淺談?wù)`差“不誤”

自人們開始做物理實(shí)驗(yàn)以來，誤差便伴隨著而產(chǎn)生了。在現(xiàn)今的教學(xué)中，教師本身在做實(shí)驗(yàn)的時候也會產(chǎn)生誤差，那么學(xué)生就更不用說了。我們所能做到的就是減少誤差，而不能杜絕誤差。誤差其實(shí)就是測量值與真實(shí)值之間的差，而真實(shí)值本身其實(shí)就是一種理想化的值，一般是不確定的。就一般的物理實(shí)驗(yàn)而言，誤差的允許范圍大概允許在5%以內(nèi)。

在初高中時，部分學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過程中，產(chǎn)生了極大的誤差，導(dǎo)致了測量值與真實(shí)值的差異很大。而有的老師對誤差的重視也不夠，可能會隨著實(shí)驗(yàn)課堂即將結(jié)束讓學(xué)生直接用公式去計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，草草了事。這些教師單方面認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)只是讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的原理即可，而忽略了實(shí)驗(yàn)所帶給我們的結(jié)論。這樣對于學(xué)生長遠(yuǎn)的教育，培養(yǎng)科學(xué)的素養(yǎng)和培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度是非常不利的。在多年的教學(xué)中，我發(fā)覺學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣往往要比課堂上的學(xué)習(xí)興趣來的高，但學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時經(jīng)常將老師所講的實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)拋諸腦后。那么學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中有哪些常見的錯誤而導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)的誤差呢？下面我們來分析中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中中學(xué)生常見的誤差問題。

電流表內(nèi)接法電路圖如圖2所示：

從圖2中可以看出，由于電流表的分壓，電壓表測出的電壓要比電阻兩端的電壓大些。測量值：R測=■，真實(shí)值：R真=■。因此，R測>R真。從以上兩個計(jì)算式可以看出電流表分到的電壓越小，測量值和真實(shí)值就越接近。由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，電阻R的阻值越大，電流表分到的電壓就越小。那么測量值和真實(shí)值就越接近。

綜上所示，當(dāng)采用外接法時，R測R真。為了減少誤差，常用來測大電阻。這兩種接法也是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的常見的接法錯誤導(dǎo)致誤差變大。還有諸如未考慮電源本身內(nèi)阻而導(dǎo)致的誤差，電壓表和電流表在實(shí)驗(yàn)前沒有調(diào)零也會導(dǎo)致誤差，數(shù)據(jù)沒有及時記錄，過了一段時間，電阻會隨著電路中的電流流通而導(dǎo)致電阻的溫度升高，使得電阻變大。此時記錄的數(shù)據(jù)與原有的數(shù)據(jù)比較也產(chǎn)生了誤差。

針對中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的學(xué)生常見的誤差行為，我認(rèn)為可以大致把誤差分為以下幾類：

1.儀器誤差：它是由于儀器或測量工具也是由人工或者是機(jī)器生產(chǎn)出來，其精確度也不是說100%的精確，導(dǎo)致了使用該類的儀器測量的值與真實(shí)值之間的偏差，或儀器長期使用造成的磨損也可能導(dǎo)致誤差。如天平秤的砝碼不準(zhǔn)、千分尺由于磨損引起的在零位時的讀書不為零。

2.調(diào)整誤差：它是由于儀器在使用中未調(diào)到規(guī)定的狀態(tài)而產(chǎn)生的誤差。比如在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，如果把電壓表的量程選為（0～15V），那么所得到的實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)在估讀的時候就更不精確了，因此也會導(dǎo)致誤差。

3.環(huán)境誤差：它是由于測量時所處的環(huán)境狀態(tài)與所要求的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不一致時產(chǎn)生的。例如在測量機(jī)械能守恒定律，如果用小球的自由落體運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)來證明，下落高度的測量不準(zhǔn)確，還有空氣阻力的影響等。這些因素都導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)誤差。

4.方法誤差：它是由于測量方法的不完善而造成的，比如在做伏安法測電阻的時候，首先要判斷定值電阻R大小，才能決定是用電流表內(nèi)接法或電流表外接法。在熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中，絕熱條件的好壞對測量結(jié)果的影響等。

5.人員誤差：它主要是由于每個人的反應(yīng)快慢不盡相同而引起的，比如在做打點(diǎn)計(jì)時器的實(shí)驗(yàn)，從第一個點(diǎn)開始記時到最后一個點(diǎn)結(jié)束記時，這里需要對秒表進(jìn)行兩次的操作，人的反應(yīng)不一樣，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差就很大了。

所以，我們中學(xué)物理教師在常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)從以下四個方面培養(yǎng)學(xué)生減少誤差：

1.準(zhǔn)備階段：對本次的實(shí)驗(yàn)原理要非常清楚，有完整的實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)過程。要盡量避免能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大誤差的因素。如儀器的破損問題、儀器的規(guī)格與本次的實(shí)驗(yàn)的要求是否相符、儀器量程的選擇等可能引起誤差的原因。

2.實(shí)施階段：用精確的實(shí)驗(yàn)儀器來完成實(shí)驗(yàn)，測量數(shù)據(jù)。在中學(xué)里，一般采用多次測量求平均值減少誤差，不能盲目的認(rèn)為實(shí)驗(yàn)很簡單而應(yīng)付了事。有的同學(xué)由于不認(rèn)真，只測量了一組數(shù)據(jù)，其他的幾組數(shù)據(jù)就以已測量的那組數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)而左右波動。那么，如果已測的數(shù)據(jù)誤差較大，那最終得到的數(shù)據(jù)會是什么樣的呢？誤差也就隨之產(chǎn)生了。所以，教師在教學(xué)中要教導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時要養(yǎng)成良好的習(xí)慣和持有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

3.收集階段：數(shù)據(jù)收集也是實(shí)驗(yàn)里最重要環(huán)節(jié)之一。人為因素往往對數(shù)據(jù)收集產(chǎn)生極大的偏差。如讀電壓表示數(shù)從旁邊觀測、或數(shù)據(jù)記錄雜亂無章，處理數(shù)據(jù)的時候造成混淆等原因引起的誤差。所以，數(shù)據(jù)記錄時最好列出一個表格，然后按照實(shí)驗(yàn)的次序逐一準(zhǔn)確、及時的記錄數(shù)據(jù)。若發(fā)現(xiàn)某組數(shù)據(jù)和其他組的數(shù)據(jù)相差較大，應(yīng)補(bǔ)測一組數(shù)據(jù)。

4.數(shù)據(jù)處理階段：根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)，運(yùn)用相關(guān)的計(jì)算公式得到最終的答案。并與其他的同學(xué)相互討論，分析誤差產(chǎn)生的原因。

以上對于誤差的描述還有很多不足之處，也僅代表我個人對誤差的一些小小看法。但我相信，只要教師在上課講實(shí)驗(yàn)原理或做演示實(shí)驗(yàn)的時候多強(qiáng)調(diào)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前多準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)時多重視，收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)時多認(rèn)真仔細(xì)，我們一定可以做到把誤差減到最小。讓我們共同努力去實(shí)現(xiàn)誤差最小化，實(shí)現(xiàn)“不誤”！