二 实验仪器的选择

在选择仪器时，一般还需注意以下几点： 1．仪器尽可能简单、明了、直观例如用惠斯登电桥测电阻的实验，选

板式电桥比选用箱式电桥好。一则，直观性好，实验电路的外形与电路图

相似，便于学生进行直觉思维；二则，操作方便（若进行学生分组实验的话），便于研究误差的来源和减少误差的方法。

2．合理选择仪器的精度

1. 所选仪器的精度，需根据具体实验的目的要求来考虑，不可盲目地追求仪器的精度，从教学效果来看，并非仪器越高级越贵重越好。例如， 在惠斯登电桥测电阻的实验装置中，检流计就没有必要用在一般实验室中算是高级的光点检流计。一则，实验目的主要在于说明电桥的原理和使用方法，将电阻测到怎样的精度并不是主要的；二则，用光点检流计做演示实验，占用时间过长，而且对精度不高的电桥来说，将使测量过程麻烦（光点不易稳定）。

有时需要仪器较“粗”时，过“精细”反而会给教学带来一些不必要的麻烦。

验证焦耳定律的实验

为验证电流流过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比，一般采用这样的装置：在甲、乙两相同的瓶子里装满红色的煤油或水，各放一根电阻丝，阻值必须相等（为 R）。如果有电流通过电阻丝，电流产生的热量就使煤油或水的温度升高，体积膨胀，在玻璃管内上升，如图 5-32 所示。

实验上，甲、乙两个瓶相当于两个液体温度计。煤油在玻璃管中上升的高度，与煤油的温度有关。如果在同样时间里，电流产生的热量越多， 煤油在玻璃管中就上升得越高。因此，注意观察玻璃管内煤油上升的情况， 就可以比较电流通过这两根电阻丝产生的热量。

接上电源，这时两电阻丝中流过的电流为 1∶2，它们产生的热量应为1∶4。如何显示这一点呢？一般都给两电阻丝通上相同时间的电，然后由在相同时间内煤油在两玻璃管内上升高度为 1∶4，来说明两瓶煤油（平均）温度的变化为 1∶4，即吸收的热量为 1∶4，由此说明 Q∝I2。

这里，最主要的是看液体上升的高度之比是否为 1∶4。如果衬着玻璃管的白底黑线条的背景标尺上线条较粗，且间隔不密，而且，玻璃管中煤油上升的距离由鳄鱼钳来标定（即用“粗”的标尺作“粗”的处理），就容易看出 1∶4 的关系。但是，如果标尺上的线条较细，且间隔较密，如用一般毫米刻度尺，而且煤油上升的距离由始末两位置之差来量度，那么， 将看到上升高度之比同 1∶4 有一定的误差。

当然，实验中是允许出现一定的误差的，但是，要得到定量或半定量结论时，有误差就必定给教学带来麻烦。若视误差而不顾，学生必然对实验结论不确信；若要去解释出现这些误差的原因，一是可能冲淡“主题” 和浪费时间，二是有些原因学生可能不懂，可能越说学生越糊涂。因此， 在进行要得到定量或半定量结论的演示实验时，尽可能不要突出误差。有时宁“粗”，而不要过“细”。

1. 所选仪器的准确度，应从有效数字的计算和误差理论统盘考虑，

不要片面追求于某一仪器的精度。 3．所选仪器要保证满足实验条件

实验条件的确定，主要要从物理原理和教学要求两方面考虑。所选仪器必须确保实验条件得到满足。任何只根据装置图随便找些装置图上画出的仪器来做实验的做法是草率的、错误的。

电势差计原理的演示

电势差计的原理①如图 5-33 所示，只要待测电动势εx 和标准电动势εs 都小于电源电动势ε，那么，当开关 S 打在“1”处时，滑线触点 C 总能均匀的电阻线 AB 上找到一点 C1，使检流计不偏转。当开关打在“2”处时，滑线触点 C 也总能在 AB 上打到一点 C2，使检流计指针不偏转。由此

可得：

ε = l2 ε

l1

（式中 l1=AC1，l2=AC2）

按上述（书上）说法，这个演示的实验条件是要保证滑线触点 C 在 AB 上找到使检流计指针不偏转的 C1 点和 C2 点，而要满足这一条件必须使：

ε>εx（和εs）

事实上，如果根据ε>εx（和εs）这一点来选择实验仪器，那么，很可能在 AB 上找不到 C1 和 C2 点而使实验失败。这是因为从原理来讲，要使滑线触点 C 在 AB 上找到 C1 和 C2，应该保证 UAB≥εx（和εs）。也就是要保

证：

UAB =

RAB

r + R + RAB

ε ≥ ε

_x (和εs

) (2)

成立。可见，在我们选择电源、控制电路中电流的变阻器 R 和电阻线AB 时，应该依据的是（2）式，而不是（1）式。