誤差理論在高中物理實驗及數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

徐哲

摘要：物理實驗是高中物理學習中極為重要的組成部分。通過多次反復(fù)的物理實驗，可以得到許多物理實驗數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不需要進行處理與識別。此外，物理教學知識的驗證和發(fā)展主要體現(xiàn)在這些物理實驗數(shù)據(jù)上，對物理實驗的正確與否及科學與否具有重要關(guān)聯(lián)。一般來說，實驗數(shù)據(jù)或多或少存在一些誤差，在高中物理實驗及數(shù)據(jù)處理中如何運用好誤差理論是有重要意義的。是以，文章主要分析探討了應(yīng)如何運用誤差理論來處理高中物理實驗和數(shù)據(jù)處理，增強誤差理論的運用效果，從而使同學們可以真正理解與掌握物理知識。

關(guān)鍵詞：物理實驗；數(shù)據(jù)處理；誤差理論

我們在進行高中物理實驗過程中，通常會產(chǎn)生許多物理實驗數(shù)據(jù)。這些物理實驗數(shù)據(jù)正確性及科學性都是需要進行多次驗證的。通常影響教師上好物理實驗課程的主要原因就是因為難以確保物理實驗數(shù)據(jù)的正確性與科學性，因為這些實驗數(shù)據(jù)可能會由于內(nèi)外在不同程度原因的影響而形成一定誤差，并且這種誤差是難以避免的。所以，要想確保高中物理實驗過程和原理不存在任何錯誤，就需要充分運用誤差理論來處理實驗數(shù)據(jù)，同時做好實驗數(shù)據(jù)的記錄事項。

一、力的平行四邊形定則驗證實驗

高中階段中一項較為重要的基礎(chǔ)實驗即是力的平行四邊形定則驗證實現(xiàn)，我們進行實驗的主要目的是獲得與兩個共同點分力作用效果相同的實際合力實驗測量數(shù)據(jù)，是否是同兩個共點力共同作用建立的理論合力相符，即兩個共點力的使用原理吻合平行四邊形定律。實驗中所要測量的數(shù)據(jù)與理論之間存在誤差，在特定的誤差范圍中，它們之間存在一樣的合力，這就正好證實了平行四邊形的定則。實驗過程中所需要用到的材料有白紙、橡皮和木板等。這個原理是如果作用力F1與作用力F2的作用效果與一個力F作用效果一樣，則F即是F1與F2的合力。我們在進行實驗的時候，因為存在誤差，所以理論合力和實際合力是存在一定出入的，數(shù)值有可能相差較大，一些同學可能將所用歸結(jié)為量度用具不準確或?qū)嶒灲滩牟缓线m等原因。事實上，這其中雖然存在誤差，但是誤差并沒有較大影響，出現(xiàn)誤差最主要的原因是由于我們存在實驗過程操作不正確的問題。出現(xiàn)這種問題，我們就需要在教師的指引下，觀察實驗中每個細節(jié)，將誤差盡可能降到最低，從而確保實驗無誤，達到實現(xiàn)實驗驗證的目的。

在分析研究的基礎(chǔ)上，得出實驗存在誤差的主要原因主要有以下幾點：首先是運用平行四邊形定則進行作圖，由于作圖不夠正確而導(dǎo)致的誤差；其次，彈簧測力計沒有事先調(diào)零；再次，彈簧2測力計沒有調(diào)零；最后，彈簧外簧與外殼在使用彈簧測力計時，兩者存在存在的摩擦而形成的誤差。我們需要在教師的引導(dǎo)下，仔細查看前兩者由于操作不正確而形成的誤差，在去除操作誤差之后依然是可以存在一定誤差的，我們可以通過實驗操作，準確理解誤差的不同之處，同時正確認識誤差，這對我們以后的物理實驗具有較大益處。

二、探究勻變速直線運動實驗

勻變速直線運動實驗涉及到測量加速度的方法，加速度是一門很抽象的概念，如果單單是教師教學理論，我們是很難透徹認識理解加速度的概念的。因此，我們需要借助實驗教學的直觀性優(yōu)勢，來理解把握加速度概念。例如通過打點計時器和紙帶，將加速度轉(zhuǎn)化為更為直觀的可測量的具體數(shù)據(jù)。在實驗過程中，通過教師的引導(dǎo)，分析加速度實驗誤差，選擇合適的實驗參數(shù)，從而降低誤差。通過誤差理論可以在一定程度上提高我們對待實驗嚴謹?shù)膽B(tài)度。此外，在實驗過程中，通過學習誤差理論，可以我們分析問題和降低誤差的能力。在均變速直線運動實驗過程中，小車拉動紙帶在軌道上持續(xù)加速運動，在經(jīng)過打點計時器時，會殘留下連串的點。經(jīng)過逐差法計算出小車運算加速度過程，T便是打點計數(shù)器的周期。為了更為方便的處理實驗數(shù)據(jù)，可以把一個周期分為五個時間段斷開，分別為s1、s2、s3……這就代表了紙帶上相間的距離。通過實驗測量最終獲得間隔距離，并了解到出現(xiàn)誤差最為主要的原因是測量位移與測量時間，從而得出要想提高小車加速度的準確性，可以通過減少紙帶測量誤差來實現(xiàn)。

通過上述案例，我們可以獲得導(dǎo)致出現(xiàn)誤差的原因，盡量改進人為因素而形成的誤差，使實驗數(shù)據(jù)逼近理論數(shù)據(jù)，令所得數(shù)據(jù)接近誤差理論可以接受的范圍。在此過程中，我們認識到了位移和時間會對實驗結(jié)果產(chǎn)生一定影響，并由于存在可接受誤差，然后準確地了解到位移實驗與時間上的缺陷，更進一步地理解誤差理論的意義。

結(jié)語：

總而言之，在高中物理實驗及數(shù)據(jù)處理當中應(yīng)廣泛的運用誤差理論，從而令實驗過程與結(jié)果更為科學化與準確化。我們在教師的引導(dǎo)下，尋找到誤差影響因素，化解人為因素而造成的誤差，認識不可逆誤差，從而更透徹地理解誤差理論知識概念，獲得分析實驗數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的能力，對我們今后進行有關(guān)實驗和提高對待物理實驗的態(tài)度具有極為重要的意義。

參考文獻：

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