2020年全國卷I）某同學(xué)用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻Rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1 kΩ，電流表內(nèi)阻為0.5Ω.該同學(xué)采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖17所示電路的O、P兩點(diǎn)之間，另一種是跨接在O、Q兩點(diǎn)之間.測量得到如圖18所示的兩條U-I圖線，其中U與，分別為電壓表和電流表的示數(shù)，

回答下列問題：

（1）圖18中標(biāo)記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在____（填“O、P”或“O、Q”）兩點(diǎn)的方案測量得到的.

（2）根據(jù)所用實(shí)驗(yàn)器材和圖18可判斷，由圖線

（填“I”或“Ⅱ”）得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實(shí)值，結(jié)果為____Ω（保留1位小數(shù)）.

（3）考慮到實(shí)驗(yàn)中電表內(nèi)阻的影響，需對（2）中得到的結(jié)果進(jìn)行修正，修正后待測電阻的阻值為____Ω（保留1位小數(shù)）.

易錯點(diǎn) 由于沒有掌握伏安法測電阻的原理，不會分析伏安法測電阻時所產(chǎn)生誤差的原因，所以，只能胡亂猜個答案，有時，也能歪打正著，但對后面的分析毫無作用，

分析若采用電流表外接法，即將電壓表接在O、P之間時，由歐姆定律得：

總之，在物理實(shí)驗(yàn)中或者解答有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)問題時，不僅要掌握實(shí)驗(yàn)原理，而且要弄清實(shí)驗(yàn)儀器的特點(diǎn)，最后要注意培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力，以便有效地提高實(shí)驗(yàn)水平和能力.