童秀平

本文簡單闡述了高中階段的誤差理論，將誤差理論以及不確定度做了區(qū)分。從實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)定以及實(shí)驗(yàn)操作等方面，分析高中物理實(shí)驗(yàn)中，誤差知識(shí)的作用以及應(yīng)用。誤差知識(shí)是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要組成部分，對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)課來說，誤差知識(shí)在其中的應(yīng)用，直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。希望本文的研究對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課的開展是有促進(jìn)作用的。

1 前言

在高中的物理實(shí)驗(yàn)課上，一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，而數(shù)據(jù)處理需要有誤差理論的指導(dǎo)，但是系統(tǒng)的誤差理論對(duì)高中生來說是比較抽象化的一個(gè)概念，高中階段對(duì)誤差理論展開教學(xué)是有一定難度的，而且在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)授課中，教師對(duì)誤差展開分析是容易與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)的，這樣高中生對(duì)一些概念就會(huì)出現(xiàn)理解不足的問題，但是在物理實(shí)驗(yàn)課上，誤差知識(shí)的重要性是不可忽視的，誤差分析可以對(duì)實(shí)驗(yàn)展開誤差糾正，對(duì)提升高中生的物理能力是有重要意義的。

2 誤差理論與不確定度的關(guān)系

誤差理論要想在物理實(shí)驗(yàn)課上展開應(yīng)用，就要對(duì)誤差以及不確定度兩個(gè)重要的概念進(jìn)行區(qū)分。誤差可以被確定，是因?yàn)樵谑艿綔y量精度限制的情況下，任何的測量方式都是有一定的不確定性，會(huì)出現(xiàn)誤差范圍，這其實(shí)是程度值。不確定度則是要經(jīng)過計(jì)算，是估算值。誤差理論多強(qiáng)調(diào)的是得到誤差值，不確定度則是誤差的離散分布。誤差的存在是有一定客觀性的，不確定度，則是要經(jīng)過計(jì)算和分析，受到人為的影響，實(shí)驗(yàn)分析以及計(jì)算處理。對(duì)分散性會(huì)有一定的影響，所以不確定度并不能代表誤差大小。

二者的歸屬是有明顯區(qū)別的，又有著一定的內(nèi)在聯(lián)系，是因?yàn)檎`差的客觀存在，讓不確定度這個(gè)概念出現(xiàn)，這樣誤差從一個(gè)客觀的存在，成為了可以進(jìn)行人為估算的評(píng)價(jià)體系，不確定度成為人們對(duì)誤差進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種方式，借助不確定度的分析，可以對(duì)誤差的來源、性質(zhì)以及種類進(jìn)行確定，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)的條件以及過程進(jìn)行改善。借助不確定性對(duì)誤差展開分析，也是借助誤差對(duì)不確定度進(jìn)行指導(dǎo)。

3 誤差知識(shí)在高中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

3.1 運(yùn)用誤差理論判定實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在物理實(shí)驗(yàn)課上，誤差有系統(tǒng)誤差以及偶然誤差的區(qū)別，因?yàn)楦鞣矫嬖虻南拗疲瑹o誤差成為一個(gè)理想中的實(shí)驗(yàn)效果，現(xiàn)實(shí)中是無法完全消除誤差的，測量的結(jié)果多少會(huì)有誤差，這是客觀存在的。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)候，對(duì)于已經(jīng)了解到的系統(tǒng)誤差，要采用合理的手段，對(duì)誤差進(jìn)行消除或者縮小，若是條件無法實(shí)現(xiàn)，誤差無法進(jìn)行糾正以及消除，誤差分析就需要確定結(jié)果的可靠性。若是數(shù)據(jù)結(jié)果超過了范圍，就需要對(duì)計(jì)算的方法展開檢查，并對(duì)實(shí)驗(yàn)操作展開評(píng)判，借助誤差理論，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，從而確定出誤差的大小，將其中的主次關(guān)系分清楚。最終可以確定一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果范圍。若是對(duì)誤差分析忽視，知識(shí)簡單進(jìn)行操作分析，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。在物理?shí)驗(yàn)課上誤差的存在是很廣泛的，要想讓誤差減小，就要對(duì)誤差的成因展開分析以及評(píng)判，找到物理實(shí)驗(yàn)課的主要矛盾以及次要矛盾，然后逐漸進(jìn)行解決。并注重對(duì)實(shí)驗(yàn)的步驟進(jìn)行判斷。不要自行改動(dòng)，讓誤差的來源混亂。

3.2 借助誤差理論配置實(shí)驗(yàn)方案以及設(shè)備

在物理實(shí)驗(yàn)課上，誤差可以幫助進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的配置。比如驗(yàn)證完全彈性碰撞以及非完全彈性碰撞，系統(tǒng)總動(dòng)量是否守恒。若是不計(jì)較摩擦阻力，導(dǎo)軌就需要完全水平，但是以人類現(xiàn)階段的技術(shù)水平，完全水平是無法做到的，導(dǎo)致摩擦力也是無法完全消除，在物理實(shí)驗(yàn)課上誤差是客觀存在的，若是對(duì)重力以及摩擦力進(jìn)行消除，就需要進(jìn)行人為的假設(shè)，在實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)軌進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬A斜，這樣可以做到，在物理實(shí)驗(yàn)課上，要對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證誤差處于限定的范圍，要對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行分配，保證誤差處于可控，導(dǎo)軌調(diào)節(jié)足夠合適，兩個(gè)滑塊就會(huì)更加接近勻速運(yùn)動(dòng)。因此借助誤差的理論，在物理實(shí)驗(yàn)課上可以對(duì)實(shí)驗(yàn)的方案進(jìn)行科學(xué)配置，對(duì)其中的設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，有助于得到更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也需要一定的基礎(chǔ)知識(shí)，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)原理深入了解。

3.3 偶然誤差和系統(tǒng)誤差的應(yīng)用

在物理實(shí)驗(yàn)課上多次測量計(jì)算平均值，這是最常用的減少偶然誤差的一種方法。但是這樣的方法還是有一定的不全面性，偶然誤差最主要的影響因素，還是實(shí)驗(yàn)誤差。但是實(shí)驗(yàn)誤差并不是容易察覺到的一些系統(tǒng)誤差，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以及方法，可以知道偶然誤差并不具備主導(dǎo)的作用，偶然誤差若是成為主導(dǎo)的因素，是因?yàn)榉椒▎我坏纫恍┎环蠈?shí)驗(yàn)規(guī)律的問題，或者是實(shí)驗(yàn)的條件并不符合相關(guān)規(guī)則，但是很多的物理實(shí)驗(yàn)課上，只能進(jìn)行一次測量，無法實(shí)現(xiàn)多次的測量，這樣就無法用常規(guī)的方法來對(duì)誤差進(jìn)行減少，儀器允許的誤差就需要進(jìn)行控制，這是對(duì)誤差進(jìn)行控制的一種手段。那么在物理實(shí)驗(yàn)課上，關(guān)于系統(tǒng)誤差，其實(shí)是可以進(jìn)行察覺以及控制的，偶然誤差則是有更多的不確定性，就要注重對(duì)細(xì)節(jié)上的調(diào)整。

4 結(jié)論

總之，在物理實(shí)驗(yàn)課上，誤差知識(shí)是非常重要的部分，關(guān)系到物理實(shí)驗(yàn)課是否可以順利開展，以及保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，誤差其實(shí)是客觀存在的，現(xiàn)階段在物理實(shí)驗(yàn)課上無法將誤差完全消除，但是可以采用一些合理的方法，讓誤差處于可接受的范圍內(nèi)，這樣可以讓物理實(shí)驗(yàn)課的開展更加有效，得到結(jié)果可以發(fā)揮出作用。

（作者單位：福建省漳州市華安一中）