误差分析对中学物理实验教学的帮助和提升

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 误差分析对中学物理实验教学的帮 助和提升 摘 要：在物理教育中，大学物 理教学普遍对于误差的重视度较高，而 中学物理实验因为相对比较简单，实验 的精确度要求较低，所以一般不重视误 差。其实，在中学物理实验教育中，误 差的分析能够有效地提高学生对于实验 本身的掌握，强化严谨的实验精神，形 成从多角度判断实验结果的意识与能力。 对此，本文以多个物理实验为例，探讨 误差分析对中学物理实验教学的帮助和 提升。 中国论文网 /9/view-13003633.htm 关键词：中学物理；误差；教学 帮助；提升 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 一、 引言 从实验的角度来说，误差的来源 分为系统误差与偶然误差，这一种误差 只能够尽可能控制到最低，但是无法消 除。对此，误差本身是绝对存在的，对 于误差的分析同样应当是物理实验教学 中必然可以开展的内容，许多的重要发 现都需要借助对误差的形成因素、误差 大小等进行分析从而总结得出。对此， 探讨误差分析对中学物理实验教学的帮 助和提升具备显著教育意义。 二、 借助误差分析，提高实验 方案的理解 下面以平运动作为研究案例。 在借助实验的方式探讨平抛运动的垂直 方向运动是否为自由落体运动时，许多 的学生都会提出关于“ 对比 ”的实验研究 方式，也就是让两个相同质量的小球从 同一个高度，分别做自由落体运动与平 抛运动，并从看或听的方式对比两个小 球哪一个先落地。但是，在开展这一个 实验的过程中，有一些教师会使用平抛 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 竖落仪有许多的演示实验中虽然学生认 为听起来两个小球是同时落地，但是也 会有学生认为好像不是同时落地，甚至 有些学生听出落地时间存在明显差异。 在课堂当中曾做过这样一个实验“让两 个小球以 1.5m 的高度分别释放，但是 释放时两个小球的高度差约为 5cm，实 验的结果仍然有学生认为是同时落地”。 通过这一种简单的实验，便可以发现自 由落体运动的规律虽然可以计算，但是 两个小球仍然可能存在落地误差，导致 实验的误差较为明显。对此，便可以让 学生进行分析，探讨实验是否存在错误， 如果不存在错误那么应当如何改进。通 过讨论后，学生一致认同实验方式无错 误，其主要问题在于通过听的方式无法 做出准确的判断，仍然认同对比实验方 式。对此，便需要对实验方案进行改变， 在教师的引导之下，最终决定采用摄像 机或频闪相机的方式进行观察，在科学 手段之下最好的还原实验过程，让学生 从画面的定格中明确实验结果，不仅提 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 高实验严谨性，同时还可以间接提高学 生对于实验的掌握、改进能力。 三、 通过误差分析，优化实验 态度 下面以力的合成作为研究案例。 在分析不在同一条直线上的两个力的合 成规律的时候，一般是以尝试以虚线的 方式将合力的箭头端分别和两个分力的 箭头端连接起来，并从中进行探索和分 析。在通过绘画之后，会得出一个较像 平行四边形的图形，这也间接提示学生 采用平行四边形的方式可以用于合力的 求证。 在教学过程中，因为一般无法直 接证明在连接线之后的图形是否是平行 四边形，所以一般会提出让学生将两个 分力以邻边的方式作平行四边形，并观 察其所呈现的夹角线是否和合力相重合。 但是，在实际的操作过程中发现两者之 间仍然存在偏差，许多学生会下意识认 为这一种偏差是误差，同时也有学生提 出在连接线后所呈现的图形并不是平行 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 四边形，对此，这也就提供了一个研究 问题。对于这一现象，其主要有两种可 能，一种是误差，另一种是本身就错误。 如果是误差，便需要考虑系统误差或偶 然误差，考虑到偶然误差的特征，先将 学生划分为多个小组，并让一半的小组 在实验当中确定两个分力的夹角成锐角， 另一半的小组中两个分力的夹角为钝角， 最终结果并不统一，有合力在对角线左 侧的，同时也有右侧的。通过分组实验 以及最终统计结果，最终提出关于力的 合成可以遵循平行四边形法则，实验中 的偏差现象是因为偶然误差而导致的， 并且可以进一步地提出关于“科研人员 在实验中会对误差实行定量分析，从而 确定这一误差是否属于实验偶然误差， 从而在下结论时更有确定性”。通过这 样的教学，培养学生的实验态度，促使 学生意识到任何简单实验都不能通过几 次研究而直接获得结论，而是需要不断 地尝试与探索才行。 四、 应用误差分析，使实验数 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 据更加精确 下面以气体的等温变化为例进行 探讨。在讨论到一定量气体的等温变化 规律的过程中，当前许多的教师都是以 开展 DIS 实验为主，气体的压强可以借 助压强传感器的方式进行测量，气体本 身的体积可以通过注射器当中的刻度直 接度数。那么这也就形成一个问题，对 于所采集到的数据，一般是以先作 P-V 的图像，之后结合 P-V 图像实行进一步 的 P 和 V 的可能性关系，并再作 P-1/V 的图像验证猜想的关系。实验当中所作 的 P-1/V 的图像一般在线性度方面比较 高，但是不通过原点学生通过定性分析 之后可以发现，在温度达到一定量时， 如果 1/V=0，那么 V 应当为无穷大，此 时的气体已经相当稀薄，并且压强 P 应 当为 0。对此，实验当中 P-1/V 图像无 法通过原点则应当是因为误差所导致的。 在对整个实验分析之后认为，其主要是 没有考虑压强传感器和注射器之间的软 管中气体的体积，在分析后认为这一部 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 分的体积应当是 1cm3 左右。通过对原 本数据的修改，再次作 P-1/V 图像虽然 也不完全通过原点，但是和之前相比与 原点的距离更近。对此，便可以明确之 前的猜想，同时也提高了学生对于实验 中误差的理解与认识，提高学生实验能 力。 五、 结语 综上所述，中学物理是一门基础 性的