在初中物理實驗教學中要注重培養(yǎng)學生的誤差意識

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

2、真實值都偏大或都偏??；偶然誤差主要產(chǎn)生于實驗條件及環(huán)境因素的變化，其特點是：測量原理及方法相同時，各次測量值較真實值偏大和偏小的幾率相同。在初中物理實驗中，減小偶然誤差的主要方法是“多次測量取其平均值”，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：由于測量工具本身的最小分度值較大或示數(shù)不準確、刻度不均勻等而產(chǎn)生誤差。2、機構誤差：由于測量工具的設計、制造等沒有達到理想的要求而產(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：測量前需要調(diào)零的工具未調(diào)零。如彈簧測力計、電流表、電壓表等使用前都應調(diào)零。二、安裝誤差：是由于測量工具的安裝和使用不正確而產(chǎn)生的誤差。如用托里拆利實驗裝置測量大氣壓時，玻璃管內(nèi)進入了少量空氣；用溫度計測量液體溫度時，溫度計的玻璃泡接觸了容器壁；用電流表測量電流或用電壓表測量電壓時，選擇的量程過大等。三、環(huán)境誤差：由于測量工具使用的環(huán)境條件與使用時規(guī)定的條件不相符而產(chǎn)生的誤差。如測量電阻時溫度對電阻的影響等。四、方法誤差：由于測量的方法步驟或計算的方法不當而產(chǎn)生的誤差。如用伏安法測電阻，電流表的內(nèi)接法或外接法產(chǎn)生誤差；測量固體和液體密度時，測量質(zhì)量和體積的方法不當產(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而產(chǎn)生的誤差（也稱人為誤差）。如讀溫度計示數(shù)時，視線沒有與液面平齊或示數(shù)還沒有穩(wěn)定就讀數(shù)等。 誤差理論是比較復雜的理論體系，對于初中學生沒有必要系統(tǒng)掌握，但作為物理教師就必須具備有關的知識了，并且在實驗教學中，教師應有意識地引導學生：讓學生有減小誤差的意識；在測量活動中了解誤差產(chǎn)生的主要原因；能在現(xiàn)有的實驗條件下，知道減小這些誤差的主要方法。案例：“測量液體和固體的密度”一、測量液體密度：1、測量原理：=m/v2、實驗步驟：將天平放置在水平臺上后調(diào)節(jié)天平平衡（游碼要移到天平橫梁標尺的零刻度線處）；再把裝有一定量的待測液體的燒杯放在天平左盤，測出其總質(zhì)量m1；將燒

5、杯中的待測液體倒入一部分至量筒中，測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、液體密度計算表達式：=（m1 m2）/v4、系統(tǒng)誤差簡析：本實驗中的測量工具分別有“天平”和“量筒”。由于測量工具本身的原因而產(chǎn)生的誤差如“示數(shù)誤差”、“機構誤差”、“零位誤差”在本實驗中都有可能存在。在實驗中教師主要應強調(diào)：、使用天平前先要將天平放在水平臺上，再將游碼移到橫梁標尺的零刻度線處，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尺的零刻度線處，會使測量值比真實值偏大。、使用天平時，被測物體放在天平的左盤，砝碼放在天平的右盤。如果放置錯誤可能會使測量值偏小。本實驗容易引起的“

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

7、側邊為準讀數(shù)，否則會使讀數(shù)偏大。、讀量筒中液體體積時，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；注入被測液體后要將量筒放在水平臺上；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，會使所測體積偏大或偏小。二、測量固體的密度：.本實驗原理及容易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因與測量液體密度基本相同，在此不再重復，但“方法誤差”方面，根據(jù)被測固體的不同特點，也應合理設計相應的不同測量方法，現(xiàn)就此作一簡要分析。測量固體體積通常采用“排水法”。其原理是：當物體浸沒在水中時，物體排開的水的體積等于物體的體積，即：v排=v物。在實際測量中，

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

9、發(fā)生化學反應。上述情況下就要根據(jù)物質(zhì)的不同化學性質(zhì)和物理性質(zhì)，選擇適當?shù)囊后w或用其它方法測量物體體積，如可以把鈉塊浸入到煤油中測量體積。上述一些特殊情況就需要一些特殊的測量方法，否則，不僅產(chǎn)生的“方法誤差”較大，并且可能根本不能測出物體的密度。在測量的“方法誤差”方面，測量的原理是否科學合理也是需要考慮的問題。在上述案例中，測量物質(zhì)密度的原理都是：=m/v,在初中階段，學生學習了“壓強”、“浮力”等知識后，測量物質(zhì)密度的原理及方法是很多的，如：利用密度計可直接測量液體密度（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、刻度尺等可測量未知液體密度（原理是：液體壓強平衡原理）；利用彈簧測力計、水、溢水杯、量筒等可測量固體密度（原理是：阿基米德原理）等等?？傊诔踔形锢韺嶒灲虒W中，