试论误差知识在高中物理实验中的作用和应用

徐静雨 湖北省孝感市生物工程学校 湖北孝感 432000

前言：如何将实验课上好，这是所有物理教师必须面对的一个重要问题。实验期间，对实验方案加以科学设计，对实验仪器加以科学配置，并且对实验数据加以科学分析十分重要。而在物理实验当中，对误差理论进行运用，除了能够让高中生对系统误差以及绝对误差这些物理方面基础知识加以充分理解之外，同时还能对实验精度以及准确度加以有效区分，促使高中生实验分析这一能力不断提高。因此，对物理实验当中误差知识的作用以及具体运用展开探究十分必要。

一、误差理论在物理实验当中的作用

将误差知识引入的物理实验当中，能够对实验仪器进行改进，对实验方案进行优化，进而对物理实验进行改进。同时，通过引入误差知识还能促使高中生的科学素养得以提高。一般来说，科学素养当中含有科学知识、方法、态度以及精神。而误差知识原本就是物理知识当中的一个部分，高中生对误差知识加以掌握的过程就是对科学知识进行获取的过程，而且通过误差分析还能培养高中生严谨认真以及实事求是这种科学态度，进而促使其用科学精神进行实验。此外，引入误差知识还能对物理实验现有教学体系加以完善，与高校物理实验具体要求进行衔接，进而为高中生日后学习奠定一定基础。

二、误差理论在物理实验当中的实际应用

（一）通过误差知识判定具体实验结果

对误差知识加以运用以前，需要先分清不确定度与误差两个概念。其中，不确定度可以得到确定的原因就是因为受到测量精度限制，所有测量手段全都带有一定的不确定性，存在一定的误差范围。但借助误差理论能够对误差值加以分析，通过不确定度可以对误差结果对应的离散分布数值加以确定。

一般来说，误差包含偶然误差和系统误差。由于存在一些主观原因与客观原因，测量结果必然会存在误差。而在进行实验数据的处理分析之时，针对系统误差要进行相应修改和预判，这样才可减小误差或者消除差，若受到条件影响无法实现，难以对误差进行消除或者纠正，就可通过误差知识来对实验所得结果进行判定。假设超出现有范围，既要对当前所用的计算方法加以检验，对实验操作进行评判，同时还需通过误差知识来对实验进行指导分析，最终对误差大小加以确定。这样可让所得实验结果处于一个合理范围当中。

（二）通过误差知识科学配置实验仪器与方案

在完全弹性和非弹性碰撞的实验之中，不考虑摩擦阻力的一个重要前提是在实验期间水平放置实验所用的导轨，但是这仅仅只是一个假设，因为在放置导轨期间，高中生难以让其处于一个绝对水平的状态。由于人类技术当前存在很多限制因素，所以摩擦力乃是客观存在的，同时还无处不在。如果导轨难以处于绝对水平这一状态，此时必须要考虑到导轨自身的重力因素，如果摩擦力能够和重力相互抵消，那么假设可以在此基础之上得以成立。如果实验之时导轨出现稍微倾斜，那么就能够做到这一点。因此，实验之前，高中生必须对导轨进行细致调节，保证误差处于规定范围当中，并且要对误差进行分配，以此来保证误差具备可控性。如果高中生适当调节导轨，则可保证两个滑块做匀速直线运动，从而是使得滑块通过时间保持相当[1-3]。此外，实验期间，还需考虑光电门具有的间距，因为如果间距过大，通过动量定理进行判断，阻力会对时间造成较大影响，致使动量有所增大，从而导致误差变大。所以，实验期间，高中生必须要按照具体误差要求来对实验方案进行合理选择，并且对误差范围所占比例进行适当分配，综合分析实验误差的具体来源，这样能够对实验仪器以及实验方案加以科学配置。

（三）通过误差知识进行数据处理

进行物理实验期间，对实验所得数据加以处理属于核心部分，而在此期间需要对误差知识加以运用，以此来提高数据处理的准确度以及精度。

因为存在一定的测量误差，把误差可能所处范围称之为不确定度。如果不确定度比较小，则说明该结果和被测量真实值非常接近。

例如，进行金属的电阻率测定实验期间，使用螺旋测微器来对金属丝直径加以测量，具体数据如下：

d(mm) 2.923 2.930 2.955 2.954 2.957 2.960 2.915 2.962 2.959 2.961

数据处理：

就此可判断高中生通过螺旋测微器进行测量所得直接介于2.931-2.965mm之间。

结论：总而言之，在物理实验当中对误差理论加以运用有着重要作用，不仅能够对实验仪器以及实验方案进行改善优化，同时还能促使高中生的科学素养得以提升。由此可见，误差理论对于物理实验而言十分重要。而且通过研究发现，如今在高中阶段的物理实验当中，通过误差知识可对实验结果进行判定，科学配置实验仪器与实验方案，同时还能对实验数据加以处理，进而提升物理实验精度以及准确度，促使高中生实验分析这一能力有所提升。