誤差理論在高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用初探

摘要：物理實(shí)驗(yàn)是高中物理課程中非常重要的內(nèi)容。經(jīng)過反復(fù)、多次的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻贸龊芏辔锢韺?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是不要處理和甄別的，且這些物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理教學(xué)知識(shí)的驗(yàn)證與發(fā)展，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性以及正確性有著非常重要的作用。一般實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都會(huì)存在誤差，如何運(yùn)用好誤差理論來處理高中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是非常有必要的。因此，本文就研究和探討如何用誤差理論來處理高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，強(qiáng)化誤差理論的運(yùn)用效率，促進(jìn)學(xué)生們能夠真正地理解和掌握物理知識(shí)。

關(guān)鍵詞：高中物理實(shí)驗(yàn)；數(shù)據(jù)處理；誤差理論；應(yīng)用；研究

在進(jìn)行高中物理實(shí)驗(yàn)課程中，會(huì)產(chǎn)生很多的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性與科學(xué)性是需要不斷地驗(yàn)證與甄別的。在高中物理實(shí)驗(yàn)課程中，影響高中物理老師上好物理實(shí)驗(yàn)課的主要因素就是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性，而高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)因受到了內(nèi)在與外在不同程度因素的影響而產(chǎn)生一定的誤差，而這樣的誤差是具有不可避免性的。因此，在高中物理實(shí)驗(yàn)課程中，要確保物理實(shí)驗(yàn)的過程以及原理沒有任何的錯(cuò)誤后，充分運(yùn)用誤差理論來正確處理高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做好高中物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄工作，不斷地提升高中物理實(shí)驗(yàn)課程的科學(xué)性和可靠性，進(jìn)一步加深高中學(xué)生們對(duì)于高中物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解和掌握。

一、 誤差理論的定義

所謂的誤差理論就是測(cè)量結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映被測(cè)量的真值，因而存在一定的偏差。而真值有理論真值、約定真值以及標(biāo)稱值之分。其中理論真值是指一個(gè)量具有嚴(yán)格定義的理論值；約定真值是根據(jù)國(guó)際計(jì)量委員會(huì)通過并發(fā)布的各種物理參量單位的定義，利用當(dāng)今最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)復(fù)現(xiàn)這些實(shí)物單位基準(zhǔn)，其值被公認(rèn)為國(guó)際或國(guó)家基準(zhǔn)。例如：保存在國(guó)際計(jì)量局的1 kg鉑銥合金原器就是1 kg質(zhì)量的約定值。而標(biāo)稱值就是計(jì)量或測(cè)量器具上標(biāo)注的量值。

任何測(cè)量的結(jié)果都是有誤差存在的，無論實(shí)驗(yàn)儀器多么精密，實(shí)驗(yàn)測(cè)量多么仔細(xì)、認(rèn)真，物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和流程多么正確，都是有一定誤差切實(shí)存在的，只是誤差有大有小罷了。通過了解誤差理論以及真值的概念，能夠?yàn)槲覀冊(cè)诒M量減少一些誤差以及提高物理實(shí)驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)確性方面存在一定的推動(dòng)作用。

二、 運(yùn)用誤差理論的重要意義

（一） 在高中物理實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)的物理現(xiàn)象是在現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)存在的。但是為了保障高中物理實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，一般情況下，會(huì)運(yùn)用很多的實(shí)踐數(shù)據(jù)來驗(yàn)證，從而使得高中物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有很高可靠性，同時(shí)還能夠達(dá)到高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。而在具體的高中物理實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)有很多影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的因素，因而導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了不同程度的誤差，盡管誤差是不能夠避免的，但是我們也要高度重視誤差給高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性帶來的重大影響。因此，巧妙地運(yùn)用誤差理論能夠大大地提升物理實(shí)驗(yàn)的可靠性和真實(shí)性。

（二） 誤差理論是高考物理科目必考的內(nèi)容之一。但是很多誤差理論的教學(xué)沒有受到高中物理老師的重視，這容易使得學(xué)生們?cè)谟龅秸`差理論問題時(shí)不能夠準(zhǔn)確地答題，學(xué)生們?cè)谡`差理論的運(yùn)用上也是存在一定的問題。因此，高中的物理老師們應(yīng)該重視對(duì)物理誤差理論的教學(xué)和學(xué)習(xí)，使得高中學(xué)生們理解和掌握誤差理論的內(nèi)容，能夠促進(jìn)高中學(xué)生們?cè)诟呖嘉锢砜荚囍许樌^關(guān)，取得優(yōu)異的成績(jī)。

（三） 運(yùn)用誤差理論來處理高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法有很多，不僅是分析誤差，也能夠通過運(yùn)用有效的法則和規(guī)律來處理高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這類方法一般在工業(yè)生產(chǎn)中比較常用。而在處理和考慮問題的方法時(shí)，誤差理論常常被運(yùn)用到高級(jí)數(shù)據(jù)的處理上。由此得知，運(yùn)用誤差理論來處理高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是非常有必要的，只要科學(xué)、合理的運(yùn)用誤差理論，就能夠最大限度地在高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理中發(fā)揮積極的促進(jìn)作用。

三、 誤差理論在高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的運(yùn)用

（一） 誤差理論在高中物理力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

在高中物理實(shí)驗(yàn)中，力的平行四邊形定則驗(yàn)證是其重要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一。而在力的平行四邊形定則驗(yàn)證的過程當(dāng)中，需要獲得實(shí)際的測(cè)量數(shù)據(jù)與相同作用效果的兩個(gè)共點(diǎn)分力的合力，且驗(yàn)證這個(gè)合力是否符合理論合力，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生的差就是實(shí)驗(yàn)誤差，只要這個(gè)實(shí)驗(yàn)誤差在合理的范圍之內(nèi)，且兩個(gè)合力是相同的，那么力的平行四邊形定則就能夠得到有效驗(yàn)證。由此可知，平行四邊形定則的原理就是兩個(gè)共點(diǎn)力應(yīng)用的原理。在這一實(shí)驗(yàn)開始之前要準(zhǔn)備模板、白紙、橡皮等材料，實(shí)驗(yàn)原理就是作用力F1與作用力F2合力的作用效果和F一個(gè)作用力的效果是一致的，那么就可以驗(yàn)證作用力F是作用力F1和F2的合力。而在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中肯定是存在誤差的，老師要積極引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)過程中的每個(gè)細(xì)節(jié)，力爭(zhēng)將誤差降到最小，提升實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

（二） 誤差理論在高中物理勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用

在高中物理勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量加速度的方法會(huì)在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用。而測(cè)量加速度的方法比較抽象，學(xué)生們很難理解和掌握。因此，老師可以通過運(yùn)用紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將加速度進(jìn)行直觀化，也可以實(shí)現(xiàn)具體數(shù)值的測(cè)量。在進(jìn)行勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車帶著紙帶在軌道上進(jìn)行加速運(yùn)動(dòng)，在穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，會(huì)留下一連串的數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后可以運(yùn)用逐差法將小車運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算出來。老師要引導(dǎo)學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中學(xué)會(huì)分析誤差，選擇適合的參數(shù)，使得誤差率能夠降低。

四、 結(jié)束語

綜上所述，在高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程中，誤差理論的運(yùn)用能夠提升高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性、合理性和科學(xué)性，能夠使高中學(xué)生們比較透徹地理解誤差理論的知識(shí)和內(nèi)容，提高學(xué)生們對(duì)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力和處理能力，促進(jìn)高中物理實(shí)驗(yàn)課程更加有效地進(jìn)行。

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作者簡(jiǎn)介：

商華，山東省煙臺(tái)市，中國(guó)煙臺(tái)赫爾曼格邁納爾中學(xué)。