誤差理論在高中物理實驗及數據處理中的應用

摘要：誤差理論是高中物理實驗學習中的重要部分，是解決物理問題時的重要方法。誤差理論的應用，可以提升學習成績較好的學生的實驗分析能力，可以讓學生更加深入地了解實驗的內容和意義。而且在高中物理實驗的數據中存在很多的隨機誤差，誤差理論明確了學生在處理數據時應該注意的問題，幫助學生更好地解決問題。

關鍵詞：高中；誤差理論；物理實驗；數據處理

近年來，我國課改的形勢十分嚴峻，高中教學的改革也在不斷完善。實驗是高中物理中的重要部分，所以也成為課程改革中的一項重要內容，而很多教育者為了提高高中學生在物理實驗方面的能力，也進行了較多的實踐。誤差理論在高中物理實驗中的數據處理部分有著重要的作用，可以提高學生對實驗的認識，增強對實驗數據分析和處理的能力，幫助學生更加全面地學習物理，有十分重要的現實意義。

一、 增加學生對誤差理論的認識

學生對誤差知識的認識數量和質量都會極大地影響誤差理論的應用，所以，學生要想更好地應用誤差理論，就要增加相關的知識儲備，要在量變的基礎上形成質變。第一，教師要將關于誤差的相關知識全面教授給學生，包括誤差的概念、分類、如何計算等，讓學生充分的了解誤差；第二，教師要為學生提供更多的變式，幫助學生掌握誤差的知識，比如在面對精確問題時，可以簡單地分為實驗儀器存在的誤差和數據處理過程中計算存在的誤差，要讓學生在掌握誤差知識的基礎上，可以更加靈活的應用，在不斷變化的情境中正確的分析誤差知識；第三，要重視誤差之間存在的聯系，建設更加有層次的結構。比如在分析誤差的來源時就可以從誤差的實際分類入手，而分析減少誤差的方法時就可以從誤差的實際來源上實施，所以教師在進行誤差的相關知識教學時，要特別重視對誤差知識聯系的講解。

例如，在學習高中物理的“力的平行四邊形定則”實驗時，學生進行實驗來測驗兩個合力的大小值，然后和平行四邊形定則下的理論值進行對比，比較兩者是否吻合，這樣實驗值和理論值之間就會出現誤差問題。教師在學生進行實驗的過程中，要將容易出現誤差的步驟對學生指出來，讓學生注意這方面的問題。還有就是不同的學生通過實驗得到的數值也許會不同，教師可以讓學生之間進行對比、討論，分析實驗過程中的誤差情況，更加全面地了解誤差信息。

二、 擴大數據處理結果的范圍

在高中物理的實驗和數據處理過程中，要想更好地應用誤差理論，不但要明確新課標的要求，理解誤差之間的差別，而且要適當的使用一些數學上的規律進行誤差學習。在高中物理的教學過程中，實驗的學習會產生測量誤差，通常會將誤差存在的范圍叫做不確定度。如果不確定度比較小，就說明數據處理的結果和被測量的實際值比較接近，測量的質量比較高；而如果兩者之間的差距比較大，說明測量的質量比較低。如果確定了測量的不確定度，就能更好的評價其可靠性，也能提高不同測量結果之間的可比性。使用不確定度可以將測量的結果表達為一個區間，這樣會使測量值分布在一個范圍之內，更加準確。通過使用不確定的概念和公式，同時增加不確定度的應用，極大地保證了物理實驗教學的有效性，幫助學生確定一個結果范圍，還能夠結合實際選擇一個最合適的實驗方法，提高學生的學習質量。

比如，在進行測量金屬電阻率的實驗中，教師可以首先進行實驗并記錄數據，然后求出相應的平均值和不確定度，確定一個范圍。然后讓學生進行測量，如果學生的測量在范圍內，可以認定正確。如果不在范圍內，教師就要及時的檢查學生的實驗操作是否正確，這樣可以幫助學生更好地操作實驗，體現實驗的嚴謹。另外，在進行探究碰撞的實驗中，會有不同的實驗方法。教師在上課前可以自主進行實驗，然后對數據進行處理，選擇一個準確度較高的方法讓學生參與，使課堂更加科學、真實。

三、 重視電學實驗的誤差學習

電學實驗是高中物理的一個重要組成部分，不管是物理的考試內容還是實驗內容，都占據著十分大的比例。很多高中物理教師在講課時也會偏重于實驗的教學，但是電學實驗不能僅僅傳授理論知識，還要教給學生學習的方法，增強學生的思維，讓學生可以通過學習更好地處理實際問題。而且電學實驗很容易形成誤差，包括系統誤差、人為讀數誤差等，學生對誤差的認識不夠，不能很好地分析，就更不能在實驗的過程中減小誤差。

比如，在學習蘇教版高中物理的測定金屬電阻率實驗時，實驗過程中電阻絲的直徑、長度以及電路中的電壓表等都會產生誤差，甚至通電的時間也會形成誤差。所以，教師在指導學生進行實驗時，要讓學生盡量減小操作的時間，控制電流的大小，減小這方面存在的誤差。教師要讓學生掌握正確的讀取數據的方法，減少學生在讀數時產生的誤差，從而減少整體誤差。

將誤差理論應用到高中物理實驗和數據處理中，可以更好地量化學生的操作，讓教師更加全面地了解學生的學習情況，減少考試評價的局限性。還可以幫助學生更好地理解物理實驗，保證實驗的科學性、完整性。誤差理論可以增強對學生評價的全面性，還能更加準確地分析出學生對實驗的掌握情況，判斷學生的實驗過程是否規范。

作者簡介：

高登，江蘇省泗洪中學。endprint