初中物理误差分析题例析

物理是一门以实验为基础的自然科学，许多物理规律和原理都是通过实验得出的，因此，实验探究在物理学习中占有重要的地位。同时，实验探究题在中考中占有较大的比例，其中与误差分析有关的题目难度较大，同学们容易答错。解答这类问题时，首先要明确实验原理，其次要弄清引起较大误差的原因，有时还需要假设一个具体的数值来帮助分析，从而正确得出对测量结果的影响。另外，在设计实验时，要学会通过改进实验方法，合理安排实验步骤，尽可能减小实验误差。树立减小误差的思想意识，并学会分析产生误差的原因，不但能帮助同学们在中考中顺利解决此类问题，而且能提高同学们分析问题、解决问题的能力，对同学们严密的逻辑思维能力的培养也有很大的帮助。

下面以初中物理中常见的一些题目为例，看看具体怎样进行误差分析。

例1.在用皮尺测量篮球场的长度时，如果皮尺拉得过紧，则测量结果偏。

解析：此题如果不认真分析，想当然作答，会误认为测量结果偏大。这类题要举一个实例，就容易找到答案。假如用正确的测量方法测出的篮球场的长度是28m，若皮尺拉的过紧，即皮尺被拉长了，测出的长度可能是27.9m，可见，测量结果偏小。

类似地，用受潮的木质刻度尺测量物体的长度，测量结果也会偏小。

例2.用弹簧测力计测物体的重力时，如果实验前没有校零，指针指在零刻度线的下方，则测量结果偏。

解析：在使用弹簧测力计、电流表和电压表等测量仪器前都要观察，看是否需要校零。如果没有校零就进行测量，严格来说这属于错误。这是违背仪器使用方法造成的，是可以避免的。但是，在实验时，一部分学生常常忘了观察仪器是否需要校零，从而对实验结果造成影响。假设用分度值为0.1N的弹簧测力计来测量一个重力为3.5N的物体，测量前指针在零刻度线下一小格处，则测量结果为3.6N，所以测量结果偏大。

例3.用托盘天平测物体质量时，如果所用的砝码磨损了，则测量结果偏。

解析：假设被测物体的质量是9g，放在已经调节好的天平的左盘中，标有10g的砝码磨损后只有9g了，则把它放在天平的右盘中，不用调节游码，天平就平衡了，这时可读出物体的质量是10g，所以结果偏大。

例4.用天平和量筒测盐水的密度，小红同学的实验步骤如下：

1.用天平测出空烧杯的质量m1。

2.向烧杯中倒入适量的盐水，测出烧杯和盐水的总质量m2。

3.将烧杯中的盐水倒入量筒中，记下示数V。

小红的测量方法会使测量结果偏。

解析：该实验的原理是ρ=m/V，小红的测量过程中，质量的测量没有问题，测盐水的体积时，由于烧杯中的盐水倒不净，导致测出的体积偏小，因此测量结果偏大。

扩展：为了解决测量时体积偏小的问题，小兰同学对实验步骤做了如下改进：（如图1所示）

图11.向量筒中倒入适量的盐水，记下示数V。

2.用天平测出空烧杯的质量m1。

3.将量筒中的盐水倒入空烧杯中，用天平测出烧杯和盐水的总质量m2。

小兰的测量方法会使测量结果偏。

解析：小兰的测量过程中，体积的测量没有问题，但是量筒中的盐水倒入烧杯中时，同样会有一小部分盐水附着在量筒壁上，这样导致测出的盐水质量偏小，会使测量结果偏小。

正确的测量步骤应该如图2所示：

1.用天平测出烧杯和盐水的总质量m1。

2.将盐水倒入量筒中一部分，测出烧杯和剩余盐水的质量m2。

3.记下量筒中盐水的体积V。

图2这种测量方法能避免因为倒不净而造成的较大误差，使实验结果更精确。

例5.用天平和溢水杯测量柑橘的密度，小明的实验步骤如下：

1.用天平测出柑橘的质量m1。

2.将水加至溢水杯的溢水口，测出总质量m2。

3.将柑橘放入溢水杯中，借助牙签使柑橘浸没在水中，水停止流出后，取出柑橘，测出溢水杯和剩余的水的质量m3。

小明的测量方法会使测量结果偏。

解析：该实验的原理还是ρ=m/V，小明的测量过程中，柑橘质量的测量没有问题。测量柑橘的体积利用的是等量代换法，即浸没时，柑橘排开水的体积就是柑橘的体积。由于从溢水杯中取出柑橘时要带走少量的水，导致测得的排开水的质量偏大，从而得出排开水的体积偏大，最终会使测量结果偏小。

扩展：为了减小误差，小亮同学对实验方法进行了改进，具体步骤如下：

1.用天平测出柑橘的质量m1

2.测出空烧杯的质量m2

3.将水加至溢水杯的溢水口，将柑橘放入溢水杯中，借助牙签使柑橘浸没在水中，让溢出的水全部流入空烧杯中，测出烧杯和溢出水的质量m3

小亮的测量方法中，可以避免因为柑橘沾水而对实验带来的影响，减小了实验误差。但是，利用这种方法测量时，如果开始时溢水杯中的水没有加至溢水口，或者溢出的水没有全部流入溢水杯中，都会导致溢出水的体积减小，从而使测量结果偏大。

例6.在“伏安法”测电阻实验中，小张同学设计的实验如图3甲所示，如果不忽略电压表分得的电流，则测量结果会偏。

解析：小张设计的电路中，电压表与待测电阻并联，因此示数即为电阻两端的电压。由于电压表的内阻很大，所以通过电压表的电流很小，一般忽略不计，认为对测量结果没有影响。如果不忽略电压表中通过的电流，则电流表测出的实际上是电阻和电压表并联后的总电流，比电阻中的电流略大，由实验原理R=U/I知，测量结果会偏小。

图3扩展：如果按照图3乙所示的电路进行测量，不忽略电流表两端分得的电压，则电流表测出的就是电阻中的电流，而电压表测出的实际上是电流表和电阻串联后的总电压，比电阻两端的电压稍高，由R=U/I知，测量结果会偏大。这实际上就是高中物理中要学到的电流表外接法和内接法对测量结果的影响。

从以上例题可以看出，有关误差分析的题目比较灵活，解答时要运用正确的方法，认真分析，具体问题具体对待，不能死记硬背。只要学生平时多做一些这方面的练习题，并善于对比总结，中考中就会顺利解答此类问题，同时这对培养同学们严谨的科学态度和一丝不苟的学习习惯也是大有裨益的。