高中物理实验数据处理中误差理论的应用

李双莲

（曲靖市会泽县实验高级中学校 云南 曲靖 654200）

物理是以实验为基础的课程，同时兼具对大自然的探索。在物理实验的课堂教学过程中，教师如何上好实验课堂，是这门课程的关键所在。在物理实验中往往会得到大量的数据，对于得到的数据进行正确的处理也关乎课堂的质量。在此过程中进行误差理论的教学显得尤为必要。在实际的物理实验教学过程中，教师就需要带领学生正确认识到误差处理的重要性，同时在教学时进行误差理论知识的传授，并带领学生在实验中进行理论知识的运用，使得学生的物理学习更上一层楼。

1.高中物理实验数据处理误差理论应用的必要性

1.1 数据误差的偶然性

在高中物理的教学过程中，实验是在所难免的，而物理实验是教材知识的现实具象化，在实际的操作实验中进行结论的推导，同时物理实验的过程中离不开其大量的数据支撑。为此想要提高数据的准确性，就需要进行大量的实验，使得数据更加具有可靠性。实际的运用过程中，数据往往存在很多的不确定因素对齐造成影响，使得学生在实际操作的过程中容易出现数据偶然误差问题，而想要解决这一问题就需要进行误差理论的研究，对问题进行分析，快速得出结论，进行误差的控制。[1]

1.2 数据处理的必要性

在物理实验中，误差理论发挥着重要作用。误差理论是当下物理考试中热门考点之一，与实际的实验误差相比较而言，误差理论容易被教师所忽视，而学生在实际的物理实验过程中往往会把误差的出现归结为偶然性。此种情况对于学生的学习来说极为不利，容易使得学生不进行数据误差总结，进而导致实验无法顺利完成，得出准确的实验数据。同时学生在物理实验的过程中，也存在误差是正常的思维模式中，很多时候不去进行实验误差分析，进行定量分析，很难进行正确的物理实验。

1.3 数据误差的处理方法

还在物理的教学过程中对实验数据处理的方法有很多种，进行分析和总结误差存在的原因，然后进行处理，同时把误差理论应用于实际实验当中。学生根据误差理论较快地得出实际实验中存在误差的原因，然后更好地进行实验数据的处理，进行数据打磨，从而获得更准确的数据，随后进行实验的总结，巩固误差理论在实际实验中的运用。

2.物理实验数据处理存在问题

2.1 学生主体地位忽视

在物理实验中，实验的主体是学生，而在实验过程中学生如果不重视数据的处理，不主动进行误差分析，那么实验得出来的结果往往是不可靠的。在实际的教学过程中，进行数据误差分析处理的学生占很小一部分，大部分的学生往往还不能独立完成实验，无法将数据完整地记录下来。如果学生在实验过程中忽视了数据的处理，那么在最后的实验结束时就无法很好地得出实验结果。在实际的实验教学中，只有很小一部分学生可以完整地进行数据的记录，进行总结。而大部分学生的试验报告都存在着互相抄袭的现象，还有的学生整个报告都是乱写的。又是看来实验数据上存在着很多的问题，也给后面的实验带来很大的问题，因此教师要注重数据的精确处理。

2.2 数据处理方法单一

在实验中掌握常用的方法往往是不够的，许多学生对于实验还是有兴趣的，但是在实验的整体过程中，实际操作知识实验中很小的一部分，其后的数据处理才是实验的重点。只有在教学过程中重视对实验数据的处理才能很好地掌握和了解这个实验。在物理的教学过程中，教学往往不够明确。学生在学习过程中往往也会产生惰性思想，不给予适当的压力学生就会懈怠。而在实际的物理实验中，教师为课堂的主导，如果教师的教学方法不够得当，往往会对学生产生负面影响，制约学生的发展，严重的甚至会使得学生的学习兴趣大大减少，让学生不喜欢物理实验，从而真正的教学目的背道而驰。

2.3 数据处理工具缺少

当今社会，信息化技术高速发展，学生在日常生活中往往也能接触到计算机的数据处理。随着计算机的普遍应用，计算机离学生越来越近，可以帮助学生上网查阅资料，通过聊天关于与同学，朋友相互交流，又或是使用计算机进行娱乐。同时在数据处理方面，学生往往会忽略使用计算机进行物理实验数据的分析处理，此种数据处理方法鲜为人知。在实验教学过程中，教师还可以利用现代信息技术进行教学的开展，帮助学生进行数据处理。在物理教学的过程中，物理知识的继续存在着局限性，学生往往是生活在城市中，无法很好地与大自然进行接触，对于物理的了解局限于课本上的知识，复发很好的体会物理知识的奥秘。而物理实验又来自于大自然，教师要注重在物理实验中的数据误差处理。在实验过程中对实验产生的测量数据进行分析，帮助学生更直观地认识自然物理的含义。

3.高中物理实验数据误差处理的对策

3.1 验证力的平行四边形定则实验

平行四边形定则一直是高中重要的教学实验之一。在实际的实验过程中，需要进行两个共点力数据的测量，同时分析的两个力合力的效果。通过实际测量，论证两个共点力是否与平行四边形定则构建的理论相吻合。这次时间往往会产生大量的数据误差，影响实验结果。如果误差在允许范围之内，那么这个实验是成功的，如果不是，在这个实验室失败的。因此教师在教学过程中要注意实验数据的误差是否在允许范围之内，引导学生进行误差分析与调整。

例如，在“验证平行四边形定理”的实验中，还有学生准备木板，白纸，橡皮条。平行四边形原理是两个力F1和F2作用效果和一个力F的作用效果相同，那么这个力就是两个力的合力。在实际的测量中往往存在着误差，因此在实验过程中合力F很难与另外两个力的实验测量结果完全相同。在学生实验时，学生的操作往往会造成更大的误差。因此就需要教师进行相关的引导，分析数据流产的来源，但学生将误差降到最低。经过分析得知，实验的误差来源于：在实验室没有把弹簧测力计调零，弹簧测力计的外壳与纸壳之间有摩擦，实验作图时合力图不准确。

3.2 匀变速直线运动的实验探究

在高中的物理实验中进行数据误差理论的应用，需要学生在学习过程中充分地理解误差理论中所说的系统误差，偶然误差，绝对误差和相对误差的基本知识，同时在实验过程中还要准确的区分精度与准确度，还需要拥有较为强大的计算能力。无论什么物理实验过程中，都会产生一些误差，这是物理实验中所无法避免。但是实际的实验中误差是存在着一个区间，如果说实验的数据在此无偿范围内较小，与理论上的实验数据结果相近，那么此次试验较为成功。如果在此次实验中数据的误差较大，那么此次实验较为失败，其实验数据也是毫无疑义的。

3.3 测量电源电动势和内阻实验

测量电源电动势与内阻是极为重要部分。再次试验的进行过程中往往会出现多个因素对实验数据产生影响。如不同的实验方法会造成系统上的误差，而使用的器材不同，往往也会造成系统误差。同时学生在知识的学习过程中对误差认识不够全面，无法很好的辨别差。而在电源电动势与内阻的实验过程中，实验电路主要有四种：一是电阻值电阻箱与电流表和电源串联，二是已知电阻者的电阻箱和电压以及电源并联。而第三种第四种是通过滑动变阻器，电流表等常见电器进行连接。而在实际的实验过程中，第一种与第二种往往不会存在系统误差，第三种和第四种往往会存在着很大的误差。在此过程中，教师就可以带领学生进行误差分析，得到一个准确的实验结果。

例如，在实验开始时教师先要求学生进行电压值与电流的记录，并进行计算得到电源的电动势和内阻：E=U1+I1rE=U2+I2r同时，教师要求学生进行多组数据测量，使得测量结果更加精确，减少测量的误差。在得到多组的电压与电流值后，教师就可以要求学生根据测量的结果进行电压电流之间关系图像的绘制。在第四章电路中，电流表内接，电表测量的就是电源两端的电压，电压表的内阻分走了电流，使得实际测量结果存在着较大误差。ΔI=II测-I真通过实际的计算得知，随着电压的增大，电流的误差也将增大，如果实验中的电压为零，实际的误差就不存在。对于实验的设计，教师要引导学生进行分析找出实验中数据存在的误差，将误差减到最小，在第四种电路设计中，就需要将实验中的电压表内阻增大。在此实验中，教师需要带领学生先进性理论的分析，然后进行实际的实验测量，再对理论进行验证，以得到正确的结论。

总而言之，在高中物理的教学过程中，就是要注重实验数据的处理，在教学中广泛运用误差理论进行教学。使得学生在实验的过程中能够更科学有效地进行结果的分析。带领学生深刻认识到误差理论在物理实验中的重要性，提高学生的数据分析能力。让学生在实际的物理实验数据处理中进行更广泛的误差分析，动手实践得出结论，促进学生培养严谨的科学态度以及对实验的探索精神。为学生日后的物理学习打下坚实的基础。