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误差理论在高中物理实验及数据处理中的应用

误差理论在高中物理实验及数据处理中的应用

摘要:误差理论是高中物理实验学习中的重要部分,是解决物理问题时的重要方法。误差理论的应用,可以提升学习成绩较好的学生的实验分析能力,可以让学生更加深入地了解实验的内容和意义。而且在高中物理实验的数据中存在很多的随机误差,误差理论明确了学生在处理数据时应该注意的问题,帮助学生更好地解决问题。

关键词:高中;误差理论;物理实验;数据处理

近年来,我国课改的形势十分严峻,高中教学的改革也在不断完善。实验是高中物理中的重要部分,所以也成为课程改革中的一项重要内容,而很多教育者为了提高高中学生在物理实验方面的能力,也进行了较多的实践。误差理论在高中物理实验中的数据处理部分有着重要的作用,可以提高学生对实验的认识,增强对实验数据分析和处理的能力,幫助学生更加全面地学习物理,有十分重要的现实意义。

一、 增加学生对误差理论的认识

学生对误差知识的认识数量和质量都会极大地影响误差理论的应用,所以,学生要想更好地应用误差理论,就要增加相关的知识储备,要在量变的基础上形成质变。第一,教师要将关于误差的相关知识全面教授给学生,包括误差的概念、分类、如何计算等,让学生充分的了解误差;第二,教师要为学生提供更多的变式,帮助学生掌握误差的知识,比如在面对精确问题时,可以简单地分为实验仪器存在的误差和数据处理过程中计算存在的误差,要让学生在掌握误差知识的基础上,可以更加灵活的应用,在不断变化的情境中正确的分析误差知识;第三,要重视误差之间存在的联系,建设更加有层次的结构。比如在分析误差的来源时就可以从误差的实际分类入手,而分析减少误差的方法时就可以从误差的实际来源上实施,所以教师在进行误差的相关知识教学时,要特别重视对误差知识联系的讲解。

例如,在学习高中物理的“力的平行四边形定则”实验时,学生进行实验来测验两个合力的大小值,然后和平行四边形定则下的理论值进行对比,比较两者是否吻合,这样实验值和理论值之间就会出现误差问题。教师在学生进行实验的过程中,要将容易出现误差的步骤对学生指出来,让学生注意这方面的问题。还有就是不同的学生通过实验得到的数值也许会不同,教师可以让学生之间进行对比、讨论,分析实验过程中的误差情况,更加全面地了解误差信息。

二、 扩大数据处理结果的范围

在高中物理的实验和数据处理过程中,要想更好地应用误差理论,不但要明确新课标的要求,理解误差之间的差别,而且要适当的使用一些数学上的规律进行误差学习。在高中物理的教学过程中,实验的学习会产生测量误差,通常会将误差存在的范围叫做不确定度。如果不确定度比较小,就说明数据处理的结果和被测量的实际值比较接近,测量的质量比较高;而如果两者之间的差距比较大,说明测量的质量比较低。如果确定了测量的不确定度,就能更好的评价其可靠性,也能提高不同测量结果之间的可比性。使用不确定度可以将测量的结果表达为一个区间,这样会使测量值分布在一个范围之内,更加准确。通过使用不确定的概念和公式,同时增加不确定度的应用,极大地保证了物理实验教学的有效性,帮助学生确定一个结果范围,还能够结合实际选择一个最合适的实验方法,提高学生的学习质量。

比如,在进行测量金属电阻率的实验中,教师可以首先进行实验并记录数据,然后求出相应的平均值和不确定度,确定一个范围。然后让学生进行测量,如果学生的测量在范围内,可以认定正确。如果不在范围内,教师就要及时的检查学生的实验操作是否正确,这样可以帮助学生更好地操作实验,体现实验的严谨。另外,在进行探究碰撞的实验中,会有不同的实验方法。教师在上课前可以自主进行实验,然后对数据进行处理,选择一个准确度较高的方法让学生参与,使课堂更加科学、真实。

三、 重视电学实验的误差学习

电学实验是高中物理的一个重要组成部分,不管是物理的考试内容还是实验内容,都占据着十分大的比例。很多高中物理教师在讲课时也会偏重于实验的教学,但是电学实验不能仅仅传授理论知识,还要教给学生学习的方法,增强学生的思维,让学生可以通过学习更好地处理实际问题。而且电学实验很容易形成误差,包括系统误差、人为读数误差等,学生对误差的认识不够,不能很好地分析,就更不能在实验的过程中减小误差。

比如,在学习苏教版高中物理的测定金属电阻率实验时,实验过程中电阻丝的直径、长度以及电路中的电压表等都会产生误差,甚至通电的时间也会形成误差。所以,教师在指导学生进行实验时,要让学生尽量减小操作的时间,控制电流的大小,减小这方面存在的误差。教师要让学生掌握正确的读取数据的方法,减少学生在读数时产生的误差,从而减少整体误差。

将误差理论应用到高中物理实验和数据处理中,可以更好地量化学生的操作,让教师更加全面地了解学生的学习情况,减少考试评价的局限性。还可以帮助学生更好地理解物理实验,保证实验的科学性、完整性。误差理论可以增强对学生评价的全面性,还能更加准确地分析出学生对实验的掌握情况,判断学生的实验过程是否规范。

作者简介:

高登,江苏省泗洪中学。endprint

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