摘要:誤差理論是高中物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中的重要部分,是解決物理問(wèn)題時(shí)的重要方法。誤差理論的應(yīng)用,可以提升學(xué)習(xí)成績(jī)較好的學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析能力,可以讓學(xué)生更加深入地了解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和意義。而且在高中物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)中存在很多的隨機(jī)誤差,誤差理論明確了學(xué)生在處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題,幫助學(xué)生更好地解決問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:高中;誤差理論;物理實(shí)驗(yàn);數(shù)據(jù)處理
近年來(lái),我國(guó)課改的形勢(shì)十分嚴(yán)峻,高中教學(xué)的改革也在不斷完善。實(shí)驗(yàn)是高中物理中的重要部分,所以也成為課程改革中的一項(xiàng)重要內(nèi)容,而很多教育者為了提高高中學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)方面的能力,也進(jìn)行了較多的實(shí)踐。誤差理論在高中物理實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理部分有著重要的作用,可以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí),增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和處理的能力,幫助學(xué)生更加全面地學(xué)習(xí)物理,有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、 增加學(xué)生對(duì)誤差理論的認(rèn)識(shí)
學(xué)生對(duì)誤差知識(shí)的認(rèn)識(shí)數(shù)量和質(zhì)量都會(huì)極大地影響誤差理論的應(yīng)用,所以,學(xué)生要想更好地應(yīng)用誤差理論,就要增加相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備,要在量變的基礎(chǔ)上形成質(zhì)變。第一,教師要將關(guān)于誤差的相關(guān)知識(shí)全面教授給學(xué)生,包括誤差的概念、分類、如何計(jì)算等,讓學(xué)生充分的了解誤差;第二,教師要為學(xué)生提供更多的變式,幫助學(xué)生掌握誤差的知識(shí),比如在面對(duì)精確問(wèn)題時(shí),可以簡(jiǎn)單地分為實(shí)驗(yàn)儀器存在的誤差和數(shù)據(jù)處理過(guò)程中計(jì)算存在的誤差,要讓學(xué)生在掌握誤差知識(shí)的基礎(chǔ)上,可以更加靈活的應(yīng)用,在不斷變化的情境中正確的分析誤差知識(shí);第三,要重視誤差之間存在的聯(lián)系,建設(shè)更加有層次的結(jié)構(gòu)。比如在分析誤差的來(lái)源時(shí)就可以從誤差的實(shí)際分類入手,而分析減少誤差的方法時(shí)就可以從誤差的實(shí)際來(lái)源上實(shí)施,所以教師在進(jìn)行誤差的相關(guān)知識(shí)教學(xué)時(shí),要特別重視對(duì)誤差知識(shí)聯(lián)系的講解。
例如,在學(xué)習(xí)高中物理的“力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)驗(yàn)兩個(gè)合力的大小值,然后和平行四邊形定則下的理論值進(jìn)行對(duì)比,比較兩者是否吻合,這樣實(shí)驗(yàn)值和理論值之間就會(huì)出現(xiàn)誤差問(wèn)題。教師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,要將容易出現(xiàn)誤差的步驟對(duì)學(xué)生指出來(lái),讓學(xué)生注意這方面的問(wèn)題。還有就是不同的學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)值也許會(huì)不同,教師可以讓學(xué)生之間進(jìn)行對(duì)比、討論,分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的誤差情況,更加全面地了解誤差信息。
二、 擴(kuò)大數(shù)據(jù)處理結(jié)果的范圍
在高中物理的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,要想更好地應(yīng)用誤差理論,不但要明確新課標(biāo)的要求,理解誤差之間的差別,而且要適當(dāng)?shù)氖褂靡恍?shù)學(xué)上的規(guī)律進(jìn)行誤差學(xué)習(xí)。在高中物理的教學(xué)過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差,通常會(huì)將誤差存在的范圍叫做不確定度。如果不確定度比較小,就說(shuō)明數(shù)據(jù)處理的結(jié)果和被測(cè)量的實(shí)際值比較接近,測(cè)量的質(zhì)量比較高;而如果兩者之間的差距比較大,說(shuō)明測(cè)量的質(zhì)量比較低。如果確定了測(cè)量的不確定度,就能更好的評(píng)價(jià)其可靠性,也能提高不同測(cè)量結(jié)果之間的可比性。使用不確定度可以將測(cè)量的結(jié)果表達(dá)為一個(gè)區(qū)間,這樣會(huì)使測(cè)量值分布在一個(gè)范圍之內(nèi),更加準(zhǔn)確。通過(guò)使用不確定的概念和公式,同時(shí)增加不確定度的應(yīng)用,極大地保證了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性,幫助學(xué)生確定一個(gè)結(jié)果范圍,還能夠結(jié)合實(shí)際選擇一個(gè)最合適的實(shí)驗(yàn)方法,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。
比如,在進(jìn)行測(cè)量金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)中,教師可以首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù),然后求出相應(yīng)的平均值和不確定度,確定一個(gè)范圍。然后讓學(xué)生進(jìn)行測(cè)量,如果學(xué)生的測(cè)量在范圍內(nèi),可以認(rèn)定正確。如果不在范圍內(nèi),教師就要及時(shí)的檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是否正確,這樣可以幫助學(xué)生更好地操作實(shí)驗(yàn),體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)。另外,在進(jìn)行探究碰撞的實(shí)驗(yàn)中,會(huì)有不同的實(shí)驗(yàn)方法。教師在上課前可以自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn),然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,選擇一個(gè)準(zhǔn)確度較高的方法讓學(xué)生參與,使課堂更加科學(xué)、真實(shí)。
三、 重視電學(xué)實(shí)驗(yàn)的誤差學(xué)習(xí)
電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理的一個(gè)重要組成部分,不管是物理的考試內(nèi)容還是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,都占據(jù)著十分大的比例。很多高中物理教師在講課時(shí)也會(huì)偏重于實(shí)驗(yàn)的教學(xué),但是電學(xué)實(shí)驗(yàn)不能僅僅傳授理論知識(shí),還要教給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法,增強(qiáng)學(xué)生的思維,讓學(xué)生可以通過(guò)學(xué)習(xí)更好地處理實(shí)際問(wèn)題。而且電學(xué)實(shí)驗(yàn)很容易形成誤差,包括系統(tǒng)誤差、人為讀數(shù)誤差等,學(xué)生對(duì)誤差的認(rèn)識(shí)不夠,不能很好地分析,就更不能在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中減小誤差。
比如,在學(xué)習(xí)蘇教版高中物理的測(cè)定金屬電阻率實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電阻絲的直徑、長(zhǎng)度以及電路中的電壓表等都會(huì)產(chǎn)生誤差,甚至通電的時(shí)間也會(huì)形成誤差。所以,教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),要讓學(xué)生盡量減小操作的時(shí)間,控制電流的大小,減小這方面存在的誤差。教師要讓學(xué)生掌握正確的讀取數(shù)據(jù)的方法,減少學(xué)生在讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生的誤差,從而減少整體誤差。
將誤差理論應(yīng)用到高中物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理中,可以更好地量化學(xué)生的操作,讓教師更加全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,減少考試評(píng)價(jià)的局限性。還可以幫助學(xué)生更好地理解物理實(shí)驗(yàn),保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、完整性。誤差理論可以增強(qiáng)對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)的全面性,還能更加準(zhǔn)確地分析出學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況,判斷學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是否規(guī)范。
作者簡(jiǎn)介:
高登,江蘇省泗洪中學(xué)。endprint