例談初中物理實驗數(shù)據(jù)的處理方法

宋建輝

(江蘇省南通市新橋中學(xué) 226007)

實驗是物理學(xué)的重要組成部分，是物理教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié).而實驗測得的數(shù)據(jù)處理又是實驗教學(xué)中關(guān)鍵的步驟.因此研究和掌握物理實驗數(shù)據(jù)的處理方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰托纬闪己玫目茖W(xué)素養(yǎng).

數(shù)據(jù)處理是指由實驗測得的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過科學(xué)的分析和處理，才能揭示出各物理量之間的關(guān)系.我們把從獲得原始數(shù)據(jù)起直到得出正確的結(jié)論為止的加工過程稱為數(shù)據(jù)處理.下面結(jié)合本人的教學(xué)實踐，例談初中物理實驗數(shù)據(jù)的幾種處理方法.

一、平均值法

此法是指某個待測的物理量進(jìn)行多次測量，然后取平均值作為測量結(jié)果.由于每一次測量受多方面因素影響都不一樣，測量值偏大或偏小，但偏大或偏小的幾率往往均等，所以需要進(jìn)行多次測量，再求其平均值，這樣的測量值才會更接近于真實值，科學(xué)、有說服力.

例1蘇科版物理課本八上中《長度的測量》，用毫米刻度尺測量某一物體的長度，進(jìn)行了五次測量，其測得值分別為1.64cm、1.65cm、1.64cm、1.66cm、1.67cm，則該物體的長度為cm.

解析為了使測量值更接近于真實值，我們必須將五次測量的數(shù)據(jù)處理為;L=(1.64cm+1.65cm+1.64cm+1.66cm+1.67cm)/5=1.65cm,即該物體的長度為1.65cm.

再如蘇科版物理課本九上中《測量定值電阻的阻值》，也是采用平均值法求其阻值，這樣可以減小誤差.

二、比值法

此法就是先將兩個所測物理量的數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)律以簡潔、準(zhǔn)確的方式記錄在表格中，然后將一個物理量與另一個物理量之比，就可以找到它們之間的定量關(guān)系.

例2蘇科版物理課本八下中《探究質(zhì)量與體積的關(guān)系》，我們選擇幾個體積不同的蠟塊和干松木做實驗，用天平和刻度尺分別測量物體的質(zhì)量與體積，并將測得的數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中．根據(jù)測得的實驗數(shù)據(jù)分析: 同種物質(zhì)的不同物體, 其質(zhì)量與體積的關(guān)系；不同物質(zhì)的物體其質(zhì)量與體積的關(guān)系.

實驗序號蠟塊干松木體積V/cm3質(zhì)量m/g體積V/cm3質(zhì)量m/g①109105②20182010③30273015④40364020

解析為了便于找到質(zhì)量與體積的關(guān)系，我們常采用比值的處理方法：先分別求出它們的質(zhì)量/體積，然后加以比較，最終得出實驗結(jié)論.

對于蠟塊而言，每一組質(zhì)量/體積都等于0.9g/cm3,而對于干松木而言，每一組質(zhì)量/體積都等于0.5g/cm3.由此可得，同種物質(zhì)的不同物體, 質(zhì)量與體積的比值為定值，即質(zhì)量與體積成正比；不同物質(zhì)的物體，質(zhì)量與體積的比值一般不相等.

再如蘇科版物理課本八下中《探究重力與質(zhì)量的關(guān)系》等采用的也是比值法，從而確定兩個變量之間的正比例關(guān)系.

三、圖像法

此法是指在坐標(biāo)紙上把兩個所測物理量的數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系連成圖線，由圖線得出相應(yīng)物理量之間的關(guān)系.此法因其直觀、形象、容易操作的特點被廣泛應(yīng)用于物理實驗中.用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)的步驟如下：

(1)將測量的數(shù)據(jù)列表歸類整理，

(2)在坐標(biāo)紙上以對應(yīng)的物理量為橫軸、縱軸建立坐標(biāo)系，并定出標(biāo)度，

(3)描點,(4)連線：連線要遵循3個點原則，一條直線上要描上盡可能多的3個點，其余的點要均勻分布兩側(cè)，離描線太遠(yuǎn)的點是錯誤點，直接刪除.

加熱時間/min01234溫度/℃沙子2025293438水2021222324

例3蘇科版物理課本九上《探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象》中，首先列表，將用天平、秒表、溫度計分別測出沙子和水的質(zhì)量、時間、溫度填入上面的表格中.其次在坐標(biāo)紙上以時間為橫軸、以溫度縱軸建立坐標(biāo)系，并確定標(biāo)度，再次描點、連線，最后分析圖像，得出結(jié)論：質(zhì)量相等的沙子和水，沙子吸熱升溫快；質(zhì)量相等的沙子和水升高相同的溫度，水吸收的熱量多.

四、方程法

此法是指把所測的兩個(或三個)物理量的數(shù)據(jù)填在預(yù)先設(shè)計好的表格里，然后通過分別求出同一變量前后兩次數(shù)據(jù)的比值(或三個物理量中兩個變量乘積與第三個變量的比值)，并加以比較找出它們之間的定量關(guān)系，最后用方程的形式表示出來的方法.此法也叫公式法，在中學(xué)物理中運用比較廣泛，在中考中也常呈現(xiàn).

例42016年江蘇省南通市中考物理第36題:智能潔具(節(jié)選)》下表為水泵的性能測試參數(shù)．

流量Q/(×10-4m3·s-1)0.50.60.81.01.2揚程H/m1.251.80▲5.007.20

分析表二數(shù)據(jù)可得，當(dāng)該水泵的流量為0.8×10-4m3/s時，其揚程為▲m.

例52015年江蘇省南通市中考物理第36題：《掃地機器人(節(jié)選)》測得某吸塵電機的吸入功率與真空度、風(fēng)量間的對應(yīng)關(guān)系如下表

真空度(Pa)400450500550600風(fēng)量(m3/s)0.0250.020.0170.0150.013吸入功率(W)10.009.008.50▲7.80

由上表數(shù)據(jù)可知，當(dāng)風(fēng)量為0.015 m3/s時，則吸塵電機的吸入功率為▲W.

解析根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，可得，吸入功率=真空度×風(fēng)量，因此，當(dāng)風(fēng)量為0.015 m3/s時，真空度為550Pa，吸入功率為8.55W.

總之，對物理實驗數(shù)據(jù)的處理是有多種不同的方法，它們之間又有一定的聯(lián)系.學(xué)習(xí)和運用處理實驗數(shù)據(jù)的方法，便于我們正確地尋找到不同變量之間的關(guān)系及其規(guī)律，同時提高學(xué)生分析、處理實驗數(shù)據(jù)的能力以及應(yīng)對物理中考的策略.