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浅谈中学物理实验中误差理论的运用

浅谈中学物理实验中误差理论的运用

摘要:误差理论如何具体运用到中学物理实验中,是个值得研究的问题。本文认为,误差理论在中学物理实验教学中,可用于分析实验结果,确定实验误差范围,指导选择实验仪器及指导确定实验方案等方面。

关键词:误差理论;中学物理;实验教学

关于误差理论,普通物理实验对它的论述已经非常明确,可是大部分教师没有重视误差理论在中学物理实验中的运用,更不能合理运用,这非常值得我们去探讨研究。中学物理教材对物理实验的要求并不高,要求掌握的实验方法、步骤及过程也比较简单,因此大部分教师没有对实验进行误差分析,这不利于形成科学严谨的实验态度。中学物理教师如果能先运用误差理论对实验进行误差分析,能够提高实验的成功率,能够解决实验过程中遇到的实际困难,也能及时判断学生实验结果的合理与否。科学合理运用误差分析是中学物理实验教学的要求,也是中学物理实验教学的特点,我们不能忽视误差理论在中学物理基础实验中的运用。

作为一名中学物理教师,只有在中学物理实验教学过程中刻苦钻研误差理论才能真正地对实验有深刻的认识,才能真正地做到对实验进行研究,进而对学生实验有真正意义上的指导。物理实验中要对各物理量进行测量,我们知道每个物理量都有个真实值,实际测量又会得到最佳估计值,同时要对它的精确度作出合理的估计。

通过对中学物理教材进行分析可知,中学物理实验均为基础物理实验,实验原理及过程简单,方法步骤要求不高,只给出实验器材的名称,这就需要我们中学物理教师运用误差理论来解决实际问题,减小误差,确定合理的取值范围等。

在中学物理实验教学中,教师只有运用误差分析才能认识到物理实验所包含的科学道理,从理论的角度去分析、指导学生实验使实验获得成功,并且在指导与教学实验的过程中,教师的实验指导能力得到了提升,学生实际操作与理论分析的能力也得到了提高,因此,物理教师应重视在中学物理教学中运用误差理论。

一、 在中学物理实验中利用误差理论来分析实验结果,可以确定误差范围

八年级物理上册“测量物质的密度”实验中,我们已经知道密度是指单位体积某种物质的质量,要测定物质的密度,需要测出测量物体的质量和体积,八年级物理教材是利用天平测量物体的质量,利用量筒测量不规则物体的体积,由于实验器材的局限性,若某次测量的结果不等于教科书上给出的密度数值,这时候我们不能直接判断实验结果是否正确,而应该先用误差理论来对实验结果进行数据分析,根据密度的计算公式和偶然误差的计算方法去确定测量结果是否在允许的误差范围,最后才能对实验结果进行判定。

所以在中学物理实验中利用误差理论来分析实验结果可以确定误差范围。

二、 在中学物理实验中利用误差理论来合理选择实验器材,能提高实验结果准确度

在“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中,八年級物理教材是利用铝块来作为被测物体,研究它受到的浮力跟它浸入水中的体积关系时,测量工具的分度值对结果影响较小,而实验所用的量筒对实验结果的误差影响较大,因此选用分度值更小的量筒来测量可以减少误差的影响,教师在实验准备阶段,选择实验器材的时候,应该着重考虑对测量产生误差的因素。

所以在中学物理实验中利用误差理论来合理选择实验器材,能提高实验结果准确度,使实验更具有科学性。

三、 在中学物理实验中根据误差理论能指导教师确定实验方案

八年级物理上册“测量液体的密度”实验中,想测出液体的密度,就要测出它的质量和体积,使用量筒测量体积时,对实验结果没有太大影响,需要注意的是液体的质量不能直接测量出来,要先确定好正确的实验方案,测量总质量后,把液体倒入量筒中再次测量剩下液体的质量,最后把液体总质量减去剩下液体的质量,才能得到量筒中液体的质量,根据实验要求需要测量的是量筒中液体的质量和体积,这样测出来液体的密度才更接近真实值。

所以在中学物理实验中运用误差理论,可以指导选择实验方案,使实验操作简易化,使实验过程更加科学合理。

四、 利用误差理论为物理实验的成功找出更好的方法

中学物理实验只要求能够验证物理现象,能建立相关物理概念和规律,不要求进行理论计算,实际教学中实验不成功的情况时有发生,这就需要对实验系统误差进行分析,通常情况下,实验失败的主要原因是实验原理不够完善。在“晶体的熔化与凝固”实验中,很难得到理想的熔化图像,采用水浴法要使实验获得成功,必须使海波均匀受热,我们可以剪碎铁丝混入海波晶体达到理想效果。

总之,误差理论的分析在我们中学物理实验教学中占据重要的地位。新时代要求我们物理教师在实际物理实验教学中要坚持科学的态度、细心察觉物理实验过程中的问题,并总结归纳为下一次的实验成功奠定好坚实的基础。

参考文献:

[1]课程教材研究所、物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书物理八年级上册.人民教育出版社.

[2]课程教材研究所、物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书物理八年级下册.人民教育出版社.

[3]课程教材研究所、物理课程教材研究开发中心.义务教育教科书物理九年级.人民教育出版社.

[4]人民教育出版社物理室.全日制普通高级中学教科书(必修)物理第一册.人民教育出版社.

[5]人民教育出版社物理室.全日制普通高级中学教科书(必修)物理第二册.人民教育出版社.

[6]人民教育出版社物理室.全日制普通高级中学教科书(必修)物理第三册.人民教育出版社.

作者简介:

吴成文,贵州省黔东南苗族侗族自治州,从江县宰便中学。

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