淺議高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的幾點(diǎn)研究論文

時(shí)間：2024-07-15 15:58:22 其他類論文我要投稿

　　摘要：物理實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過科學(xué)的分析和處理，才能揭示出各物理最之間的關(guān)系。就高中物理實(shí)驗(yàn)常用數(shù)據(jù)的處理方法進(jìn)行分析，以期對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有所幫助。

淺議高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的幾點(diǎn)研究論文

　　關(guān)鍵詞：高中物理實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)處理方法

　　實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的重要組成部分，是物理教學(xué)不可缺少的環(huán)節(jié)。但學(xué)生在實(shí)際操作與處理中。往往容易在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上出現(xiàn)錯(cuò)誤，究其原因是學(xué)生沒有牢固掌握數(shù)據(jù)處理的方法，不求甚解，一知半解，更不用說觸類旁通了。根據(jù)我的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出幾種處理方法。

　　一、平均法

　　平均法是指對(duì)待測物理量進(jìn)行很多次的測量，把測量的值相加再除以測量次數(shù)，或把每一次的測量值用固定的算式分別進(jìn)行計(jì)算再求出結(jié)果，再把結(jié)果相加除以測量次數(shù)，最后取其平均值。這種方法就叫做平均法。

　　1.平均法的使用原理：每一次的測量因?yàn)槎喾矫娴囊蛩囟紩?huì)不一樣，測量值偏大或偏小，但其偏大或偏小的機(jī)會(huì)與程度往往均等，所以需要進(jìn)行多次測量，再求其平均值，這樣的測量值才會(huì)更真實(shí)、科學(xué)，有說服性。

　　2.數(shù)據(jù)的處理

　　(1)如果所求的結(jié)果是經(jīng)過直接測量所得，應(yīng)使用平均法。如“測定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)，在測定金屬絲的直徑d時(shí)，用“螺旋測微器”在金屬絲的三個(gè)不同點(diǎn)上分別進(jìn)行測量，然后取三次的測量結(jié)果，其平均值就是最后的直徑。

　　(2)如果所求的結(jié)果不能經(jīng)過直接測量得出，則要依據(jù)其實(shí)驗(yàn)的原理多次進(jìn)行計(jì)算待測物理量的值，最終結(jié)果要把多次測量的物理量的值相加得出平均值。“用單擺測重力加速度”是個(gè)很典型的實(shí)驗(yàn)，求單擺周期的步驟如下：把單擺往一個(gè)方向拉開一個(gè)小角度，讓小球順利擺動(dòng)，這時(shí)測出單擺完成n(20-30)次全振動(dòng)的時(shí)間t，用公式T=t／n計(jì)算得出小球完成一次全振動(dòng)的周期，這個(gè)步驟重復(fù)3次，用公式T=(T1+T2+T1)／3算出平均值，即求出單擺的振動(dòng)周期。

　　二、描跡法

　　描跡法是指通過若干次描點(diǎn)、頻閃照相、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)等記錄形式，直觀形象地顯現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法。如，在進(jìn)行“平拋物體的運(yùn)動(dòng)”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以用頻閃照相的方式記錄小球的運(yùn)動(dòng)軌跡；在進(jìn)行“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄運(yùn)動(dòng)情況。在使用描跡法時(shí)，以下幾個(gè)方面要高度注意：

　　1.在結(jié)果出來之前，應(yīng)仔細(xì)觀察、分析結(jié)果，去掉誤差太大的數(shù)值。若中間出現(xiàn)個(gè)別的點(diǎn)偏離正常位置很遠(yuǎn)，有可能是偶然因素導(dǎo)致，應(yīng)舍棄該點(diǎn)再重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析記錄結(jié)果。如，在“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行紙帶選取的時(shí)候，首先多打出幾條紙帶，選擇打點(diǎn)最清楚的一條進(jìn)行研究分析，分析時(shí)一般去掉前面相對(duì)密集的點(diǎn)，在后面找出一個(gè)點(diǎn)作為開始的點(diǎn)。

　　2.若要根據(jù)記錄的點(diǎn)進(jìn)行描線，則應(yīng)描平滑的實(shí)線，并盡可能讓更多的記錄點(diǎn)通過平滑線或靠*平滑線，而且這些記錄點(diǎn)要在平滑線的兩側(cè)均勻分布，不能在描線的過程中出現(xiàn)折線。

　　3.為了使描述的結(jié)果比較精確，實(shí)驗(yàn)中記錄的點(diǎn)不能太少，并且要在所描范圍內(nèi)合理、均勻分布。

　　三、圖像法

　　圖像法因其直觀、形象、容易操作的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)中，又被稱為作圖法，顧名思義是指在坐標(biāo)紙上把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系連成圖線，由圖線得出相應(yīng)物理量之間的關(guān)系，并由此進(jìn)一步得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的步驟如下：

　　1.將測量的數(shù)據(jù)列表歸類整理。

　　2.在坐標(biāo)紙上以相應(yīng)的物理量為橫軸、縱軸建立坐標(biāo)系，并定出標(biāo)度。

　　3.描點(diǎn)。

　　4.連線：連線要遵循三個(gè)原則，一條直線上要描上盡可能多的點(diǎn)；其余的點(diǎn)要均勻分布兩側(cè)；離描線太遠(yuǎn)的點(diǎn)直接去掉。遵循這種連線原則處理數(shù)據(jù)，與多次測量取平均值殊途同歸(但由于去掉偶然誤差過大的數(shù)據(jù)點(diǎn)。使得結(jié)果比平均值法更加精確些)。 5.注明圖像的名稱、制圖時(shí)間及其他說明：中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)運(yùn)用圖像法，一般情況下會(huì)得出y=kx+b形式的一次函數(shù)關(guān)系，即結(jié)果是一條直線(一次函數(shù)擬合)，圖線畫出后，可以用圖線與坐標(biāo)軸上的截距求出相應(yīng)的物理量，也可以用圖線的斜率或者用圖線圍成的面積求出相應(yīng)物理量，還可以用圖線反應(yīng)一定的物理規(guī)律。如果描出的數(shù)據(jù)點(diǎn)連成了一條曲線。則應(yīng)變換物理量，最終要得到一條直線(一次函數(shù))。如，在驗(yàn)證“牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，在研究“外力一定時(shí)物體的加速度和物質(zhì)的質(zhì)量之間的關(guān)系”時(shí)，假若a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，連接各數(shù)據(jù)點(diǎn)后得到一條曲線，實(shí)驗(yàn)結(jié)論就不會(huì)精確；但若以1／m為橫坐標(biāo)軸，連接各數(shù)據(jù)點(diǎn)則基本上可以畫出一條過原點(diǎn)的直線，即得出正確的結(jié)論：外力一定時(shí)，物體的加速度a與物體的質(zhì)量m成反比，即物體的加速度a與物體的質(zhì)量m的倒數(shù)成正比。通過變換，完成了化曲線為直線，更直觀、快捷地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　四、直接比較法

　　在做一些物理實(shí)驗(yàn)時(shí)。物理量之間的關(guān)系只需要定性地去確定，或把實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較則可求出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，都可以采用直接比較法。如，在“互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成”實(shí)驗(yàn)中，可將實(shí)驗(yàn)中測得的合力與根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫出的平行四邊形對(duì)角線兩矢量的大小與方向進(jìn)行直接比較，就可以確定驗(yàn)證平行四邊形定則的目的是否已經(jīng)達(dá)到了。

　　五、計(jì)算機(jī)輔助處理數(shù)據(jù)

　　信息技術(shù)已被廣泛運(yùn)用到物理教學(xué)課堂上，也被廣大師生所接收，中學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平日益提高，已能熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)記錄與處理數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)的圖像進(jìn)行分析等。計(jì)算機(jī)中的Excel軟件功能非常強(qiáng)大，能夠進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)記錄與處理，還能畫出物理實(shí)驗(yàn)中比較實(shí)用的x-y散點(diǎn)圖，能夠進(jìn)行一次函數(shù)、冪函數(shù)以及擬合，求出相應(yīng)的函數(shù)系數(shù)，從而得出物理量的值。

　　總之，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)合理使用數(shù)據(jù)處理方法。這樣可以盡可能地減少學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差和過失誤差，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用正確的分析方法，同時(shí)使其學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確評(píng)估和描述。

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