高中物理实验数据处理中误差理论的应用研究

黄建洪

摘 要：本文主要分析了误差理论在高中物理实验数据中的重要性，阐述了误差理论的具体应用，最后总结了误差理论对物理实验的作用，旨在加强误差理论在物理实验数据中的应用，促进学生对物理的真正认识和理解。

关键词：高中物理实验；数据处理；误差理论；应用

一、误差理论应用的重要性

首先，高中物理实验中的实验是真实存在于现实生活中的，但是仍然必须经过一些严谨的操作步骤才能够完成验证。为了确保实验的正确性，通常会采用大量的数据来证明，数据的可靠性必须达到一定的标准。然而在实验过程中，由于一些不确定因素的影响，常常会让实验数据产生误差，这种误差通常是不可避免的，但是对于实验又有一定的影响。为了让实验准确性更高，必须在实验原理没问题的情况下，科学地使用误差理论的原理来解决这个问题。在物理实验中，误差的存在有其必然性，而实验者对误差的分析也是实验的一个重要环节。

其次，误差理论在物理实验数据处理中有着重要作用。误差理论和实验数据处理属于考试高频考点，但是实验数据处理相对而言不容易被忽视，而误差理论往往容易被忽略，教师在讲解相关理论知识和题目时，对误差理论知识一笔带过，学生掌握得也不够透彻，处于似懂非懂的状态。因此当实验过程中出现误差时，学生容易将误差归结到偶然性的误差和系统的误差上，没有深入研究和探索实验真正存在的问题，对学生处理物理实验数据并没有帮助。另外，在高中物理学习阶段，学生对误差的理解停留在“误差的存在是正常的，不需要对误差进行研究和计算”，这是因为学生对于误差理论没有进行定量分析，从而将误差理论和实验数据理论分割开，实际上这二者是紧密联系的。

最后，误差理论实际包含了许多物理实验数据的处理方法，不仅是对误差的分析，也有严密的法则方便对数据进行处理，主要被广泛应用于工业生产中。而在考虑和处理问题的方法中，误差理论也常常被用到，尤其是处理高级数据，可见误差理论与物理实验数据处理有着不可分割的关系，合理、科学地运用误差理论，能够在高中物理实验数据处理中发挥重要的作用。

二、高中物理实验数据处理中误差理论的具体应用

1.力的平行四边形定则验证实验

力的平行四边形定则验证实验是高中阶段一项重要的基本实验，在实验过程中，需要获得的是：两个共点分力相同作用效果和实际的测量数据的合力，是否和这两个共点力构建的理论合力符合，两个共点力应用的原理是平行四边形定则。这个实验涉及实验的测量数据和理論值之间的误差，在合理的误差范围内，两者的合力相同，那么印证了平行四边形的定则。这个实验需要的材料有木板、橡皮、白纸等，原理是如果两个作用力F1和F2的作用效果和一个力F的作用效果一样，那么力F就是F1和F2的合力。实验过程中，由于误差的存在，F1和F2与合力F很难完全相同，数值甚至可能相差甚远，此时教师需要及时引导学生，观察实验过程中的小细节，争取将误差降到最低，确保实验的准确性，完成实验的验证过程。

经过研究分析，误差的来源可能有以下三个方面：第一，运用平行四边形的定则进行作图时，由于作图不准确产生的误差；第二，弹簧测力计没有调零；第三，在使用弹簧测力计时，弹簧外壳与纸张的摩擦以及弹簧与外壳的摩擦造成的误差。

2.探究匀变速直线运动的实验

实验中，匀变速直线运动涉及测量加速度的方法，加速度是一个极为抽象的概念，如果教师简单地通过理论教学，学生不能够将其概念理解得很透彻。因此教师可以通过直观的方式进行实验教学，如通过打点计时器和纸带，将加速度转化为较直观和可以进行测量的具体数值。在实验过程中，教师应该引导学生在加速度实验设计中分析误差，选择合适的实验参数，从而降低误差。误差理论的应用在一定程度上能够培养学生对待实验严谨和细心的态度。教师在这个过程中，通过误差理论教学，提高学生分析问题和误差的能力。在匀变速直线运动实验中，小车带着纸带在轨道上做加速运动，穿过打点计时器会留下一连串的数据点。通过逐差法计算出小车运动的加速度

T是打点计数器的周期，为了让学生处理数据更方便，这里一个周期为五个时间间隔。S1、S2、S3…是纸带上相邻的点的距离，学生可以通过测量得出相邻距离。实验的误差主要有两个部分：第一，测量位移；第二，测量时间。降低纸带测量的误差，能有效提高小车加速度的准确性。

综上所述，误差理论应该广泛应用于高中物理实验数据处理中，让实验的结果和过程更加合理化、科学化，准确性更高，让学生彻底明白误差理论知识的概念，增强学生分析物理实验数据的能力，提高学生处理数据的能力，以后能够以严谨的态度对待相关物理实验。

参考文献：

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[2]康昌厚.误差理论在高中物理实验数据处理中的应用[J].新课程·下旬，2015（10）：12.

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