誤差理論在高中物理實驗數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用初探

摘要：物理實驗是高中物理課程中非常重要的內(nèi)容。經(jīng)過反復(fù)、多次的物理實驗?zāi)軌虻贸龊芏辔锢韺嶒灁?shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是不要處理和甄別的，且這些物理實驗數(shù)據(jù)是物理教學(xué)知識的驗證與發(fā)展，對于物理實驗的科學(xué)性以及正確性有著非常重要的作用。一般實驗數(shù)據(jù)都會存在誤差，如何運用好誤差理論來處理高中實驗數(shù)據(jù)是非常有必要的。因此，本文就研究和探討如何用誤差理論來處理高中物理實驗數(shù)據(jù)，強化誤差理論的運用效率，促進學(xué)生們能夠真正地理解和掌握物理知識。

關(guān)鍵詞：高中物理實驗；數(shù)據(jù)處理；誤差理論；應(yīng)用；研究

在進行高中物理實驗課程中，會產(chǎn)生很多的物理實驗數(shù)據(jù)。而這些實驗數(shù)據(jù)的正確性與科學(xué)性是需要不斷地驗證與甄別的。在高中物理實驗課程中，影響高中物理老師上好物理實驗課的主要因素就是實驗數(shù)據(jù)的正確性和可靠性，而高中物理實驗數(shù)據(jù)會因受到了內(nèi)在與外在不同程度因素的影響而產(chǎn)生一定的誤差，而這樣的誤差是具有不可避免性的。因此，在高中物理實驗課程中，要確保物理實驗的過程以及原理沒有任何的錯誤后，充分運用誤差理論來正確處理高中物理實驗數(shù)據(jù)，并做好高中物理實驗的數(shù)據(jù)記錄工作，不斷地提升高中物理實驗課程的科學(xué)性和可靠性，進一步加深高中學(xué)生們對于高中物理實驗知識的理解和掌握。

一、 誤差理論的定義

所謂的誤差理論就是測量結(jié)果不能準確地反映被測量的真值，因而存在一定的偏差。而真值有理論真值、約定真值以及標稱值之分。其中理論真值是指一個量具有嚴格定義的理論值；約定真值是根據(jù)國際計量委員會通過并發(fā)布的各種物理參量單位的定義，利用當(dāng)今最先進的科學(xué)技術(shù)復(fù)現(xiàn)這些實物單位基準，其值被公認為國際或國家基準。例如：保存在國際計量局的1 kg鉑銥合金原器就是1 kg質(zhì)量的約定值。而標稱值就是計量或測量器具上標注的量值。

任何測量的結(jié)果都是有誤差存在的，無論實驗儀器多么精密，實驗測量多么仔細、認真，物理實驗的設(shè)計方法和流程多么正確，都是有一定誤差切實存在的，只是誤差有大有小罷了。通過了解誤差理論以及真值的概念，能夠為我們在盡量減少一些誤差以及提高物理實驗測量的準確性方面存在一定的推動作用。

二、 運用誤差理論的重要意義

（一） 在高中物理實驗中，實驗的物理現(xiàn)象是在現(xiàn)實生活中真實存在的。但是為了保障高中物理實驗的準確性，一般情況下，會運用很多的實踐數(shù)據(jù)來驗證，從而使得高中物理實驗的實驗數(shù)據(jù)具有很高可靠性，同時還能夠達到高中物理實驗數(shù)據(jù)的實驗標準。而在具體的高中物理實驗過程中會有很多影響實驗結(jié)果準確性的因素，因而導(dǎo)致很多實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)了不同程度的誤差，盡管誤差是不能夠避免的，但是我們也要高度重視誤差給高中物理實驗數(shù)據(jù)準確性帶來的重大影響。因此，巧妙地運用誤差理論能夠大大地提升物理實驗的可靠性和真實性。

（二） 誤差理論是高考物理科目必考的內(nèi)容之一。但是很多誤差理論的教學(xué)沒有受到高中物理老師的重視，這容易使得學(xué)生們在遇到誤差理論問題時不能夠準確地答題，學(xué)生們在誤差理論的運用上也是存在一定的問題。因此，高中的物理老師們應(yīng)該重視對物理誤差理論的教學(xué)和學(xué)習(xí)，使得高中學(xué)生們理解和掌握誤差理論的內(nèi)容，能夠促進高中學(xué)生們在高考物理考試中順利過關(guān)，取得優(yōu)異的成績。

（三） 運用誤差理論來處理高中物理實驗數(shù)據(jù)的方法有很多，不僅是分析誤差，也能夠通過運用有效的法則和規(guī)律來處理高中物理實驗數(shù)據(jù)，這類方法一般在工業(yè)生產(chǎn)中比較常用。而在處理和考慮問題的方法時，誤差理論常常被運用到高級數(shù)據(jù)的處理上。由此得知，運用誤差理論來處理高中物理實驗數(shù)據(jù)是非常有必要的，只要科學(xué)、合理的運用誤差理論，就能夠最大限度地在高中物理實驗數(shù)據(jù)的處理中發(fā)揮積極的促進作用。

三、 誤差理論在高中物理實驗數(shù)據(jù)處理中的運用

（一） 誤差理論在高中物理力的平行四邊形定則實驗中的運用

在高中物理實驗中，力的平行四邊形定則驗證是其重要實驗項目之一。而在力的平行四邊形定則驗證的過程當(dāng)中，需要獲得實際的測量數(shù)據(jù)與相同作用效果的兩個共點分力的合力，且驗證這個合力是否符合理論合力，在實驗數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生的差就是實驗誤差，只要這個實驗誤差在合理的范圍之內(nèi)，且兩個合力是相同的，那么力的平行四邊形定則就能夠得到有效驗證。由此可知，平行四邊形定則的原理就是兩個共點力應(yīng)用的原理。在這一實驗開始之前要準備模板、白紙、橡皮等材料，實驗原理就是作用力F1與作用力F2合力的作用效果和F一個作用力的效果是一致的，那么就可以驗證作用力F是作用力F1和F2的合力。而在整個實驗中肯定是存在誤差的，老師要積極引導(dǎo)學(xué)生仔細觀察實驗過程中的每個細節(jié)，力爭將誤差降到最小，提升實驗的準確性。

（二） 誤差理論在高中物理勻變速直線運動實驗中的運用

在高中物理勻變速直線運動實驗中，測量加速度的方法會在實驗中運用。而測量加速度的方法比較抽象，學(xué)生們很難理解和掌握。因此，老師可以通過運用紙帶和打點計時器，將加速度進行直觀化，也可以實現(xiàn)具體數(shù)值的測量。在進行勻變速直線運動實驗時，小車帶著紙帶在軌道上進行加速運動，在穿過打點計時器時，會留下一連串的數(shù)據(jù)點，然后可以運用逐差法將小車運動的加速度計算出來。老師要引導(dǎo)學(xué)生們在實驗過程中學(xué)會分析誤差，選擇適合的參數(shù)，使得誤差率能夠降低。

四、 結(jié)束語

綜上所述，在高中物理實驗數(shù)據(jù)處理過程中，誤差理論的運用能夠提升高中物理實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的準確性、合理性和科學(xué)性，能夠使高中學(xué)生們比較透徹地理解誤差理論的知識和內(nèi)容，提高學(xué)生們對物理實驗數(shù)據(jù)的分析能力和處理能力，促進高中物理實驗課程更加有效地進行。

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作者簡介：

商華，山東省煙臺市，中國煙臺赫爾曼格邁納爾中學(xué)。