淺談中學物理實驗中誤差理論的運用

摘要：誤差理論如何具體運用到中學物理實驗中，是個值得研究的問題。本文認為，誤差理論在中學物理實驗教學中，可用于分析實驗結(jié)果，確定實驗誤差范圍，指導選擇實驗儀器及指導確定實驗方案等方面。

關鍵詞：誤差理論；中學物理；實驗教學

關于誤差理論，普通物理實驗對它的論述已經(jīng)非常明確，可是大部分教師沒有重視誤差理論在中學物理實驗中的運用，更不能合理運用，這非常值得我們?nèi)ヌ接懷芯?。中學物理教材對物理實驗的要求并不高，要求掌握的實驗方法、步驟及過程也比較簡單，因此大部分教師沒有對實驗進行誤差分析，這不利于形成科學嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。中學物理教師如果能先運用誤差理論對實驗進行誤差分析，能夠提高實驗的成功率，能夠解決實驗過程中遇到的實際困難，也能及時判斷學生實驗結(jié)果的合理與否。科學合理運用誤差分析是中學物理實驗教學的要求，也是中學物理實驗教學的特點，我們不能忽視誤差理論在中學物理基礎實驗中的運用。

作為一名中學物理教師，只有在中學物理實驗教學過程中刻苦鉆研誤差理論才能真正地對實驗有深刻的認識，才能真正地做到對實驗進行研究，進而對學生實驗有真正意義上的指導。物理實驗中要對各物理量進行測量，我們知道每個物理量都有個真實值，實際測量又會得到最佳估計值，同時要對它的精確度作出合理的估計。

通過對中學物理教材進行分析可知，中學物理實驗均為基礎物理實驗，實驗原理及過程簡單，方法步驟要求不高，只給出實驗器材的名稱，這就需要我們中學物理教師運用誤差理論來解決實際問題，減小誤差，確定合理的取值范圍等。

在中學物理實驗教學中，教師只有運用誤差分析才能認識到物理實驗所包含的科學道理，從理論的角度去分析、指導學生實驗使實驗獲得成功，并且在指導與教學實驗的過程中，教師的實驗指導能力得到了提升，學生實際操作與理論分析的能力也得到了提高，因此，物理教師應重視在中學物理教學中運用誤差理論。

一、 在中學物理實驗中利用誤差理論來分析實驗結(jié)果，可以確定誤差范圍

八年級物理上冊“測量物質(zhì)的密度”實驗中，我們已經(jīng)知道密度是指單位體積某種物質(zhì)的質(zhì)量，要測定物質(zhì)的密度，需要測出測量物體的質(zhì)量和體積，八年級物理教材是利用天平測量物體的質(zhì)量，利用量筒測量不規(guī)則物體的體積，由于實驗器材的局限性，若某次測量的結(jié)果不等于教科書上給出的密度數(shù)值，這時候我們不能直接判斷實驗結(jié)果是否正確，而應該先用誤差理論來對實驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)密度的計算公式和偶然誤差的計算方法去確定測量結(jié)果是否在允許的誤差范圍，最后才能對實驗結(jié)果進行判定。

所以在中學物理實驗中利用誤差理論來分析實驗結(jié)果可以確定誤差范圍。

二、 在中學物理實驗中利用誤差理論來合理選擇實驗器材，能提高實驗結(jié)果準確度

在“探究浮力的大小與哪些因素有關”實驗中，八年級物理教材是利用鋁塊來作為被測物體，研究它受到的浮力跟它浸入水中的體積關系時，測量工具的分度值對結(jié)果影響較小，而實驗所用的量筒對實驗結(jié)果的誤差影響較大，因此選用分度值更小的量筒來測量可以減少誤差的影響，教師在實驗準備階段，選擇實驗器材的時候，應該著重考慮對測量產(chǎn)生誤差的因素。

所以在中學物理實驗中利用誤差理論來合理選擇實驗器材，能提高實驗結(jié)果準確度，使實驗更具有科學性。

三、 在中學物理實驗中根據(jù)誤差理論能指導教師確定實驗方案

八年級物理上冊“測量液體的密度”實驗中，想測出液體的密度，就要測出它的質(zhì)量和體積，使用量筒測量體積時，對實驗結(jié)果沒有太大影響，需要注意的是液體的質(zhì)量不能直接測量出來，要先確定好正確的實驗方案，測量總質(zhì)量后，把液體倒入量筒中再次測量剩下液體的質(zhì)量，最后把液體總質(zhì)量減去剩下液體的質(zhì)量，才能得到量筒中液體的質(zhì)量，根據(jù)實驗要求需要測量的是量筒中液體的質(zhì)量和體積，這樣測出來液體的密度才更接近真實值。

所以在中學物理實驗中運用誤差理論，可以指導選擇實驗方案，使實驗操作簡易化，使實驗過程更加科學合理。

四、 利用誤差理論為物理實驗的成功找出更好的方法

中學物理實驗只要求能夠驗證物理現(xiàn)象，能建立相關物理概念和規(guī)律，不要求進行理論計算，實際教學中實驗不成功的情況時有發(fā)生，這就需要對實驗系統(tǒng)誤差進行分析，通常情況下，實驗失敗的主要原因是實驗原理不夠完善。在“晶體的熔化與凝固”實驗中，很難得到理想的熔化圖像，采用水浴法要使實驗獲得成功，必須使海波均勻受熱，我們可以剪碎鐵絲混入海波晶體達到理想效果。

總之，誤差理論的分析在我們中學物理實驗教學中占據(jù)重要的地位。新時代要求我們物理教師在實際物理實驗教學中要堅持科學的態(tài)度、細心察覺物理實驗過程中的問題，并總結(jié)歸納為下一次的實驗成功奠定好堅實的基礎。

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作者簡介：

吳成文，貴州省黔東南苗族侗族自治州，從江縣宰便中學。