誤差理論在高中物理實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

康昌厚

如何上好物理課堂中的實驗課對老師來說是教好物理這門課程的關(guān)鍵所在。而在實驗當(dāng)中得到的數(shù)據(jù)的正確處理又關(guān)系到整個物理實驗的正確性和科學(xué)性。在這期間運(yùn)用誤差理論對物理實驗數(shù)據(jù)的處理又有很大幫助。

一、誤差理論的應(yīng)用價值

高中物理課程中有大量的物理實驗現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都是現(xiàn)實中實際存在的，但是要經(jīng)過合理、嚴(yán)密的實驗來完成。而實驗的正確性又要根據(jù)實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)來判定。怎樣的實驗數(shù)據(jù)才是最可靠的，這是影響老師講好實驗課程的重要因素。由于外在因素和內(nèi)在因素的共同作用很多實驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都會出現(xiàn)不同的誤差，但是這又是不可避免的現(xiàn)實情況，只有在保證實驗原理沒有錯誤的同時將實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的處理，并運(yùn)用誤差理論來解決這個問題。所以說在物理實驗中物理實驗數(shù)據(jù)是必不可少的，而對物理實驗數(shù)據(jù)的記錄也是不可或缺的一個實驗步驟。

二、誤差理論的具體應(yīng)用

如果一個實驗的誤差范圍比較小，得到的實驗結(jié)果比較接近于實驗的實際值，這樣的實驗質(zhì)量就比較高，實驗的數(shù)據(jù)就是有意義的；當(dāng)然如果一個實驗的實驗誤差比較大，那么這個實驗的實驗數(shù)據(jù)值與實際值就會有嚴(yán)重不符的情況，那么這個實驗就沒有任何的意義。下面我就以一個例子來說明這個問題。在一次實驗測量中，有一個數(shù)據(jù)需要重復(fù)大量的實驗就用N來代替。其每次測量的值為N1、N2、N3…Nx，假如這些數(shù)據(jù)所能構(gòu)成的偏差是：

u（m）=■

很多情況下像這樣的必須依據(jù)數(shù)據(jù)的分析方法，像這樣需要被表示為有標(biāo)準(zhǔn)偏差的量u（m）以A類評論標(biāo)準(zhǔn)來評定，也就是它的不確定性。最后的結(jié)果是這樣的N=N±u（m）所以正如你看到的最終得到的結(jié)果是一個范圍，而不是一個確定的值。這就是誤差理論在物理數(shù)據(jù)處理中的具體運(yùn)用。

又如，學(xué)習(xí)“打點計時器”的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。在判斷小車是否在勻變速的直線運(yùn)動時，隨著小車的速度加快，小車所受到的阻力其實在不斷地發(fā)生變化。這種由于快速運(yùn)動產(chǎn)生的風(fēng)的阻力是我們在實驗當(dāng)中不可控制的。但是到最后我們依然可以打出小車在做著勻變速的直線運(yùn)動。小車在向前奔跑時在打點計時器上產(chǎn)生的距離，由于受到外界不可控制而產(chǎn)生的誤差并沒有影響到實驗結(jié)論的正確性。所以根據(jù)誤差理論的數(shù)據(jù)分析，這樣的誤差是在誤差范圍內(nèi)的，所以得到的結(jié)論也是正確的。

高中物理實驗數(shù)據(jù)的處理對誤差理論的應(yīng)用是廣泛的，使得實驗過程與得到的實驗結(jié)論更科學(xué)有效。很好地促進(jìn)了學(xué)生對物理實驗的真正理解。同時能很好地引導(dǎo)學(xué)生在以后的物理試驗中形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，增強(qiáng)他們對實驗的探索精神。

編輯 李建軍