淺議初中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、評(píng)估、分析與處理

惠衛(wèi)衛(wèi)

在平時(shí)的教學(xué)過程中，筆者非常重視學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、評(píng)估、分析和處理，但筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生完成這個(gè)任務(wù)確實(shí)面臨許多困難，感到無從下手，學(xué)生在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)存在的障礙：

1.不知什么數(shù)據(jù)該記什么不該記。

2.設(shè)計(jì)的記錄表格不合理，或順序顛倒，或邏輯混亂。

3.沒有掌握分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論的方法，不知從何下手。

以上現(xiàn)象，主要是我們對(duì)學(xué)生缺乏系統(tǒng)指導(dǎo)，也沒有相關(guān)的模板以供學(xué)生參考，下面筆者就多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)提供給大家，以饗讀者。

一、認(rèn)真填寫數(shù)據(jù)的記錄，使用學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)細(xì)節(jié)

首先應(yīng)該設(shè)計(jì)好記錄的表格，這常常是學(xué)生的難點(diǎn)，因?yàn)閷W(xué)生不知道應(yīng)該設(shè)計(jì)多少行、多少列，表頭第一行那些物理量應(yīng)該出現(xiàn)在表格中，順序如何編排，表頭第一列應(yīng)該填什么。經(jīng)過梳理初中物理所有實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)規(guī)律，表頭第一行填寫的是相關(guān)物理量的名稱，按照邏輯順序，先出現(xiàn)的在前面，需要計(jì)算的物理量在后面，關(guān)系密切的物理量放在一起。第一列主要填寫實(shí)驗(yàn)次數(shù)。物理量的個(gè)數(shù)加一就是需要的列數(shù)，實(shí)驗(yàn)次數(shù)加一即為需要的行數(shù)。每個(gè)物理用其符號(hào)表示，后面還要帶上單位。

二、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理要全面

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是一個(gè)很復(fù)雜的事情，應(yīng)有一定的方向、方法和規(guī)律，簡單把初中物理實(shí)驗(yàn)分類為尋求為“大小關(guān)系”“等量關(guān)系”“比例關(guān)系”“因果關(guān)系”和“事物特點(diǎn)”等（有些關(guān)系也可能是相互交叉的），接下來我談?wù)勛约旱慕?jīng)驗(yàn)。

1.等量關(guān)系：如探究杠桿平衡條件，我們只需要把力臂和作用力簡單相乘，就可以得到動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂這個(gè)結(jié)論，亦即杠桿平衡條件。再比如，在探究串聯(lián)電路電流特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中，只需要把支路電流簡單相加，就可以得到干路電流等于各支路電流之和的結(jié)論。

2.事物特點(diǎn)：在探究液體的沸騰特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，記錄的溫度顯示，隨著加熱時(shí)間的延長，水的溫度先升高，再不變，大量氣泡開始出現(xiàn)，很容易得到液體沸騰的條件，溫度不變；繼續(xù)吸熱。

3.因果關(guān)系：在探究動(dòng)能的大小與速度是否有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，我們根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，通過這樣的推理：小車的高度高，小車運(yùn)動(dòng)到水平面的速度大，木塊被撞擊的距離遠(yuǎn)，即動(dòng)能大，這樣，就可以定性地得出速度和動(dòng)能的因果關(guān)系。

4.總結(jié)規(guī)律：這是要求最高的數(shù)據(jù)處理方法，不但定性，而且定量，探究歐姆定律的實(shí)驗(yàn)就是例證。首先，我們用控制變量法分別完成探究電流與電壓、電流與電阻的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)可以看出，電流與電壓、電阻都相關(guān)，而且，電流與電壓呈增函數(shù)關(guān)系，電流與電阻呈減函數(shù)關(guān)系。其次，分別做I-U圖像和I-R圖像，可得，電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比，即I=K1U；在電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比，即I=K2/R。再次，綜合上面兩個(gè)等式，可得I=KU/R，隨便代入上面任意一組數(shù)據(jù)，用待定系數(shù)法，求得K=1，即可得歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式I=U/R。這是一個(gè)完整的科學(xué)探究，在這個(gè)過程中，學(xué)生得到科學(xué)思想的洗禮，學(xué)到了科學(xué)的方法。

5.數(shù)值測量：在此類實(shí)驗(yàn)中，如測量石塊的密度和伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，我們通常要記錄多組數(shù)據(jù)，然后求平均值來減小偶然誤差。在測量的實(shí)驗(yàn)中，為了減小誤差，我們還用累積法，如測量一張紙的厚度和測量一枚大頭針的質(zhì)量。

綜上所述，在初中物理各種類型的試樣中，我們用到的數(shù)據(jù)處理方法大概有（1）累積法。（2）等效替代法。（3）作圖像法。（4）求平均值法。（5）推理法。（6）代數(shù)運(yùn)算法。

三、對(duì)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)論評(píng)估要準(zhǔn)確

在物理實(shí)驗(yàn)中，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)常常會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)論大相徑庭。錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一方面來自系統(tǒng)誤差，這是無法避免的，只能用平均值法減小誤差，前面已經(jīng)講到。另一部分來自同學(xué)們的錯(cuò)誤操作，比如沒有控制變量，比如讀數(shù)是方法不正確，比如看錯(cuò)了量程——對(duì)待錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，我們必須剔除它。那么，如何發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)呢？一是憑生活經(jīng)驗(yàn)，有些數(shù)據(jù)明顯有悖于常理，二是和其他數(shù)據(jù)比較，通過這些方法，我們一般都能對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性作出評(píng)估，找出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，保證實(shí)驗(yàn)的精確。

總之，通過這種方式，化難為簡，學(xué)生易于掌握，就可以把物理《課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)科學(xué)探究中分析與論證階段的要求落到實(shí)處，起到事半功倍之效。

作者單位 陜西省長武縣棗元九年制學(xué)校

編輯 張曉楠