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借助DIS传感器验证实验系统误差的理论分析结果

2024-07-13张嘉弘

物理教学探讨 2024年6期

摘   要:基于“伏安法测量电源电动势和内阻”实验教学中系统误差问题,运用“等效替代”和“微量放大”两种物理思想设计验证性实验,利用DIS传感器与传统实验器材的优化组合,通过数据采集、图像拟合、对比分析,对用伏安法测量产生实验系统误差的理论分析结果进行实验验证。

关键词:DIS传感器;系统误差;伏安法

中图分类号:G633.7 文献标识码:A     文章编号:1003-6148(2024)6-0057-5

“电源电动势和内阻测量”实验是高中物理电学核心实验之一,该实验的重点在于如何利用闭合电路欧姆定律设计实验方案,难点在于如何控制实验误差进行精准测量,因此学生必须深刻理解该实验系统误差的来源以及对实验测量造成的具体影响,才能做到对实验“知其然,更知其所以然”。通过文献的查阅,发现对该实验系统误差的研究主要集中在对几种测量方案的理论分析,包括研究的方法、研究的结论等,从侧面反映出多数教师在该实验的日常教学状态,更注重理论分析,而忽视了实验验证。为此,笔者将对该实验系统误差的理论分析结果进行整理归纳并形成结论,进而针对结论进行实验设计与测量,尝试用实验验证理论分析的结果,以期让学生全面了解和体会该实验系统误差产生的来源以及对实验的影响。

1    理论分析的结论

根据相关的研究成果[1-3],对“伏安法测量电源电动势和内阻”实验系统误差的理论分析结论进行整理,如表1所示。

结论1:方案一的系统误差来源为电压表分流,导致电动势和内阻的测量值均偏小,U-I图像的特征为测量值图像纵截距和斜率均小于真实值图像,而横截距交于同一点,该方案适用于测量小内阻电源。……

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