減少實驗題誤差的解決途徑

王詩鋒

【摘要】實驗誤差類問題一直是學(xué)生在完成實驗題方面的軟肋，不少學(xué)生一遇到誤差分析類問題就直接放棄，從而失去不該丟的分數(shù).本文結(jié)合常見力學(xué)實驗與電學(xué)實驗中誤差分析的問題，分析實驗誤差常見的原因.

【關(guān)鍵詞】高中物理；實驗教學(xué);誤差分析

1?實驗誤差產(chǎn)生原因分析

1.1?由于實驗器材限制而產(chǎn)生的誤差

所有的測量都要有儀器，而儀器的精確度直接影響誤差的大小.

例如?用歐姆表測量一個電阻的阻值，因為歐姆表原理是閉合電路歐姆定律，所以上面的刻度盤都是粗略分割的，其刻度不可能均勻，不可能精確測出阻值.用伏安法有誤差嗎？

如圖1所示，圖1甲為安培表外接法，圖1乙為安培表內(nèi)接法，不管采用哪種方式，都有一個電表不能準(zhǔn)確讀出電阻R的電壓或電流，也就是說，誤差不能避免，但是可以根據(jù)電表的內(nèi)阻和待測電阻的阻值合理選擇接法，可以適當(dāng)減少誤差.

1.2?由于實驗環(huán)境或外部條件變化而產(chǎn)生的誤差

許多物理的實驗過程中，在尋找規(guī)律或者進行一些常數(shù)的測量時，都是需要一定的條件的.

例如?測量金屬絲電阻率的實驗需要使用銅絲，即使學(xué)生非常耐心地在實驗室測量，將所有的數(shù)據(jù)都控制在最精確的范圍，也不可能得到電阻率的標(biāo)準(zhǔn)值，因為書本上給出的數(shù)據(jù)是20℃時的數(shù)值，實驗室不太可能提供這樣的恒溫環(huán)境，所以在每年9月份做這個實驗時，得到的數(shù)值總會比標(biāo)準(zhǔn)值偏大，原因就在于環(huán)境溫度高于20℃.

1.3?由于不符合題設(shè)條件而產(chǎn)生的誤差

例如?利用如圖2所示的氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒.鉤碼通過左側(cè)定滑輪拉動帶遮光條的滑塊，利用光電門測出滑塊過光電門1與光電門2的時間，遮光條寬度用游標(biāo)卡尺測出.

很明顯這個問題是一個系統(tǒng)守恒的問題.實驗中，只要得到鉤碼重力勢能的減少，再去比對系統(tǒng)動能的增加，就能驗證機械能是否守恒.

問題?經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)動能的增加總是大于鉤碼重力勢能的減少，但數(shù)據(jù)相差并不是很大，問可能是什么原因造成的？

驗證機械能守恒，所有學(xué)生都熟知的一個結(jié)論是：由于阻力的存在，重力勢能的減少總是略大于動能的增加.而這個題目中出現(xiàn)的問題，一下子打亂了學(xué)生的思維定勢，到底是哪里出了問題呢？

實際上，大家要注意到這個實驗有一個條件，那就是實驗時滑塊必須是在水平面上移動，也就是說它的重力肯定不能做功.

如果氣墊導(dǎo)軌沒有被調(diào)節(jié)到完全水平，特別是左側(cè)低的情況，滑塊向左移動時，其重力也在做正功，當(dāng)然系統(tǒng)動能的增加要大于鉤碼重力勢能的減少了.

為什么相差并不是太多呢？那是由兩邊高度偏差并不是太大造成的.

1.4?由于電路設(shè)計而產(chǎn)生的誤差

電學(xué)實驗是高考物理中的重要考查內(nèi)容，其誤差分析總是讓學(xué)生感覺“頭痛”.

以上是實驗題常見誤差來源的分析，教師要針對這些問題，通過解析使學(xué)生的解題能力得到突破.

2?針對誤差產(chǎn)生原因的合理解決途徑分析

2.1?選擇合適的器材，做適合測量的實驗

在實驗題中，經(jīng)常會遇到器材選取類問題.許多實驗都是從減小誤差的角度來選擇器材，例如測量金屬絲電阻率的實驗，直徑的選擇就選用了螺旋測微器，其實比較粗的金屬絲也可以用刻度尺測量，但是誤差就要大得多.

2.2?盡可能創(chuàng)設(shè)符合實驗要求的環(huán)境或條件

每一個探索性或驗證性的實驗都有實驗的具體要求，教師要盡可能地創(chuàng)設(shè)符合實驗要求的條件，這樣才能減小實驗誤差.

2.3?從實驗原理上去分析，找出誤差的根源

任何實驗都有原理，只有從原理上去分析，才能帶領(lǐng)學(xué)生找到誤差的來源.

3?結(jié)語

誤差分析伴隨著物理實驗，也伴隨著學(xué)生對物理理解的加深，只有教師在實驗過程中對學(xué)生進行正確的引導(dǎo)，并在帶領(lǐng)學(xué)生分析問題時對這些問題逐步深入地探討，學(xué)生才能夠?qū)嶒瀱栴}有更深入的認識，從而順利解決誤差類問題.