誤差傳遞理論在解決實(shí)際問題中的應(yīng)用

韓唯偉++倪敏++曹政++徐小林

一、引言

高考是反映一個學(xué)生的學(xué)習(xí)水平的最直接的方式。物理是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，因此要想反映學(xué)生的物理學(xué)習(xí)水平，就要通過實(shí)驗題考查學(xué)生的物理知識水平。隨著教育觀念的不斷更新，人們逐漸意識到培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力比傳授知識本身更重要。因此，物理實(shí)驗的考查更趨向于解決實(shí)際問題的能力的考查[1]。

下面筆者就以2015年上海市高考物理第27題為例，通過傳統(tǒng)解法和運(yùn)用誤差傳遞理論的解法對比突出誤差傳遞理論在解題中的優(yōu)勢。

如圖是一個多用表歐姆擋內(nèi)部電路示意圖。電流表滿偏電流0.5mA、內(nèi)阻10Ω；電池電動勢1.5V、內(nèi)阻1Ω；變阻器R阻值0—5000Ω。

（1）該歐姆表的刻度值是按電池電動勢為1.5V刻度的，當(dāng)電池的電動勢下降到1.45V、內(nèi)阻增大到4Ω是仍可調(diào)零。調(diào)零后R阻值將變？搖？搖？搖 （選填“大”或“小”）；若測得某電阻阻值為300Ω，則這個電阻的真實(shí)值是？搖 ？搖？搖Ω

（2）若該歐姆表換了一個電動勢為1.5V，內(nèi)阻為10Ω的電池，調(diào)零后測量某電阻的阻值，其測量結(jié)果？搖？搖 ？搖（選填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”）。

二、傳統(tǒng)解題方法

1.試題解析

在解答第一個問題的時候我們知道，只要多用電表滿偏，則流過表頭的電流就是恒定的。因此只需要計算在相同滿偏電流的前提下，變換阻器阻值R的大小，進(jìn)而比較得出變大變??；在計算300Ω的電阻的真實(shí)值時，假設(shè)電動勢仍為1.5v，則可以計算出此時流過表頭的電流。實(shí)際情況是，電源電動勢下降了，但是流過表頭的電流沒有變。因此，只需計算電動勢為1.5v，電流相同的情況下的待測電阻的阻值就可以了；對于第二小題，更換電池后進(jìn)行了調(diào)零，因此對于測量結(jié)果是沒有影響的仍然準(zhǔn)確。

2.解題過程及答案

（1）當(dāng)電動勢為1.5v時，則，對電表進(jìn)行調(diào)零后，電流表滿偏，則：

（2）電源電動勢和內(nèi)阻的變化在調(diào)零后，改變的只是調(diào)零電阻的阻值，對測量待測電阻的阻值是沒有影響的。因此，測量結(jié)果準(zhǔn)確。

三、運(yùn)用誤差傳遞理論解決問題

1.誤差傳遞公式

四、結(jié)語

本文利用誤差傳遞的理論解決了多用電表的電池電動勢和內(nèi)阻發(fā)生變化后給測量結(jié)果帶來偏差的問題。相比傳統(tǒng)的方式利用誤差傳遞理論解決該問題有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）簡化計算：利用誤差傳遞理論，可以避免調(diào)零電阻的計算，只需要根據(jù)電池電動勢的變化，就可以計算出實(shí)際的待測電阻的阻值，相比于傳統(tǒng)方法簡便了許多；

（2）提高正確率：利用誤差傳利理論在計算過程中，由于降低了復(fù)雜的計算，同時也降低了計算錯誤的幾率，因此有效提高了計算的正確率；

（3）拓寬思路：利用誤差傳遞理論解決該問題，是一種新的思路。學(xué)生在解題過程中嘗試新的思路，可以鍛煉思維能力，培養(yǎng)創(chuàng)造力。

本文通過一道高考題探討了誤差傳遞理論在解題中的應(yīng)用。誤差傳遞理論在解題中的應(yīng)用還有很多方面，在此只是拋磚引玉，以期引起廣大教育工作者更深、更全面的思考[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1]李寬.誤差傳遞理論在中學(xué)物理實(shí)驗中的應(yīng)用[J].湖南中學(xué)物理，2014（1）：57-58.

[2]姜玉生.誤差傳遞公式在系統(tǒng)誤差分析中的應(yīng)用[J].丹東紡專學(xué)報，2001（8）：48.

[3]朱正華，黃建剛，吳鳳英.一個間接測量量誤差傳遞公式的普通證明[J].湖南大學(xué)學(xué)報，2001（3）：1-3.

[4]曹元志，黃長軍，肖琴琴.淺論誤差理論與測量平差課程教學(xué)改革[J].考試周刊，2015（79）：21-22.

[5]梁家惠.關(guān)于物理量的間接測量和誤差處理[J].物理實(shí)驗，1987（7）：222-224.