减少实验题误差的解决途径

王诗锋

【摘要】实验误差类问题一直是学生在完成实验题方面的软肋，不少学生一遇到误差分析类问题就直接放弃，从而失去不该丢的分数.本文结合常见力学实验与电学实验中误差分析的问题，分析实验误差常见的原因.

【关键词】高中物理；实验教学;误差分析

1 实验误差产生原因分析

1.1 由于实验器材限制而产生的误差

所有的测量都要有仪器，而仪器的精确度直接影响误差的大小.

例如 用欧姆表测量一个电阻的阻值，因为欧姆表原理是闭合电路欧姆定律，所以上面的刻度盘都是粗略分割的，其刻度不可能均匀，不可能精确测出阻值.用伏安法有误差吗？

如图1所示，图1甲为安培表外接法，图1乙为安培表内接法，不管采用哪种方式，都有一个电表不能准确读出电阻R的電压或电流，也就是说，误差不能避免，但是可以根据电表的内阻和待测电阻的阻值合理选择接法，可以适当减少误差.

1.2 由于实验环境或外部条件变化而产生的误差

许多物理的实验过程中，在寻找规律或者进行一些常数的测量时，都是需要一定的条件的.

例如 测量金属丝电阻率的实验需要使用铜丝，即使学生非常耐心地在实验室测量，将所有的数据都控制在最精确的范围，也不可能得到电阻率的标准值，因为书本上给出的数据是20℃时的数值，实验室不太可能提供这样的恒温环境，所以在每年9月份做这个实验时，得到的数值总会比标准值偏大，原因就在于环境温度高于20℃.

1.3 由于不符合题设条件而产生的误差

例如 利用如图2所示的气垫导轨验证机械能守恒.钩码通过左侧定滑轮拉动带遮光条的滑块，利用光电门测出滑块过光电门1与光电门2的时间，遮光条宽度用游标卡尺测出.

很明显这个问题是一个系统守恒的问题.实验中，只要得到钩码重力势能的减少，再去比对系统动能的增加，就能验证机械能是否守恒.

问题 经过多次实验发现，系统动能的增加总是大于钩码重力势能的减少，但数据相差并不是很大，问可能是什么原因造成的？

验证机械能守恒，所有学生都熟知的一个结论是：由于阻力的存在，重力势能的减少总是略大于动能的增加.而这个题目中出现的问题，一下子打乱了学生的思维定势，到底是哪里出了问题呢？

实际上，大家要注意到这个实验有一个条件，那就是实验时滑块必须是在水平面上移动，也就是说它的重力肯定不能做功.

如果气垫导轨没有被调节到完全水平，特别是左侧低的情况，滑块向左移动时，其重力也在做正功，当然系统动能的增加要大于钩码重力势能的减少了.

为什么相差并不是太多呢？那是由两边高度偏差并不是太大造成的.

1.4 由于电路设计而产生的误差

电学实验是高考物理中的重要考查内容，其误差分析总是让学生感觉“头痛”.

以上是实验题常见误差来源的分析，教师要针对这些问题，通过解析使学生的解题能力得到突破.

2 针对误差产生原因的合理解决途径分析

2.1 选择合适的器材，做适合测量的实验

在实验题中，经常会遇到器材选取类问题.许多实验都是从减小误差的角度来选择器材，例如测量金属丝电阻率的实验，直径的选择就选用了螺旋测微器，其实比较粗的金属丝也可以用刻度尺测量，但是误差就要大得多.

2.2 尽可能创设符合实验要求的环境或条件

每一个探索性或验证性的实验都有实验的具体要求，教师要尽可能地创设符合实验要求的条件，这样才能减小实验误差.

2.3 从实验原理上去分析，找出误差的根源

任何实验都有原理，只有从原理上去分析，才能带领学生找到误差的来源.

3 结语

误差分析伴随着物理实验，也伴随着学生对物理理解的加深，只有教师在实验过程中对学生进行正确的引导，并在带领学生分析问题时对这些问题逐步深入地探讨，学生才能够对实验问题有更深入的认识，从而顺利解决误差类问题.