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淺議高中物理實驗數(shù)據(jù)處理方法的幾點研究論文
摘要：物理實驗測得的數(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。就高中物理實驗常用數(shù)據(jù)的處理方法進行分析，以期對物理實驗教學(xué)有所幫助。
關(guān)鍵詞：高中 物理實驗 數(shù)據(jù)處理方法
實驗是物理學(xué)的重要組成部分，是物理教學(xué)不可缺少的環(huán)節(jié)。但學(xué)生在實際操作與處理中。往往容易在實驗數(shù)據(jù)上出現(xiàn)錯誤，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，提出幾種處理方法。
一、平均法
平均法是指對待測物理量進行很多次的測量，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行計算再求出結(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：每一次的測量因為多方面的因素都會不一樣，測量值偏大或偏小，但其偏大或偏小的機會與程度往往均等，所以需要進行多次測量，再求其平均值，這樣的測量值才會更真實、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”的實驗，在測定金屬絲的直徑d時，用“螺旋測微器”在金屬絲的三個不同點上分別進行測量，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)其實驗的原理多次進行計算待測物理量的值，最終結(jié)果要把多次測量的物理量的值相加得出平均值�！坝脝螖[測重力加速度”是個很典型的實驗，求單擺周期的步驟如下：把單擺往一個方向拉開一個小角度，讓小球順利擺動，這時測出單擺完成n(20-30)次全振動的時間t，用公式T=t／n計算得出小球完成一次全振動的周期，這個步驟重復(fù)3次，用公式T=(T1+T2+T1)／3算出平均值，即求出單擺的振動周期。
二、描跡法
描跡法是指通過若干次描點、頻閃照相、用打點計時器打點等記錄形式，直觀形象地顯現(xiàn)實驗結(jié)果的方法。如，在進行“平拋物體的運動”這個實驗時，可以用頻閃照相的方式記錄小球的運動軌跡；在進行“勻變速直線運動”實驗時，用打點計時器記錄運動情況。在使用描跡法時，以下幾個方面要高度注意：
1.在結(jié)果出來之前，應(yīng)仔細觀察、分析結(jié)果，去掉誤差太大的數(shù)值。若中間出現(xiàn)個別的點偏離正常位置很遠，有可能是偶然因素導(dǎo)致，應(yīng)舍棄該點再重復(fù)進行實驗，分析記錄結(jié)果。如，在“勻變速直線運動”的實驗中進行紙帶選取的時候，首先多打出幾條紙帶，選擇打點最清楚的一條進行研究分析，分析時一般去掉前面相對密集的點，在后面找出一個點作為開始的點。
2.若要根據(jù)記錄的點進行描線，則應(yīng)描平滑的實線，并盡可能讓更多的記錄點通過平滑線或靠*平滑線，而且這些記錄點要在平滑線的兩側(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，實驗中記錄的點不能太少，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、容易操作的特點被廣泛應(yīng)用于物理實驗中，又被稱為作圖法，顧名思義是指在坐標紙上把實驗數(shù)據(jù)之間的對應(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，并由此進一步得出實驗結(jié)果。用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)的步驟如下：
1.將測量的數(shù)據(jù)列表歸類整理。
2.在坐標紙上以相應(yīng)的物理量為橫軸、縱軸建立坐標系，并定出標度。
3.描點。
4.連線：連線要遵循三個原則，一條直線上要描上盡可能多的點；其余的點要均勻分布兩側(cè)；離描線太遠的點直接去掉。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。使得結(jié)果比平均值法更加精確些)。 5.注明圖像的名稱、制圖時間及其他說明：中學(xué)物理實驗運用圖像法，一般情況下會得出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，在驗證“牛頓第二定律”的實驗中，在研究“外力一定時物體的加速度和物質(zhì)的質(zhì)量之間的關(guān)系”時，假若a為縱坐標，m為橫坐標，連接各數(shù)據(jù)點后得到一條曲線，實驗結(jié)論就不會精確；但若以1／m為橫坐標軸，連接各數(shù)據(jù)點則基本上可以畫出一條過原點的直線，即得出正確的結(jié)論：外力一定時，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、快捷地得出實驗結(jié)果。
四、直接比較法
在做一些物理實驗時。物理量之間的關(guān)系只需要定性地去確定，或把實驗結(jié)果與標準值進行比較則可求出實驗結(jié)論，都可以采用直接比較法。如，在“互成角度的兩個共點力的合成”實驗中，可將實驗中測得的合力與根據(jù)實驗畫出的平行四邊形對角線兩矢量的大小與方向進行直接比較，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(shù)據(jù)
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(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的圖像進行分析等。計算機中的Excel軟件功能非常強大，能夠進行大量的數(shù)據(jù)記錄與處理，還能畫出物理實驗中比較實用的x-y散點圖，能夠進行一次函數(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，在高中物理實驗教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會合理使用數(shù)據(jù)處理方法。這樣可以盡可能地減少學(xué)生在實驗中的系統(tǒng)誤差和過失誤差，指導(dǎo)學(xué)生運用正確的分析方法，同時使其學(xué)會對實驗結(jié)果的正確評估和描述。
參考文獻：
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