淺議高中物理實(shí)驗數據處理方法的幾點(diǎn)研究論文

　　摘要：物理實(shí)驗測得的數據，必須經(jīng)過(guò)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)驗常用數據的處理方法進(jìn)行分析，以期對物理實(shí)驗教學(xué)有所幫助。

　　關(guān)鍵詞：高中 物理實(shí)驗 數據處理方法

　　實(shí)驗是物理學(xué)的重要組成部分，是物理教學(xué)不可缺少的環(huán)節。但學(xué)生在實(shí)際操作與處理中。往往容易在實(shí)驗數據上出現錯誤，究其原因是學(xué)生沒(méi)有牢固掌握數據處理的方法，不求甚解，一知半解，更不用說(shuō)觸類(lèi)旁通了。根據我的教學(xué)經(jīng)驗，提出幾種處理方法。

　　一、平均法

　　平均法是指對待測物理量進(jìn)行很多次的測量，把測量的值相加再除以測量次數，或把每一次的測量值用固定的算式分別進(jìn)行計算再求出結果，再把結果相加除以測量次數，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：每一次的測量因為多方面的因素都會(huì )不一樣，測量值偏大或偏小，但其偏大或偏小的機會(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(shuō)服性。

　　2.數據的處理

　　(1)如果所求的結果是經(jīng)過(guò)直接測量所得，應使用平均法。如“測定金屬電阻率”的實(shí)驗，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果，其平均值就是最后的直徑。

　　(2)如果所求的結果不能經(jīng)過(guò)直接測量得出，則要依據其實(shí)驗的原理多次進(jìn)行計算待測物理量的值，最終結果要把多次測量的物理量的值相加得出平均值�！坝脝螖[測重力加速度”是個(gè)很典型的實(shí)驗，求單擺周期的步驟如下：把單擺往一個(gè)方向拉開(kāi)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計算得出小球完成一次全振動(dòng)的周期，這個(gè)步驟重復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(guò)若干次描點(diǎn)、頻閃照相、用打點(diǎn)計時(shí)器打點(diǎn)等記錄形式，直觀(guān)形象地顯現實(shí)驗結果的方法。如，在進(jìn)行“平拋物體的運動(dòng)”這個(gè)實(shí)驗時(shí)，可以用頻閃照相的方式記錄小球的運動(dòng)軌跡；在進(jìn)行“勻變速直線(xiàn)運動(dòng)”實(shí)驗時(shí)，用打點(diǎn)計時(shí)器記錄運動(dòng)情況。在使用描跡法時(shí)，以下幾個(gè)方面要高度注意：

　　1.在結果出來(lái)之前，應仔細觀(guān)察、分析結果，去掉誤差太大的數值。若中間出現個(gè)別的點(diǎn)偏離正常位置很遠，有可能是偶然因素導致，應舍棄該點(diǎn)再重復進(jìn)行實(shí)驗，分析記錄結果。如，在“勻變速直線(xiàn)運動(dòng)”的實(shí)驗中進(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)一般去掉前面相對密集的點(diǎn)，在后面找出一個(gè)點(diǎn)作為開(kāi)始的點(diǎn)。

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

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

　　三、圖像法

　　圖像法因其直觀(guān)、形象、容易操作的特點(diǎn)被廣泛應用于物理實(shí)驗中，又被稱(chēng)為作圖法，顧名思義是指在坐標紙上把實(shí)驗數據之間的對應關(guān)系連成圖線(xiàn)，由圖線(xiàn)得出相應物理量之間的關(guān)系，并由此進(jìn)一步得出實(shí)驗結果。用圖像法處理實(shí)驗數據的步驟如下：

　　1.將測量的數據列表歸類(lèi)整理。

　　2.在坐標紙上以相應的物理量為橫軸、縱軸建立坐標系，并定出標度。

　　3.描點(diǎn)。

　　4.連線(xiàn)：連線(xiàn)要遵循三個(gè)原則，一條直線(xiàn)上要描上盡可能多的點(diǎn)；其余的點(diǎn)要均勻分布兩側；離描線(xiàn)太遠的點(diǎn)直接去掉。遵循這種連線(xiàn)原則處理數據，與多次測量取平均值殊途同歸(但由于去掉偶然誤差過(guò)大的數據點(diǎn)。使得結果比平均值法更加精確些)。 5.注明圖像的名稱(chēng)、制圖時(shí)間及其他說(shuō)明：中學(xué)物理實(shí)驗運用圖像法，一般情況下會(huì )得出y=kx+b形式的一次函數關(guān)系，即結果是一條直線(xiàn)(一次函數擬合)，圖線(xiàn)畫(huà)出后，可以用圖線(xiàn)與坐標軸上的截距求出相應的物理量，也可以用圖線(xiàn)的斜率或者用圖線(xiàn)圍成的面積求出相應物理量，還可以用圖線(xiàn)反應一定的物理規律。如果描出的數據點(diǎn)連成了一條曲線(xiàn)。則應變換物理量，最終要得到一條直線(xiàn)(一次函數)。如，在驗證“牛頓第二定律”的實(shí)驗中，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，m為橫坐標，連接各數據點(diǎn)后得到一條曲線(xiàn)，實(shí)驗結論就不會(huì )精確；但若以1／m為橫坐標軸，連接各數據點(diǎn)則基本上可以畫(huà)出一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，即得出正確的結論：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的倒數成正比。通過(guò)變換，完成了化曲線(xiàn)為直線(xiàn)，更直觀(guān)、快捷地得出實(shí)驗結果。

　　四、直接比較法

　　在做一些物理實(shí)驗時(shí)。物理量之間的關(guān)系只需要定性地去確定，或把實(shí)驗結果與標準值進(jìn)行比較則可求出實(shí)驗結論，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)驗中，可將實(shí)驗中測得的合力與根據實(shí)驗畫(huà)出的平行四邊形對角線(xiàn)兩矢量的大小與方向進(jìn)行直接比較，就可以確定驗證平行四邊形定則的目的是否已經(jīng)達到了。

　　五、計算機輔助處理數據

　　信息技術(shù)已被廣泛運用到物理教學(xué)課堂上，也被廣大師生所接收，中學(xué)生的計算機水平日益提高，已能熟練運用計算機記錄與處理數據，對數據的圖像進(jìn)行分析等。計算機中的Excel軟件功能非常強大，能夠進(jìn)行大量的數據記錄與處理，還能畫(huà)出物理實(shí)驗中比較實(shí)用的x-y散點(diǎn)圖，能夠進(jìn)行一次函數、冪函數以及擬合，求出相應的函數系數，從而得出物理量的值。

　　總之，在高中物理實(shí)驗教學(xué)中引導學(xué)生學(xué)會(huì )合理使用數據處理方法。這樣可以盡可能地減少學(xué)生在實(shí)驗中的系統誤差和過(guò)失誤差，指導學(xué)生運用正確的分析方法，同時(shí)使其學(xué)會(huì )對實(shí)驗結果的正確評估和描述。

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