您的位置：>> 
最美的真实和精确
——纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，E和r的测量
育仁中学校：彭馨 指导老师：杨凤
高中物理实验是高中物理学习的一个重要组成部分，在高考中物理的总分在110分，物理实验的比重是18-20分，我们接受实验教学是常规的模式，遇到教材上有实验的内容老师先讲一节理论课，然后安排我们去实验室做一次学生实验，然后会有一些练习题，这是比较常规的实验教学模式，但我自己发现这样的实验教学对我后期解决一些关联的实验题目时能力显得很欠缺，所以我在过去的一年多的学习中找出来一套自己学习物理实验的方法，下面我以高二物理中“测量电源的内组和电动势”为例谈谈我的方法。
一、实验目的
1. 测量不同电源的电动势和内阻
2. 探究电流表内外接对测量值的影响
3.利用常规办公软件合成对应图像
4. 熟悉同一实验用不同装置进行时，比较数据测量的准确性
二、实验原理
按照下面的电路图连接实物：
三、实验器材
几种不同的电源、两块电流表、两块电压表、不同规格的滑线变阻器、开关、导线若干。
四、实验步骤
1、按电路图连接实物图
2、改变滑线变阻器的阻值，记录电压表、电流表的读数（15组数据）
3、改变电流表内外接方式，再测量15组数据
4、更换电源，重复上述步骤2和步骤3
5、收集、记录原始数据，备用
五、数据记录及处理
下面是所有的原始数据：
同样的一组数据我用我能想到的较为准确的几种方法来处理它，下面举例说明，首先是手绘U-I图像，然后用excel描点作图。
表1：（1号电池，3V，电流表外接）
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
U/V |
2.97 |
2.94 |
2.92 |
2.89 |
2.87 |
2.79 |
2.76 |
2.69 |
2.65 |
2.58 |
2.48 |
2.42 |
2.28 |
2.07 |
1.88 |
|
I/A |
0.127 |
0.125 |
0.138 |
0.142 |
0.153 |
0.176 |
0.198 |
0.218 |
0.239 |
0.279 |
0.283 |
0.326 |
0.362 |
0.442 |
0.562 |
首先用手绘U-I图像，然后算出表达式U=-IR+E的参数E和R
对比上面两种方法计算出来的值电源电动势的值存在较大差异，手算的值E=3.463V,但excel中绘制的图像拟合直线算出来的值是E=3.2399V二者间差了0.164，二者间最先相对误差4.97%，原因在于手动计算是取两组数据直接算，而excel拟合直线几乎是取了所有在直线上的点，这样肯定相对误差较小。
再讲讲我测量的这个1号电池的电源电动势大于3v的问题，我的电池是从实验室里取的新电池，正常情况下两节干电池的电压应该是3V，但是我在实验时，接通电路的过程中发现电压表用的是0-3V的量程，电压表出现超出量程的情况，说明并非数据处理有误，而是电池出厂的电压就不止3V，如果不亲自操作实验我会以为是数据处理或者记录出现了问题，说明物理实验这方面的事情还是事必躬亲较好。
表2：（1号电池，3V，电流表内接）
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
U/V |
3.01 |
3.00 |
3.00 |
3.00 |
2.99 |
2.98 |
2.96 |
2.94 |
2.91 |
2.89 |
2.87 |
2.82 |
2.76 |
2.71 |
2.59 |
|
I/A |
0.122 |
0.129 |
0.139 |
0.141 |
0.158 |
0.164 |
0.179 |
0.184 |
0.199 |
0.219 |
0.243 |
0.286 |
0.346 |
0.358 |
0.418 |
表三：（甲种电池，3V，电流表外接）
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
U/V |
2.88 |
2.86 |
2.89 |
2.87 |
2.85 |
2.82 |
2.78 |
2.73 |
2.69 |
2.67 |
2.56 |
2.49 |
2.32 |
2.12 |
2.27 |
|
I/A |
0.131 |
0.142 |
0.129 |
0.151 |
0.158 |
0.178 |
0.208 |
0.238 |
0.237 |
0.278 |
0.324 |
0.382 |
0.478 |
0.569 |
0.563 |
表四：（甲种电池，3V，电流表内接）
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
U/V |
3.03 |
3.02 |
3.01 |
3.02 |
3.01 |
3.01 |
3.00 |
2.99 |
2.99 |
2.98 |
2.97 |
2.94 |
2.91 |
2.88 |
2.85 |
|
I/A |
0.129 |
0.138 |
0.139 |
0.159 |
0.173 |
0.182 |
0.220 |
0.238 |
0.263 |
0.306 |
0.322 |
0.372 |
0.438 |
0.492 |
0.583 |
表五：（7号电池，1.5V，电流表外接）
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
U/V |
1.49 |
1.48 |
1.44 |
1.41 |
1.40 |
1.39 |
1.38 |
1.37 |
1.32 |
1.31 |
1.29 |
1.25 |
1.19 |
1.12 |
1.08 |
|
I/A |
0.062 |
0.064 |
0.073 |
0.083 |
0.092 |
0.101 |
0.119 |
0.121 |
0.132 |
0.143 |
0.169 |
0.186 |
0.217 |
0.257 |
0.287 |
表六：（7号电池，1.5V，电流表内接）
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
U/V |
1.51 |
1.51 |
1.51 |
1.51 |
1.50 |
1.50 |
1.49 |
1.49 |
1.49 |
1.48 |
1.48 |
1.47 |
1.47 |
1.46 |
1.43 |
|
I/A |
0.067 |
0.069 |
0.075 |
0.079 |
0.081 |
0.086 |
0.092 |
0.099 |
0.101 |
0.111 |
0.119 |
0.137 |
0.158 |
0.179 |
0.249 |
六、误差分析
从上面的两类数据处理方法可以看出excel处理出来的数据较为准确，老师说到我们在大学还要接触到很多的数据处理软件，处理各种各样的数据，excel是高中阶段我们能接触的较为简单的。
手算的数据在描图时，存在画图时铅笔的粗细影响、描点时横纵取点的不确定性、连线时点与点之间不能较好的分配等问题，这些因素让最终形成的图像以及根据图像算出的函数表达式存在着较大的误差。而利用电脑软件处理出的数据，虽然也存在一些影响，但是它规避了由人为因素造成的误差，让数据更加精准地反映出实验时的问题。如果不亲手用两类方法来处理数据，这些问题也不会在操作中反映出来。
七、实验后的反思
通过这次“测量电源的电动势和内阻”的实验，给我在做题时提供了很大的帮助。
首先是在选择实验器材上。在电学实验题中，最常见的题型就是实验器材的选择。在实验之前，做题时还不明白，为什么在实验开始前要测算某电阻在接进电路时，电流表、电压表是否超量程。实验之后，才反思出在接进电路后，电流表、电压表的超程会直接影响实验的器材和数据。所以，在以后的做题过程中，我拿到类似题目的第一反应就会是计算电路中的电流表、电压表是否有超程。
其次就是在电流表的内外接法上。很多学生都会有电流表内接外接根本没什么影响的想法。但是通过这次实验的数据处理，让我很清楚地认识到，电流表内接外接对实验的影响很大。在电流表内阻较大的情况下，电流表内接会使测得的电压值超出理论值很多。所以在以后的做题过程中，要清楚地运用公式
判断出内外接法。
最后是读取实验数据。在题目中，通常会有读取电流表、电压表数据的题。通过这次实验，让我认识到数据估读的重要性。做物理实验是个很精细的过程，实验时误差存在于每个环节中，有一个环节出了一点差错就会让实验产生很大影响。所以数据的估读对于实验来说十分重要。在做题时，要清楚地看出电流表、电压表的量程，根据分度值做合理的估读，不仅会让答案出错的风险降低，还会让我们形成一种良好的习惯，在今后的实验中发挥巨大的作用。
评语：选题有一定价值，能亲自动手完成大量的实验探究，还利用了现代化的探究设备和手段，通过分析提出有一定深度的结论。整个阐述流畅，思路清晰，说理清楚，这种科学精神值得提倡。