在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的誤差意識(shí)

1、在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的誤差意識(shí)誤差是指測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異。它是一切測(cè)量活動(dòng)中都普遍存在的現(xiàn)象。了解一些測(cè)量的初步知識(shí)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的重要內(nèi)容。因此，盡量減小測(cè)量中的誤差，不僅是在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活中要解決的問題，也是在學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究中要注重培養(yǎng)的問題。當(dāng)然，對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象，誤差的要求也不同。對(duì)于初中學(xué)生，教師主要是要使學(xué)生具有減小誤差的意識(shí)，了解減小誤差的主要方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。從產(chǎn)生誤差的來源上看，它分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差（或隨機(jī)誤差）。系統(tǒng)誤差主要產(chǎn)生于測(cè)量工具的本身及測(cè)量原理、方法、步驟等因素，其特點(diǎn)是：在相同的測(cè)量條件下，各個(gè)測(cè)量值比

2、真實(shí)值都偏大或都偏小；偶然誤差主要產(chǎn)生于實(shí)驗(yàn)條件及環(huán)境因素的變化，其特點(diǎn)是：測(cè)量原理及方法相同時(shí)，各次測(cè)量值較真實(shí)值偏大和偏小的幾率相同。在初中物理實(shí)驗(yàn)中，減小偶然誤差的主要方法是“多次測(cè)量取其平均值”，而減小系統(tǒng)誤差就要分析不同的產(chǎn)生原因采取相應(yīng)的辦法了，本文主要就“系統(tǒng)誤差”的產(chǎn)生和減小方法作一討論。一、儀器誤差：由測(cè)量工具本身的原因產(chǎn)生的誤差，主要有：1、示數(shù)誤差：由于測(cè)量工具本身的最小分度值較大或示數(shù)不準(zhǔn)確、刻度不均勻等而產(chǎn)生誤差。2、機(jī)構(gòu)誤差：由于測(cè)量工具的設(shè)計(jì)、制造等沒有達(dá)到理想的要求而產(chǎn)生的誤差。如天平的兩臂不相等；電流表本身的電阻不為零；電壓表本身的電阻不等于無窮大等。3、零位

3、誤差：測(cè)量前需要調(diào)零的工具未調(diào)零。如彈簧測(cè)力計(jì)、電流表、電壓表等使用前都應(yīng)調(diào)零。二、安裝誤差：是由于測(cè)量工具的安裝和使用不正確而產(chǎn)生的誤差。如用托里拆利實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量大氣壓時(shí)，玻璃管內(nèi)進(jìn)入了少量空氣；用溫度計(jì)測(cè)量液體溫度時(shí)，溫度計(jì)的玻璃泡接觸了容器壁；用電流表測(cè)量電流或用電壓表測(cè)量電壓時(shí)，選擇的量程過大等。三、環(huán)境誤差：由于測(cè)量工具使用的環(huán)境條件與使用時(shí)規(guī)定的條件不相符而產(chǎn)生的誤差。如測(cè)量電阻時(shí)溫度對(duì)電阻的影響等。四、方法誤差：由于測(cè)量的方法步驟或計(jì)算的方法不當(dāng)而產(chǎn)生的誤差。如用伏安法測(cè)電阻，電流表的內(nèi)接法或外接法產(chǎn)生誤差；測(cè)量固體和液體密度時(shí)，測(cè)量質(zhì)量和體積的方法不當(dāng)產(chǎn)生誤差等。五、操作誤差：

4、由于觀察者先天缺陷或觀察位置不對(duì)而產(chǎn)生的誤差（也稱人為誤差）。如讀溫度計(jì)示數(shù)時(shí)，視線沒有與液面平齊或示數(shù)還沒有穩(wěn)定就讀數(shù)等。 誤差理論是比較復(fù)雜的理論體系，對(duì)于初中學(xué)生沒有必要系統(tǒng)掌握，但作為物理教師就必須具備有關(guān)的知識(shí)了，并且在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生：讓學(xué)生有減小誤差的意識(shí)；在測(cè)量活動(dòng)中了解誤差產(chǎn)生的主要原因；能在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下，知道減小這些誤差的主要方法。案例：“測(cè)量液體和固體的密度”一、測(cè)量液體密度：1、測(cè)量原理：=m/v2、實(shí)驗(yàn)步驟：將天平放置在水平臺(tái)上后調(diào)節(jié)天平平衡（游碼要移到天平橫梁標(biāo)尺的零刻度線處）；再把裝有一定量的待測(cè)液體的燒杯放在天平左盤，測(cè)出其總質(zhì)量m1；將燒

5、杯中的待測(cè)液體倒入一部分至量筒中，測(cè)出燒杯和剩余液體的總質(zhì)量m2;讀出量筒中的液體體積v.3、液體密度計(jì)算表達(dá)式：=（m1 m2）/v4、系統(tǒng)誤差簡(jiǎn)析：本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量工具分別有“天平”和“量筒”。由于測(cè)量工具本身的原因而產(chǎn)生的誤差如“示數(shù)誤差”、“機(jī)構(gòu)誤差”、“零位誤差”在本實(shí)驗(yàn)中都有可能存在。在實(shí)驗(yàn)中教師主要應(yīng)強(qiáng)調(diào)：、使用天平前先要將天平放在水平臺(tái)上，再將游碼移到橫梁標(biāo)尺的零刻度線處，最后要調(diào)節(jié)天平橫梁平衡。例如：如果在使用前沒有將游碼移到橫梁標(biāo)尺的零刻度線處，會(huì)使測(cè)量值比真實(shí)值偏大。、使用天平時(shí)，被測(cè)物體放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤。如果放置錯(cuò)誤可能會(huì)使測(cè)量值偏小。本實(shí)驗(yàn)容易引起的“

6、方法誤差”主要是測(cè)量方法的設(shè)計(jì)。合理的方法如前所述，否則會(huì)產(chǎn)生如下結(jié)果：、如果先測(cè)量空燒杯質(zhì)量，再測(cè)液體和燒杯總質(zhì)量，最后將燒杯中的液體全部注入到量筒中測(cè)液體體積。此方案因燒杯中總會(huì)附著有少量的液體而使測(cè)出的體積偏小，液體密度的計(jì)算結(jié)果偏大。、如果測(cè)出空燒杯質(zhì)量后，先在量筒中測(cè)出液體體積，再將量筒中的液體全部注入燒杯中測(cè)液體和燒杯總質(zhì)量，會(huì)由于量筒中總會(huì)附著有少量的液體，會(huì)使所測(cè)液體的質(zhì)量偏小，由公式計(jì)算出的液體密度偏小。本實(shí)驗(yàn)容易產(chǎn)生的“操作誤差”也是要特別注意的：、讀天平示數(shù)時(shí)應(yīng)將天平右盤中的砝碼質(zhì)量加上游碼所對(duì)刻度值，否則質(zhì)量讀數(shù)偏??；讀取游碼示數(shù)時(shí)，視線要以游碼左側(cè)邊為準(zhǔn)，不能以游碼右

7、側(cè)邊為準(zhǔn)讀數(shù)，否則會(huì)使讀數(shù)偏大。、讀量筒中液體體積時(shí)，必須先觀察清楚量筒上的分度值，即每大格和每小格表示的數(shù)值；注入被測(cè)液體后要將量筒放在水平臺(tái)上；視線要與液體表面平齊，如果是凸形液面，視線與液面頂部平齊，如果是凹形液面，視線與液面底部平齊。上述操作如有不當(dāng)，會(huì)使所測(cè)體積偏大或偏小。二、測(cè)量固體的密度：.本實(shí)驗(yàn)原理及容易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因與測(cè)量液體密度基本相同，在此不再重復(fù)，但“方法誤差”方面，根據(jù)被測(cè)固體的不同特點(diǎn)，也應(yīng)合理設(shè)計(jì)相應(yīng)的不同測(cè)量方法，現(xiàn)就此作一簡(jiǎn)要分析。測(cè)量固體體積通常采用“排水法”。其原理是：當(dāng)物體浸沒在水中時(shí)，物體排開的水的體積等于物體的體積，即：v排=v物。在實(shí)際測(cè)量中，

8、可能出現(xiàn)的情況主要有：1、被測(cè)物體密度小于水的密度時(shí)，物體放入水中后會(huì)漂浮在水面上，此時(shí) v排v物 。對(duì)此可設(shè)計(jì)為：找一個(gè)適當(dāng)大小的金屬塊，先用排水法測(cè)出該金屬塊的體積；再用細(xì)線把金屬塊和被測(cè)固體連在一起，再用排水法測(cè)出它們的總體積，最后計(jì)算出被測(cè)固體體積。當(dāng)然也可把水換成密度較小的其它液體。2、被測(cè)物體具有明顯的吸水性。物體因吸水而使物體被測(cè)體積偏小。我在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生討論其測(cè)量方法，學(xué)生提出了多種設(shè)計(jì)方案：如在物體表面涂上一層膠水；測(cè)量物體體積之前先將物體浸入到水中“吸飽”等等。3、被測(cè)物體會(huì)溶解于水或與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如測(cè)量“巧克力”的密度時(shí)，巧克力會(huì)溶解于水；測(cè)量金屬鈉的密度時(shí)，鈉會(huì)與水

9、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。上述情況下就要根據(jù)物質(zhì)的不同化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)囊后w或用其它方法測(cè)量物體體積，如可以把鈉塊浸入到煤油中測(cè)量體積。上述一些特殊情況就需要一些特殊的測(cè)量方法，否則，不僅產(chǎn)生的“方法誤差”較大，并且可能根本不能測(cè)出物體的密度。在測(cè)量的“方法誤差”方面，測(cè)量的原理是否科學(xué)合理也是需要考慮的問題。在上述案例中，測(cè)量物質(zhì)密度的原理都是：=m/v,在初中階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了“壓強(qiáng)”、“浮力”等知識(shí)后，測(cè)量物質(zhì)密度的原理及方法是很多的，如：利用密度計(jì)可直接測(cè)量液體密度（原理是：物體漂浮條件及阿基米德原理）；利用連通器、已知液體、刻度尺等可測(cè)量未知液體密度（原理是：液體壓強(qiáng)平衡原理）；利用彈簧測(cè)力計(jì)、水、溢水杯、量筒等可測(cè)量固體密度（原理是：阿基米德原理）等等?？傊?，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，