误差理论在高中物理实验及数据处理中的应用

徐哲

摘要：物理实验是高中物理学习中极为重要的组成部分。通过多次反复的物理实验，可以得到许多物理实验数据，这些数据不需要进行处理与识别。此外，物理教学知识的验证和发展主要体现在这些物理实验数据上，对物理实验的正确与否及科学与否具有重要关联。一般来说，实验数据或多或少存在一些误差，在高中物理实验及数据处理中如何运用好误差理论是有重要意义的。是以，文章主要分析探讨了应如何运用误差理论来处理高中物理实验和数据处理，增强误差理论的运用效果，从而使同学们可以真正理解与掌握物理知识。

关键词：物理实验；数据处理；误差理论

我们在进行高中物理实验过程中，通常会产生许多物理实验数据。这些物理实验数据正确性及科学性都是需要进行多次验证的。通常影响教师上好物理实验课程的主要原因就是因为难以确保物理实验数据的正确性与科学性，因为这些实验数据可能会由于内外在不同程度原因的影响而形成一定误差，并且这种误差是难以避免的。所以，要想确保高中物理实验过程和原理不存在任何错误，就需要充分运用误差理论来处理实验数据，同时做好实验数据的记录事项。

一、力的平行四边形定则验证实验

高中阶段中一项较为重要的基础实验即是力的平行四边形定则验证实现，我们进行实验的主要目的是获得与两个共同点分力作用效果相同的实际合力实验测量数据，是否是同两个共点力共同作用建立的理论合力相符，即两个共点力的使用原理吻合平行四边形定律。实验中所要测量的数据与理论之间存在误差，在特定的误差范围中，它们之间存在一样的合力，这就正好证实了平行四边形的定则。实验过程中所需要用到的材料有白纸、橡皮和木板等。这个原理是如果作用力F1与作用力F2的作用效果与一个力F作用效果一样，则F即是F1与F2的合力。我们在进行实验的时候，因为存在误差，所以理论合力和实际合力是存在一定出入的，数值有可能相差较大，一些同学可能将所用归结为量度用具不准确或实验教材不合适等原因。事实上，这其中虽然存在误差，但是误差并没有较大影响，出现误差最主要的原因是由于我们存在实验过程操作不正确的问题。出现这种问题，我们就需要在教师的指引下，观察实验中每个细节，将误差尽可能降到最低，从而确保实验无误，达到实现实验验证的目的。

在分析研究的基础上，得出实验存在误差的主要原因主要有以下几点：首先是运用平行四边形定则进行作图，由于作图不够正确而导致的误差；其次，弹簧测力计没有事先调零；再次，弹簧2测力计没有调零；最后，弹簧外簧与外壳在使用弹簧测力计时，两者存在存在的摩擦而形成的误差。我们需要在教师的引导下，仔细查看前两者由于操作不正确而形成的误差，在去除操作误差之后依然是可以存在一定误差的，我们可以通过实验操作，准确理解误差的不同之处，同时正确认识误差，这对我们以后的物理实验具有较大益处。

二、探究匀变速直线运动实验

匀变速直线运动实验涉及到测量加速度的方法，加速度是一门很抽象的概念，如果单单是教师教学理论，我们是很难透彻认识理解加速度的概念的。因此，我们需要借助实验教学的直观性优势，来理解把握加速度概念。例如通过打点计时器和纸带，将加速度转化为更为直观的可测量的具体数据。在实验过程中，通过教师的引导，分析加速度实验误差，选择合适的实验参数，从而降低误差。通过误差理论可以在一定程度上提高我们对待实验严谨的态度。此外，在实验过程中，通过学习误差理论，可以我们分析问题和降低误差的能力。在均变速直线运动实验过程中，小车拉动纸带在轨道上持续加速运动，在经过打点计时器时，会残留下连串的点。经过逐差法计算出小车运算加速度过程，T便是打点计数器的周期。為了更为方便的处理实验数据，可以把一个周期分为五个时间段断开，分别为s1、s2、s3……这就代表了纸带上相间的距离。通过实验测量最终获得间隔距离，并了解到出现误差最为主要的原因是测量位移与测量时间，从而得出要想提高小车加速度的准确性，可以通过减少纸带测量误差来实现。

通过上述案例，我们可以获得导致出现误差的原因，尽量改进人为因素而形成的误差，使实验数据逼近理论数据，令所得数据接近误差理论可以接受的范围。在此过程中，我们认识到了位移和时间会对实验结果产生一定影响，并由于存在可接受误差，然后准确地了解到位移实验与时间上的缺陷，更进一步地理解误差理论的意义。

结语：

总而言之，在高中物理实验及数据处理当中应广泛的运用误差理论，从而令实验过程与结果更为科学化与准确化。我们在教师的引导下，寻找到误差影响因素，化解人为因素而造成的误差，认识不可逆误差，从而更透彻地理解误差理论知识概念，获得分析实验数据和处理数据的能力，对我们今后进行有关实验和提高对待物理实验的态度具有极为重要的意义。

参考文献：

[1]贾玉宝.探讨误差理论在高中物理实验数据处理中的应用[J].高中数理化，2015（16）：45-45.

[2]袁洪秋.高中物理实验数据处理中对误差理论的运用[J].中学物理：高中版，2015，33（11）：58-59.