淺談誤差“不誤”
2012-04-29 00:00:00陳任
中學理科園地 2012年5期
自人們開始做物理實驗以來，誤差便伴隨著而產生了。在現今的教學中，教師本身在做實驗的時候也會產生誤差，那么學生就更不用說了。我們所能做到的就是減少誤差，而不能杜絕誤差。誤差其實就是測量值與真實值之間的差，而真實值本身其實就是一種理想化的值，一般是不確定的。就一般的物理實驗而言，誤差的允許范圍大概允許在5%以內。
在初高中時，部分學生在進行實驗探究的過程中，產生了極大的誤差，導致了測量值與真實值的差異很大。而有的老師對誤差的重視也不夠，可能會隨著實驗課堂即將結束讓學生直接用公式去計算實驗數據，草草了事。這些教師單方面認為，實驗只是讓學生了解實驗的原理即可，而忽略了實驗所帶給我們的結論。這樣對于學生長遠的教育，培養科學的素養和培養實事求是的科學態度是非常不利的。在多年的教學中，我發覺學生做實驗的興趣往往要比課堂上的學習興趣來的高，但學生在做實驗時經常將老師所講的實驗原理和注意事項拋諸腦后。那么學生在實驗中有哪些常見的錯誤而導致了實驗的誤差呢？下面我們來分析中學物理實驗中中學生常見的誤差問題。
電流表內接法電路圖如圖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=■，真實值：R真=■。因此，R測>R真。從以上兩個計算式可以看出電流表分到的電壓越小，測量值和真實值就越接近。由串聯電路的特點可知，電阻R的阻值越大，電流表分到的電壓就越小。那么測量值和真實值就越接近。
綜上所示，當采用外接法時，R測
針對中學物理實驗中的學生常見的誤差行為，我認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器生產出來，其精確度也不是說100%的精確，導致了使用該類的儀器測量的值與真實值之間的偏差，或儀器長期使用造成的磨損也可能導致誤差。如天平秤的砝碼不準、千分尺由于磨損引起的在零位時的讀書不為零。
2.調整誤差：它是由于儀器在使用中未調到規定的狀態而產生的誤差。比如在伏安法測電阻的實驗中，如果把電壓表的量程選為（0～15V），那么所得到的實驗的數據在估讀的時候就更不精確了，因此也會導致誤差。
3.環境誤差：它是由于測量時所處的環境狀態與所要求的標準狀態不一致時產生的。例如在測量機械能守恒定律，如果用小球的自由落體運動的實驗來證明，下落高度的測量不準確，還有空氣阻力的影響等。這些因素都導致了實驗誤差。
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接法或電流表外接法。在熱學實驗中，絕熱條件的好壞對測量結果的影響等。
5.人員誤差：它主要是由于每個人的反應快慢不盡相同而引起的，比如在做打點計時器的實驗，從第一個點開始記時到最后一個點結束記時，這里需要對秒表進行兩次的操作，人的反應不一樣，得到實驗數據產生的誤差就很大了。
所以，我們中學物理教師在常規實驗教學中，應從以下四個方面培養學生減少誤差：
1.準備階段：對本次的實驗原理要非常清楚，有完整的實驗步驟的設計過程。要盡量避免能導致實驗結果產生較大誤差的因素。如儀器的破損問題、儀器的規格與本次的實驗的要求是否相符、儀器量程的選擇等可能引起誤差的原因。
2.實施階段：用精確的實驗儀器來完成實驗，測量數據。在中學里，一般采用多次測量求平均值減少誤差，不能盲目的認為實驗很簡單而應付了事。有的同學由于不認真，只測量了一組數據，其他的幾組數據就以已測量的那組數據為基準而左右波動。那么，如果已測的數據誤差較大，那最終得到的數據會是什么樣的呢？誤差也就隨之產生了。所以，教師在教學中要教導學生在實驗時要養成良好的習慣和持有嚴謹的科學態度。
3.收集階段：數據收集也是實驗里最重要環節之一。人為因素往往對數據收集產生極大的偏差。如讀電壓表示數從旁邊觀測、或數據記錄雜亂無章，處理數據的時候造成混淆等原因引起的誤差。所以，數據記錄時最好列出一個表格，然后按照實驗的次序逐一準確、及時的記錄數據。若發現某組數據和其他組的數據相差較大，應補測一組數據。
4.數據處理階段：根據所得到的數據，運用相關的計算公式得到最終的答案。并與其他的同學相互討論，分析誤差產生的原因。
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驗原理或做演示實驗的時候多強調，學生在實驗前多準備，實驗時多重視，收集數據和處理數據時多認真仔細，我們一定可以做到把誤差減到最小。讓我們共同努力去實現誤差最小化，實現“不誤”！
