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淺議高中物理實(shí)驗數據處理方法的幾點(diǎn)研究論文

時(shí)間:2024-07-15 15:58:22 其他類(lèi)論文 我要投稿

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。

淺議高中物理實(shí)驗數據處理方法的幾點(diǎn)研究論文

  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。

  參考文獻:

  [1]劉本才.物理實(shí)驗數據的處理方法[J].實(shí)驗教學(xué)與儀器,2005(6).

  [2]李潮銳.實(shí)驗數據處理方法的合理選擇[J].實(shí)驗技術(shù)與管理.2006(4).

  [3]李潮銳.再談實(shí)驗數據處理方法的合理選擇[J].實(shí)驗技術(shù)與管理.2007(4).

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  [6]胡章芳,郭瑞紅.實(shí)驗數據處理方法的探討[J].重慶郵電學(xué)院學(xué)報:社會(huì )科學(xué)版,2004.

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