黃建洪

摘 要：本文主要分析了誤差理論在高中物理實驗數(shù)據(jù)中的重要性，闡述了誤差理論的具體應(yīng)用，最后總結(jié)了誤差理論對物理實驗的作用，旨在加強(qiáng)誤差理論在物理實驗數(shù)據(jù)中的應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生對物理的真正認(rèn)識和理解。

關(guān)鍵詞：高中物理實驗；數(shù)據(jù)處理；誤差理論；應(yīng)用

一、誤差理論應(yīng)用的重要性

首先，高中物理實驗中的實驗是真實存在于現(xiàn)實生活中的，但是仍然必須經(jīng)過一些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鞑襟E才能夠完成驗證。為了確保實驗的正確性，通常會采用大量的數(shù)據(jù)來證明，數(shù)據(jù)的可靠性必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。然而在實驗過程中，由于一些不確定因素的影響，常常會讓實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差，這種誤差通常是不可避免的，但是對于實驗又有一定的影響。為了讓實驗準(zhǔn)確性更高，必須在實驗原理沒問題的情況下，科學(xué)地使用誤差理論的原理來解決這個問題。在物理實驗中，誤差的存在有其必然性，而實驗者對誤差的分析也是實驗的一個重要環(huán)節(jié)。

其次，誤差理論在物理實驗數(shù)據(jù)處理中有著重要作用。誤差理論和實驗數(shù)據(jù)處理屬于考試高頻考點(diǎn)，但是實驗數(shù)據(jù)處理相對而言不容易被忽視，而誤差理論往往容易被忽略，教師在講解相關(guān)理論知識和題目時，對誤差理論知識一筆帶過，學(xué)生掌握得也不夠透徹，處于似懂非懂的狀態(tài)。因此當(dāng)實驗過程中出現(xiàn)誤差時，學(xué)生容易將誤差歸結(jié)到偶然性的誤差和系統(tǒng)的誤差上，沒有深入研究和探索實驗真正存在的問題，對學(xué)生處理物理實驗數(shù)據(jù)并沒有幫助。另外，在高中物理學(xué)習(xí)階段，學(xué)生對誤差的理解停留在“誤差的存在是正常的，不需要對誤差進(jìn)行研究和計算”，這是因為學(xué)生對于誤差理論沒有進(jìn)行定量分析，從而將誤差理論和實驗數(shù)據(jù)理論分割開，實際上這二者是緊密聯(lián)系的。

最后，誤差理論實際包含了許多物理實驗數(shù)據(jù)的處理方法，不僅是對誤差的分析，也有嚴(yán)密的法則方便對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。而在考慮和處理問題的方法中，誤差理論也常常被用到，尤其是處理高級數(shù)據(jù)，可見誤差理論與物理實驗數(shù)據(jù)處理有著不可分割的關(guān)系，合理、科學(xué)地運(yùn)用誤差理論，能夠在高中物理實驗數(shù)據(jù)處理中發(fā)揮重要的作用。

二、高中物理實驗數(shù)據(jù)處理中誤差理論的具體應(yīng)用

1.力的平行四邊形定則驗證實驗

力的平行四邊形定則驗證實驗是高中階段一項重要的基本實驗，在實驗過程中，需要獲得的是：兩個共點(diǎn)分力相同作用效果和實際的測量數(shù)據(jù)的合力，是否和這兩個共點(diǎn)力構(gòu)建的理論合力符合，兩個共點(diǎn)力應(yīng)用的原理是平行四邊形定則。這個實驗涉及實驗的測量數(shù)據(jù)和理論值之間的誤差，在合理的誤差范圍內(nèi)，兩者的合力相同，那么印證了平行四邊形的定則。這個實驗需要的材料有木板、橡皮、白紙等，原理是如果兩個作用力F1和F2的作用效果和一個力F的作用效果一樣，那么力F就是F1和F2的合力。實驗過程中，由于誤差的存在，F(xiàn)1和F2與合力F很難完全相同，數(shù)值甚至可能相差甚遠(yuǎn)，此時教師需要及時引導(dǎo)學(xué)生，觀察實驗過程中的小細(xì)節(jié)，爭取將誤差降到最低，確保實驗的準(zhǔn)確性，完成實驗的驗證過程。

經(jīng)過研究分析，誤差的來源可能有以下三個方面：第一，運(yùn)用平行四邊形的定則進(jìn)行作圖時，由于作圖不準(zhǔn)確產(chǎn)生的誤差；第二，彈簧測力計沒有調(diào)零；第三，在使用彈簧測力計時，彈簧外殼與紙張的摩擦以及彈簧與外殼的摩擦造成的誤差。

2.探究勻變速直線運(yùn)動的實驗

實驗中，勻變速直線運(yùn)動涉及測量加速度的方法，加速度是一個極為抽象的概念，如果教師簡單地通過理論教學(xué)，學(xué)生不能夠?qū)⑵涓拍罾斫獾煤芡笍?。因此教師可以通過直觀的方式進(jìn)行實驗教學(xué)，如通過打點(diǎn)計時器和紙帶，將加速度轉(zhuǎn)化為較直觀和可以進(jìn)行測量的具體數(shù)值。在實驗過程中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在加速度實驗設(shè)計中分析誤差，選擇合適的實驗參數(shù)，從而降低誤差。誤差理論的應(yīng)用在一定程度上能夠培養(yǎng)學(xué)生對待實驗嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)心的態(tài)度。教師在這個過程中，通過誤差理論教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和誤差的能力。在勻變速直線運(yùn)動實驗中，小車帶著紙帶在軌道上做加速運(yùn)動，穿過打點(diǎn)計時器會留下一連串的數(shù)據(jù)點(diǎn)。通過逐差法計算出小車運(yùn)動的加速度

T是打點(diǎn)計數(shù)器的周期，為了讓學(xué)生處理數(shù)據(jù)更方便，這里一個周期為五個時間間隔。S1、S2、S3…是紙帶上相鄰的點(diǎn)的距離，學(xué)生可以通過測量得出相鄰距離。實驗的誤差主要有兩個部分：第一，測量位移；第二，測量時間。降低紙帶測量的誤差，能有效提高小車加速度的準(zhǔn)確性。

綜上所述，誤差理論應(yīng)該廣泛應(yīng)用于高中物理實驗數(shù)據(jù)處理中，讓實驗的結(jié)果和過程更加合理化、科學(xué)化，準(zhǔn)確性更高，讓學(xué)生徹底明白誤差理論知識的概念，增強(qiáng)學(xué)生分析物理實驗數(shù)據(jù)的能力，提高學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力，以后能夠以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對待相關(guān)物理實驗。

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