物理實驗數據的處理方法

摘要：實驗考查學生動手操作實驗的能力，而分析和處理實驗數據考查學生利用學過的物理知識解釋實驗現象和靈活處理實驗數據的能力。實驗數據的處理貫穿于從獲得原始數據到得出結論的整個實驗過程，是實驗操作后的一個重要步驟。

關鍵詞：實驗數據；圖像；多次測量

從近幾年的中考命題情況看，要求學生在掌握基本實驗原理的基礎上，會選擇實驗器材，設計實驗步驟，會觀察、分析實驗現象。并要求學生根據確定的實驗目的得到或驗證物理規律，這就要求學生必須具備分析和處理實驗數據的能力。實驗數據的處理貫穿于從獲得原始數據到得出結論的整個實驗過程，是實驗操作后的一個重要步驟。本文結合一些實例來簡單介紹常用實驗數據的處理方法。

一、 列表法

列表法是記錄數據的基本方法，是在處理數據時，為了簡明地表示出有關物理量之間的對應關系，將實驗所獲得的數據用表格的形式進行數據處理的一種方法。在記錄和處理數據時，將數據列成表格不但可以減少或避免錯誤，便于發現問題和分析問題，而且有助于找出物理量之間的規律性的聯系。

數據列表時表格應有一個標題或必要的說明，表格要直接地反映有關物理量之間的關系；表格欄目條理清楚，要求簡單明了；為了養成良好習慣，減少差錯，每次實驗前，都應該根據實驗要求，設計畫好所用的空白表格，以備在實驗中記錄數據。

在伏安法測量小燈泡電功率的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V，實驗記錄了三組數據如下表，通過分析實驗數據和實驗現象，可以得出電功率和小燈泡亮度變化的規律。

小燈泡的額定電壓為2.5V，由表格中的實驗數據可得，當小燈泡兩端電壓等于額定電壓時，通過的電流為0.30A，小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.30A=0.75W，即為小燈泡的額定功率。通過實驗現象發現，小燈泡在三次實驗中電功率值不相同，燈泡的亮度也不同，燈泡消耗的電功率越大，燈泡的亮度就越亮。

二、 圖像法

在物理實驗中，用圖像來表示物理規律的一種實驗數據處理方法。用圖像法分析和處理實驗數據的一般步驟：首先建立坐標系，用橫坐標表示自變量，縱坐標表示因變量，要求坐標的比例要適當，關系清晰；然后描出實驗數據點，根據實驗數據點恰當地繪出平滑的曲線或直線，繪出圖像；最后根據實驗數據所取得的圖像，分析歸納出物理量之間的規律。

在觀察“水的沸騰”實驗中，某同學為了觀察水在加熱過程中溫度隨加熱時間的變化情況。當水溫升到90℃時，每隔1min讀一次溫度計的示數，直到水沸騰4min后停止讀數，記錄有關數據如下表：

請根據記錄的數據在圖中先描點，再用平滑的曲線畫出溫度隨時間變化的圖像。由實驗結果得出水沸騰時溫度變化的規律。

在“水的沸騰”實驗中，要求讀數要迅速準確，以減小實驗誤差，直到沸騰幾分鐘后為止。實驗結束后，要求學生在方格紙上標出各個時刻所記錄的溫度，用平滑的曲線把這些實驗點連接起來，得到水沸騰時的溫度隨時間的變化情況，從而得出水沸騰的圖像。然后組織、指導學生分析圖像用語言描述出來：水在沸騰前吸收熱量，溫度不斷升高；而在沸騰過程中雖然不斷吸熱，但溫度保持不變。

三、 平均值法

在物理實驗過程中，一般需要進行多次測量。對于一些特性物理量，比如密度、電阻等，需要進行多次測量幾組實驗數據，然后求出多組實驗數據的平均值來減小實驗誤差。多次測量取平均值是為了減小由人為因素引起的偶然誤差，所以為達此目的，應該將多次直接測量的物理量取平均值才能達到減小偶然誤差的目的。

用伏安法測量某導體電阻的實驗中，改變被測電阻兩端的電壓，分別測量導體在不同電壓下對應的電流值，進而計算出相應的電阻值，然后求其平均值作為導體的電阻。

測量導體電阻的實驗是一個重要實驗，本實驗中涉及的內容非常豐富，既有間接測量的實驗方法，又有實驗基本技能，還有對實驗數據的分析。這是一個以測量電阻阻值為主要實驗目的的實驗，既然是測量數據，就應該想方設法減小誤差。本例中通過調節滑動變阻器來改變待測電阻的電流及其兩端電壓，通過分析處理實驗數據，對于測得的各組電流值和電壓值，計算出相應的電阻，最后算出電阻的平均值，作為被測電阻的阻值。這樣做的目的是通過多次測量求平均值來減小誤差。

總之，實驗過程主要考查學生動手操作實驗的能力，而分析和處理實驗數據主要考查學生利用學過的物理知識解釋實驗現象和靈活處理實驗數據的能力。教師要在實驗教學中讓學生經歷探究過程，引導學生對實驗數據進行分析論證，從而提高處理實驗數據的能力。

作者簡介：

梁金木，山東省聊城市高唐縣琉寺中學。endprint