物理实验误差（通用12篇）
物理实验误差 篇1
测量值与真实值之间的差异称为误差.误差存在于一切测量之中, 而且贯穿测量过程的始终, 实验离不开测量, 误差是不可避免的, 但可以减小, 物理教师若能系统地领会减小实验误差的方法, 对提高实验教学的质量是大有裨益的.
按误差的性质和来源来分, 可分为系统误差和偶然误差.系统误差主要由仪器本身缺陷, 实验原理不完善和外界环境影响等所引起, 减小系统误差的方法主要有修正法、交换法、替代法、补偿法.
一、修正法
由于系统误差的存在, 就要对测量结果加以修正, 即测量结果要加上修正值 (修正值在数值上等于系统误差, 符合相反) 或在计算公式中加入修正项去消除该项系统误差.仪器的零值误差均采取修正值去处理.如, 伏安法测电阻时, 如果电流表外接, 而事先已知电压表的内阻RV, 即可对实验结果进行修正, 如果电压表和电流的读数分别为U和I, 则Rx=RVU/ (RVI-U) .
二、交换法
把测量对象的位置相互交换, 这样可以抵消装置结构不对称引起的误差, 如在使用等臂天平时, 复称法也是位置的交换, 以此消除天平的不等臂误差, 即将待测质量为m的物质先后放在天平的左、右盘, 相应地将质量m1, m2的砝码分别放在天平的左、右盘, 使天平先后两次处于平衡的状态, 可获知待测物体的质量为undefined, 当m1≈m2时, 则m≈1/2 (m1+m2) .
三、替代法
用一标准的已知量替代被测量, 并调整此标准量, 使整个测量系统恢复到替代前的状态, 则被测量等于标准量.替代法常用来消除系统误差, 前面消除天平两臂不等长造成的误差也可采用替代法, 将被称物体放在左盘, 向右盘加入沙子, 直至天平平衡, 从左盘把被称物拿出, 再加砝码直至天平再次平衡, 则砝码总质量即为被测物的质量, 采用伏安法测电阻一般有电流表内接和外接两种方式, 因为电流表、电压表并非理想电表, 所以无论电流表内接还是外接均不可避免系统误差的存在, 采用替代法可有效地减小误差, 即用电阻箱替代被测电阻来测定待测电阻的阻值.
四、补偿法
当系统受到某一作用时会产生某种效应, 在受到另一同类作用时, 又产生了另一种新效应, 两种效应互相抵消系统会回到原状态, 称为补偿.补偿法常用来减小系统误差.减小偶然误差的方法, 主要有累积法、平均值法、逐差法和图象法.
1.累积法.当待测量的数量级与测量仪器的误差较为接近, 而又无更精密的测量仪器时, 这时测量结果是不可信的.如何使用现有的仪器提高测量精度, 实验中常用累积法.这种方法的优点在于将测量宽度展延了若干倍, 增加了待测量的有效数字位数, 降低了测量值的相对误差.测一滴油酸的体积一张纸的厚度, 一根细铜丝的直径等均采用累积法.
2.平均值法.实验中经常采用多次测量取算术平均值, 这种方法贯穿于中学物理全部实验过程, 因为测量次数增多时, 正负误差几乎互相抵消, 多次测量平均值会更接近真实值, 误差较小, 在相同条件下对某一物理量进行多次的直接测量, 各次测量值的算术平均值就是最终的测量值, 若直接测量的物理量并非待测物理量 (最终结果) , 则应根据相关原理多次测量、多次计算待测物理量值, 再求算术平均值.如, 在用单摆测定重力加速度的实验中, 需要变更摆长, 重做几次实验, 计算出每次实验的重力加速度.最后, 求出几次实验得到的重力加速度的平均值, 即可看作本地区的重力加速度.
3.逐差法.逐差法的好处是各个数据都得了利用从而达到了正负偶然误差充分抵消的作用, 起到了增加测量次数, 减小误差的作用, 在测定弹簧的劲度系数实验中, 采用了逐差法.
4.图象法.作图描绘的过程实际上是根据图线的总趋势 (大部分数据的离散情况) , 对各实验数据进行修正, 而画出一条“平均线”的过程.偶然误差的影响被大大降低.如在伏安法测电阻和测定电源电动势和内阻实验中, 看测出多组数据, 作出U-I图象, 从图上得到的是R、ε和r的平均值, 其他还有T2-L图象, V-t图象, T2-c图象等.
物理实验误差 篇2
实验一 误差的基本概念 一、实验目的 通过实验熟悉 MATLAB 的基本操作，了解误差的定义及表示法、熟悉误差的来源、误差分类以及有效数字与数据运算。
二、实验原理 1、误差的基本概念：所谓误差就是测量值与真实值之间的差，可以用下式表示 误差=测得值-真值 绝对误差：某量值的测得值和真值之差为绝对误差，通常简称为误差。
绝对误差=测得值-真值 相对误差：绝对误差与被测量的真值之比称为相对误差，因测得值与真值接近，故也可以近似用绝对误差与测得值之比值作为相对误差。
相对误差=绝对误差/真值≈绝对误差/测得值 2、精度 反映测量结果与真值接近程度的量，称为精度，它与误差大小相对应，因此可以用误差大小来表示精度的高低，误差小则精度高，误差大则精度低。
3、有效数字与数据运算
含有误差的任何近似数，如果其绝对误差界是最末位数的半个单位，那么从这个近似数左方起的第一个非零的数字，称为第一位有效数字。从第一位有效数字起到最末一位数字止的所有数字，不论是零或非零的数字，都叫有效数字。
数字舍入规则如下：
①若舍入部分的数值，大于保留部分的末位的半个单位，则末位加 1。
②若舍去部分的数值，小于保留部分的末位的半个单位，则末位加 1。
③若舍去部分的数值，等于保留部分的末位的半个单位，则末位凑成偶数。即当末位为偶数时则末位不变，当末位为奇数时则末位加 1。
三、实验内容 1、用自己熟悉的语言编程实现对绝对误差和相对误差的求解。
实验程序：
实验结果：
2、按照数字舍入规则，用自己熟悉的语言编程实现对下面数据保留四位有效数字进行凑整。（保留四位有效数字可使用 matlab 控制运算精度函数 vpa）
实验程序：
实验结果：
原有数据 3.14159 2.71729 4.51050 3.21551 6.378501 舍入后数据
实验二 误差的基本性质与处理 一、实验目的 了解误差的基本性质以及处理方法 二、实验原理（1）算术平均值 对某一量进行一系列等精度测量，由于存在随机误差，其测得值皆不相同，应以全部测得值的算术平均值作为最后的测量结果。
1、算术平均值的意义：在系列测量中，被测量所得的值的代数和除以 n 而得的值成为算术平均值。
设 1l，2l，…,nl为 n 次测量所得的值，则算术平均值2 1...nin ill l lxn n
算术平均值与真值最为接近，由概率论大数定律可知，若测量次数无限增加，则算术平均值 x 必然趋近于真值0L。
iv il-x
il——第 i 个测量值，i = 1,2,...,;n
iv——il的残余误差（简称残差）
2、算术平均值的计算校核 算术平均值及其残余误差的计算是否正确，可用求得的残余误差代数和性质来校核。
残余误差代数和为：1 1n ni ii iv l nx 当 x 为未经凑整的准确数时，则有：1niiv0
1）残余误差代数和应符合：
当1niil= nx，求得的 x 为非凑整的准确数时，1niiv为零； 当1niil> nx，求得的 x 为凑整的非准确数时，1niiv为正；其大小为求 x 时的余数。
当1niil< nx，求得的 x 为凑整的非准确数时，1niiv为负；其大小为求 x 时的亏数。
2）残余误差代数和绝对值应符合：
当 n 为偶数时，1niiv 2nA;当 n 为奇数时，1niiv0.52nA 式中 A 为实际求得的算术平均值 x 末位数的一个单位。
（2）测量的标准差 测量的标准偏差称为标准差，也可以称之为均方根误差。
1、测量列中单次测量的标准差 22 2 21 2 1...nin in n 式中
n —测量次数（应充分大）
i —测得值与被测量值的真值之差 211niivn 2、测量列算术平均值的标准差：xn 三、实验内容：
对某一轴径等精度测量 8 次，得到下表数据，求测量结果。
序号 il/mm
iv/mm2/iv mm 1 2 3 4 5 24.674 24.675 24.673 24.676 24.6717 8 24.678 24.672 24.674
假定该测量列不存在固定的系统误差，则可按下列步骤求测量结果。
1、算术平均值 2、求残余误差 3、校核算术平均值及其残余误差 4、判断系统误差 5、求测量列单次测量的标准差 6、判别粗大误差 7、求算术平均值的标准差 8、求算术平均值的极限误差 9、写出最后测量结果 实验程序：
实验结果：
实验三
线性参数的最小二乘法处理 一、实验目的 最小二乘法原理是一种在多学科领域中获得广泛应用的数据处理方法。通过实验要求掌握最小二乘法基本原理、正规方程以及组合测量的最小二乘法处理办法。
二、实验原理 （1）测量结果的最可信赖值应在残余误差平方和为最小的条件下求出，这就是最小二乘法原理。即 2 2 2 21 2...[ ]nv v v v =最小（2）正规方程 最小二乘法可以将误差方程转化为有确定解的代数方程组（其方程式的数目正好等于未知数的个数），从而可求解出这些未知参数。这个有确定解的代数方程组称为最小二乘法估计的正规方程。
（3）精度估计 为了确定最小二乘估计量1 2, ,...,tx x x的精度，首先需要给出直接测量所得测量数据的精度。测量数据的精度也以标准差 来表示。因为无法求得 的真值，只能依据有限次的测量结果给出 的估计值，所谓精度估计，实际上是求出估计值。
（4）组合测量是通过直接测量待测参数的各种组合量，然后对这些测量数据进行处理，从而求得待测参数的估计量，并给出其精度估计。
三、实验内容 如下图所示已知直接测量刻线的各种组合量，要求检定刻线 A、B、C、D 间距离1x、2x、3x，测量数据的标准差以及估计量的标准差。
（1）
1x
2x
3x
A
B
C
D
6l
4l
1l
2l
3l
5l 1l=2.018mm
2l=1.986mm
3l=2.020mm 4l= 4.020mm
5l=3.984mm
6l=6.030mm 实验程序：
减少实验误差 促进概念形成 篇3
《机械摆钟》是教科版小学科学五年级下册《时间的测量》单元的第5课。该课设计有两个活动：一是观察摆钟，测量摆钟的摆每分钟摆动的次数；二是动手制作一个单摆并观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数。上述两个活动看似简单，但教师要真正实施起来却非易事。第一，材料准备上很难找到机械摆钟，学生就会缺少直观感知的机会，第一个实验也就无法进行。为此笔者充分利用网络资源，找了一个flash版的机械摆钟，经测试钟摆的摆速正好是每秒摆一次，十分精确。这对“钟摆每分钟摆动的次数是相同的，都是60次，一秒钟正好摆动一次。”这个科学概念的形成起了决定性的作用。第二，小组做单摆实验时，学生间合作的默契程度和操作的规范化将给学生带来严峻的考验。考虑到农村学校的实际情况，要借齐这么多秒表是很困难的，但缺少秒表就无法计时。于是，笔者下载了一个秒表程序，采取教师统一计时，学生分时段默数来开展实验。
【出现误差】
以下是其中的一个教学片段。
“马老师给大家计时，每隔10秒我会拍一下手。请大家安排好谁数第一个10秒，谁数第二个10秒……安排好了吗？”各小组示意已分工明确。“那怎么数，什么时候数呢？”“请注意每个同学都是从1开始数的，当老师喊开始时，数第一个10秒的同学开始数数，听到老师的掌声为止，这时数第二个10秒的同学开始数摆，直到再次响起掌声……”“大家都明白了吗？”学生示意已明了。接下去师生共同合作完成实验。在汇报交流阶段，发现12个小组中有7组的数据存在着误差，其中4组存在较大误差。误差最大小组的实验记录如下：
基于以上情况，导致最后“同一个摆在连续摆动过程中，相同时间内摆动的次数是相同的”这一科学概念的提出显得十分牵强。
【思考分析】
为什么误差会这么大呢？课后仔细分析，我觉得以下几点可能是误差产生的主要原因。
1.实验前的指导不够细致。
（1）对数数的方法没有做深一步研究。
教师口头讲述让各组员从1开始数，且强调数数的时刻。看起来很简单，部分学生其实是一知半解的，做起来就不简单了。数数的学生之间配合不默契，产生较大误差。现在想来，只要呈现下图，再向学生讲解即可。
这样比较直观，学生更容易理解数数的方法。另外，教师对数数是否发出声音欠明确。学生习惯于发声数数，这时若声音较杂，各组有可能会相互干扰，使数据失真。所以不如改为默数，提高实验数据的真实性。
（2）缺乏必要的演示。
实验前引导学生设计了探究方案，交代了实验要求。在没有进行演示的情况下，就让学生开始探究，由于操作的不规范和学生间配合不默契，导致实验数据产生较大误差。其实这时学生对实验的要求、方法还是有点模糊的。教师可以请一个小组上台示范一次，然后请他们谈谈感受。或者让各组尝试一次，体验一下，以便他们做出必要的调整。
2.没有进行多次重复实验。
本课教学目标在情感态度价值观方面明确有一条，要求学生“理解重复实验的意义”。教材对测量摆钟的摆每分钟摆动的次数明确提出了观察3次的要求，而对“观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数”并未明确观察的次数，笔者在第一次上课时就让学生只做了一次，实验数据存在着很大的偶然性，这为较大误差的产生埋下了伏笔。
【再次实践】
找到误差产生的原因，笔者对教学过程作了些调整。实验的结果显示实验数据的误差减少了很多，但误差还是不可以避免，它的产生可能是操作上的细节处理，也可能是读数时的取舍偏差。误差的存在是合理的，我们能做的就是尽量减少误差。在误差存在的情况下，学生很难说出“相同”二字，期盼学生主动提出“同一个摆在连续摆动过程中，相同时间内摆动的次数是相同的”这一科学概念似乎又是那么遥远。个人认为不如降低要求，先让学生通过实验得出“同一个摆在连续摆动过程中，相同时间内摆动的次数是非常接近的”这一不完善的概念。然后教师向学生出示科学概念，顺便简单阐述次数不同的原因是误差所致。这样学生会正视误差，从另一个高度重新审视科学概念的形成。
【小结提升】
科学概念的建构固然重要，但是，在探究过程中树立正确科学的态度更不容忽视。培养学生良好的科学学习品格比掌握科学概念更加重要。所以，我们应该分清更多的“是”和“不是”，反思自己在引领学生建构科学概念的教学活动中，是否存在对学生科学态度的形成具有负面影响的不当行为，是否有意识地强化学生用科学的态度去探究。我坚信，只有树立良好的科学学习品格的学生，才是最具有科学发展潜力的。
【名师点评】
我们许多反思的内容都集中在教学过程中的某一问题，有的是整个教学过程的反思，就像我们平时的教学评课。马基法老师从我们实验中不可避免的误差入手，着眼点很独特。确实在实验过程中绝对避免不了误差的产生，但通过我们的努力可以减小误差，减小误差就可以提高实验的准确性。由于实验材料的限制，特别是我们农村的学校实验材料有些更是捉襟见肘，在缺少、代替的情况下，我们小学科学课里有些实验存在着较大的误差，如何减小误差，使实验结论更趋科学性，更能帮助学生建立科学概念呢？这确实是我们值得思考的。但对于我们的学生来说，如何让学生接受误差，也确实有一点难度，马老师在最后的反思与后续的设计过程中，也考虑到了这一点，让学生在心甘情愿下正视误差的存在，从另一个高度重新审视科学概念的形成，从而在探究过程中树立学生正确的科学态度，养成良好的科学学习品格，我想这也正是这篇反思的闪光点所在吧！
我认为一个教学片段、一堂课、一个阶段的教学都可以进行反思，甚至一句话、一个动作、一个眼神都能引发我们反思。教学反思促进教师的教学工作、学生的发展。同时，也促进教师的专业化成长，在反思中收获成功，在反思中自我成长，让我们学会反思，从反思开始，成为一名科研型教师。
物理实验误差及其分析处理 篇4
一、实验误差的产生
误差是客观存在的，但误差有大与小之别，我们只有知道误差的产生、变大或减小的原因，才能在实验中尽可能地减小误差。从误差产生的来源看，误差可分系统误差和偶然误差。
例1.弹簧测力计测量时的误差分析
1. 偶然误差
弹簧测力计测量读数时，经常出现有时读数偏大，有时读数又可能偏小，每次的读数一般不等，这就是测量中存在的偶然误差。
2. 系统误差
首先，从测力计的设计上看，在制作刻度时，都是按向上拉设计的，此时弹簧受自重而伸长。因此向上拉使用时，弹簧的自重对测量没有影响，此时误差最小。当我们水平使用时，弹簧的自身重力竖直向下，而弹簧水平放置，此时弹簧自重不会使弹簧长度发生变化。与竖直向上使用对比，弹簧长度略短，指针没有指在零刻度线上。这时，使用误差增大，测量值略小于真实值(但由于变化不大可以忽略不计)。当我们竖直向下用力使用时，弹簧由于自身重力影响而变短，与竖直向上使用相比指针偏离零刻度底线较远，这时使用误差较大，测量值比真实值小得多。我们在使用时必须进行零点矫正。
二、实验误差的减小
在对误差进行分析研究确定其产生来源和所属类型后，可采用适当的方法对系统误差加以限制或减小，使测得值中的误差得到抵消，从而消弱或减小误差对结果的影响。
1. 偶然误差的控制
(1）测量中读数误差的控制
测量仪器的读数规则是：测量误差出现在哪一位，读数就应读到哪一位，一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置。
(2）数据处理过程中测量误差的控制
数据处理问题的各个方面都是与测量误差问题密切相关的，总的原则是：数据处理不能引进“误差”的精确度，但也不能因为处理不当而引进“误差”来，要充分利用和合理取舍所得数据，得出最好的结果来，数据处理过程中应注意以下几点。
(1) 在运算中要适当保留有效数字。
(2) 多次测量后的数据要参照一定的判断决定是否全部数据都保留。
(3) 用作图法处理数据时，要注意图纸大小的选择，等等。
2. 系统误差的控制
(1）通过更科学的实验设计来减小系统误差。
不科学的或者不恰当的实验设计会导致较大的难以忽略的系统误差。反之，一个科学的实验设计则能有效减少系统误差。
(2）实验操作进程中减小测量误差。
(1) 仪器的调整和调节。仪器要调整达到规定的设计技术指标，如光具座、天平和电表的灵敏度等。计测仪表要定期校准到它的偏离对实验结果所造成的影响可以忽略不计。
(2) 实验条件的保证。必须保证实验的理论设计和仪器装置所要求的实验条件。
(3) 仪表的选用。如选用大量程的档去测量小量值，仪表的偏转只占整个量程中的一小部分，这就会导致相对误差变大或者是使用这种等级的仪表是浪费的。
(4) 测量安排。要从测量误差的角度来考虑。有的关键量要进行多次测量，还要想方设法从各个角度去把它测准;可以多测一些容易测准的量，消去一个或几个不易测准的量。有时，在测量步骤的安排上作适当的考虑也可以减小误差，如有的量在实验过程中是随机起伏的，有的量则是定向漂移的，都可以在测量中作出一定的安排来减小误差。
(3）通过测量后的理论计算提供修正值来减小实验系统误差。
有些实验在现有实验条件下已很难有大的改进，那么这类实验就可以通过理论计算提供修正值从而达到减少系统误差的目的。
例2.伏安法测电阻系统误差的减小
伏安法测电阻中因电流表分压和电压表分流产生的系统误差可以通过电路的设计来减小。
误差是物理实验中不可或缺的重要内容，不少重要的发现均是通过对误差来源和大小仔细分析后得来的。限于初中生的能力，我们不应要求他们掌握更难的误差处理，但让学生对实验误差及其分析有初步的了解，不仅可以使学生对实验有更深刻的认识，而且可以促进学生的学习思考，以对实验误差进行有效的控制，培养基本实验素养。
摘要：物理实验离不开对物理量进行测量。由于测量仪器、实验条件、测量方法与人为因素的局限, 测量是不可能无限精确的, 测量结果与客观存在的真值之间总有一定的差异, 也就是说总是存在着测量误差。本文分析了实验误差产生原因, 以及如何分析实验误差, 从而来减小实验误差。
关键词：物理实验,实验误差,分析,处理
参考文献
[1]洪云, 周平.浅谈师专物理实验教学中的素质教育.
测量密度实验中的误差分析 篇5
在初中物理学习中，“密度”这一知识点既是重点也是难点，在社会生活及现代科学技术中密度知识的应用也十分普遍，对未知物质密度的测定具有十分重要的现实意义，特别是为物理的探究式教学，自主参与式学习提供了很好的素材，值得我们认真地探索和挖掘。
在“测量物质密度”的实验教学过程中初中物理只要求学生掌握测量固体和液体密度的方法，下面就从误差的分类和来源两各方面来分析常见的几种实验方法中的误差产生原因和减小误差的方法。
一、误差及其种类和产生原因：
每一个物理量都是客观存在，在一定的条件下具有不依人的意志为转移的客观大小，人们将它称为该物理量的真值。进行测量是想要获得待测量的真值。然而测量要依据一定的理论或方法，使用一定的仪器，在一定的环境中，由具体的人进行。由于实验理论上存在着近似性，方法上难以很完善，实验仪器灵敏度和分辨能力有局限性，周围环境不稳定等因素的影响，待测量的真值 是不可能准确测得的，测量结果和被测量真值之间总会存在或多或少的偏差，这种偏差就叫做测量值的误差。
测量误差主要分为两大类：系统误差、随机误差。
（一）系统误差产生的原因：
1、测量仪器灵敏度和分辨能力较低；
2、实验原理和方法不完善等。
（二）随机误差产生的原因：
1、环境因素的影响；
2、实验者自身条件等。
二、减小误差的方法
1、选用精密的测量仪器；
2、完善实验原理和方法；
3、多次测量取平均值。
三、测量固体密度
（一）测量规则固体的密度： 原理：ρ=m/V
实验器材：天平（带砝码）、刻度尺、圆柱体铝块。实验步骤：
1、用天平测出圆柱体铝块的质量m；
2、根据固体的形状测出相关长度（横截面圆的直径：D、高：h），由相应公式（V=Sh=πDh/4）计算出体积V。
3、根据公式ρ=m/V计算出铝块密度。误差分析：
1、产生原因：（1）测量仪器天平和刻度尺的选取不够精确；
（2）实验方法不完善；
（3）环境温度和湿度因素的影响；
（4）测量长度时估读和测量方法环节；
（5）计算时常数“π”的取值等。
2、减小误差的方法：（1）选用分度值较小的天平和刻度尺进行测量；
（2）如果可以选择其他测量工具，则在测量体积时可以选 择量筒来测量体积。
（3）测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素，如“热
胀冷缩”对不同材料的体积影响。
（4）对于同一长度的测量，要选择正确的测量方法，读数
时要估读到分度值的下一位，且要多测量几次求平均 值。
（5）常数“π”的取值要尽量准确等。
（二）测量不规则固体的密度： 原理：ρ=m/V
实验器材：天平（带砝码）、量筒、小石块、水、细线。实验步骤：
1、用天平测出小石块的质量m；
2、在量筒中倒入适量的水，测出水的体积内V1；
3、用细线系住小石块，使小石块全部浸入水中，测出总体积V2；
4、根据公式计算出固体密度。ρ=m/V=m/(V2-V1)误差分析：
1、产生原因：（1）测量仪器天平和量筒的选取不够精确；
（2）实验方法、步骤不完善；
（3）环境温度和湿度等因素的影响；
2、减小误差的方法：（1）选用分度值较小的天平和刻度尺进行测量；
（2）测量小石块的质量和体积的顺序不能颠倒；
（3）选择较细的细线；
（4）测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素，如“水的蒸发”等因素对的体积影响。
（5）测量质量和体积时，要多测量几次求平均值。误差分析：
1、产生原因：（1）测量仪器天平的选取不够精确；
（2）实验方法、步骤不完善；
（3）环境温度和湿度等因素的影响。
2、减小误差的方法：（1）选用分度值较小的天平进行测量；
（2）测量小石块的质量和体积的顺序不颠倒；
（3）选择较细的细线；
（4）测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素，如“水的蒸发”等因素对的体积影响、“水质（选用纯净水）” 因素对水的密度的影响等。
（5）测量质量时，要多测量几次求平均值。
四、测量液体密度
原理：ρ=m/V 方法一：
实验器材：天平、量筒、烧杯、水、盐。实验步骤：
1、用天平测出空烧杯的质量m1；
2、在烧杯中倒入适量的水，调制出待测量的盐水，用用天平测出烧 杯和盐水的总质量m2；
3、将烧杯中的盐水全部导入量筒中测出盐水的体积V；
4、根据公式ρ=m/V=(m2-m1)/V计算出固体密度。误差分析：
1、产生原因：（1）测量仪器天平和量筒的选取不够精确；
（2）实验方法、步骤不完善；
（3）环境温度和湿度因素的影响；
2、减小误差的方法：（1）选用分度值较小的天平和量筒进行测量；（2）尽量将烧杯中的水倒入量筒中；
（3）测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素，如“水的蒸发”等因素对的体积影响。
（4）测量质量和体积时，要多测量几次求平均值。
说明：该试验方法中因为无法将烧杯中的水全部倒入量筒中，在烧杯内壁上或多或少会残留一些水，还有不好控制水的多少，所以实验误差较大，建议一般不选择此方法测量液体密度。
方法二：
实验器材：天平、量筒、烧杯、水、盐。
实验步骤：
1、在烧杯中倒入适量的水，调制出待测量的盐水，用天平测出烧杯
和盐水的总质量
；
；
2、将适量的盐水倒入量筒中，测出量筒中的盐水的体积
3、用天平测出剩余的盐水和烧杯的总质量
；
4、根据公式ρ=m/V=(m2-m1)/V计算出盐水的密度。误差分析：
1、产生原因：（1）测量仪器天平和量筒的选取不够精确；（2）环境温度和湿度因素的影响；
2、减小误差的方法：（1）选用分度值较小的天平和量筒进行测量；
（2）测量体积时应当考虑环境温度和湿度等因素，如“水的蒸发”等因素对的体积影响；
（3）测量质量和体积时，要多测量几次求平均值。
物理实验误差 篇6
在做《测定电源电动势和内阻》实验时，由于电流表和电压表存在内阻， 使得我们不可能同时准确测得流过电池的电流和电池两端的电压，因此测量结果不可避免地存在系统误差。在分析实验误差时，若采用定量计算的方法不仅比较繁琐，而且不易看出实验误差产生的原因。若采用定性分析方法，不仅可迅速地得出结论，且能更好地揭示实验误差产生的原因。下面，就介绍两种定性分析实验误差的方法。
（一）图象法
用U—I函数图象定性地分析实验误差的情况。
由图1所示的电路可知，电流表准确地读出了流过电池的电流I，但电压表读的却是R两端的电压UR，它小于电池两端的电压即路端电压U路。路端电压U路和电压表读出的电压UR的差值ΔU=U路-UR=UA=I·RA即为电流表两端的电压。由于RA是定值，在路端电压U路越低，电流I越大的情况下，误差I·RA就越大；而当I趋于0时，误差I·RA也趋于0。此时，测量值和真实值重合，路端电压U路趋于电动势E。将测量值I1，U1；I2，U2和真实值I1， = U1+ I1·RA；I2， = U2+ I2·RA分别在U—I图中标出，可得两条直线。如图2所示，它们在U轴上的截距相同，也即电池的电动势的测量值和真实值相等。而在I轴上有不同的截距；测量值的截距小，直线的斜率大，也即测得的电池内阻偏大。因此，如果采用这种接法，测得的电动势无系统误差，但测得的电池内阻偏大。
由图3所示的电路知，电压表的读数准确地读出了路端电压U路，但电流表读的电流却是流过电阻R的电流IR，它小于流过电池的总电流I，它们的差值也即流过电压表的电流：ΔI=I-IR= IV= ；因为RV是定值，因此U路越大，误差ΔI也就越大；当U路趋于0时，误差ΔI也趋于0。如图4所示，它们在I轴上截距相同，表明短路电流的测量值无系统误差而在U轴上截距不同，可清楚地看出电动势的测量值E测小于真实值E，从直线的斜率可得出内阻的测量值r测也小于真实值r。
（二）等效电源法
在运用图1所示的电路测量时，电流表准确地读出了流过电池的电流I，但电压表的读数却是电阻两端的电压UR，而我们却把它认为是路端电压U路，即我们把此时电流表的电阻归为电源的内阻，也就是说把电池和电流表这一整体
当作一等效电源；如图5虚线方框所示。此时，电流表和电压表的读的是等效电源的电流和路端电压。故实际测出的是电池和电流表这一整体所构成的等效电源的内阻r测和电动势E测。又因为电流表和电池串联，故等效内阻r测等于电池内阻r和电流表的电阻之和，即r测=RA+r；等效电动势和断路时的电压相等，即E测=E。
初探物理实验系统误差的消除 篇7
我们知道,误差分为偶然误差和系统误差,偶然误差是环境、实验者本身等偶然因素引起的,实验结果可能变大,也可能变小,偶然误差只可能减小,不可能消灭,减小的方法是多次测量取平均或用图象处理实验数据.而系统误差是由于实验原理本身不完善、实验器材本身不精确造成的,实验结果不是偏大就是偏小,但我们如果完善实验原理,不考虑器材本身不精确造成的误差的话,系统误差是可以消除的,如电学实验中,误差主要来源电表内阻的影响,下面以电学实验为例,探讨消除系统误差的几种方法:
一、用“替代法”消除系统误差
例1要测一个电阻Rz,有如下器材:读数不准的电流表A,定值电阻R0,滑线电阻器R1,电阻箱R2,单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2,电源、导线若干.
(1)在图1框中作出电路图,并标明器材代号.
(2)写出主要步骤及Rx的表达式.
解析:(1)电路如图1所示.
(2)主要步骤:
①把单刀双掷开关打到a,读取电流表指针指的格数N.
②把单刀双掷开关打到b,调节电阻箱R2,使电流表指针还指在N格,读出电阻箱的阻值为R,则Rx=R.
点评:“替代法”既是物理实验的方法,又是研究物理问题的方法,是中学物理中常用的方法,如:质点、力的合成与分解、等效重力场……
二、用“补偿法”消除系统误差
例2某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx:电源E,适当量程的电流表电压表各一只,滑线变阻器R,电阻箱RP,开关S1、S2,导线若干.他设计的电路图如图(a)所示,具体做法:先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,记下两表示数为I1,U1;再保持RP阻值不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数为I2、U2.
(1)请你帮他按电路图在实物图(b)上连线;
(2)写出被测电阻Rx=______(用两电表的读数表示);
(3)此实验中因电流表、电压表都不是理想电表,则使被测电阻Rx的测量值______真实值(选填“大于、小于或等于”).
解析:(1)如图3所示.
(2)先闭合S1,断开S2,调节R和RP,使电流表和电压表示数合理,记下两表示数为I1,U1;设电压表内阻为RV
再保持RP不变,闭合S2,记下电流表和电压表示数为I2、U2.
所以
(3)“等于”
例3在“测金属丝电阻率”的实验中,用电流表和电压表测金属丝电阻,由于电表有内阻,不论用内接还是外接,都会产生系统误差,若按如图4所示的实验电路进行测量,可以消除系统误差,主要操作过程是:
第一步:先将R2的滑动触头调到最左边,单刀双掷开关S2向1闭合,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表读数尽量大一些,读出此时电压表和电流表的读数U1和I1.
第二步:保持两滑动变阻器滑动触头位置不动,将单刀双掷开关S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的读数U2和I2.则,待测电阻丝的电阻Rx=______.
解析:第一步对应的等效电路如图5甲:
第二步对应的等效电路如图乙:RA+R1=U2/I2
由以上两式可得:
例4如图6是测电源E的电动势和内阻的实验电路,E'为辅助电源,G为灵敏电流计.试写出实验步骤及电动势和内阻的表达式.
解析:(1)闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器R、R',使灵敏电流计的示数为零,这时A、B两点电势φA=φB,读出电流表和电压表的示数I1和U1,此时流过电源E的电流的精确值为I1,电源E的路端电压的精确值为U1.
(2)改变滑动变阻器R、R'的阻值,重新使得灵敏电流计的系数为零,读出电流表和电压表的示数I2和U2.
(3)电源E的电动势和内阻分别为:
点评:“补尝法”是一种比较精确测电压、电流、电动势和电阻的方法,它可消除因电表内阻而带来的系统误差,也是物理学习中的重要的解题方法.
三、用“计算法”消除系统误差
例5某同学要用“伏安法”测定一个待测电阻Rx(阻值约为200Ω)的阻值,实验室提供了如下器材:电池组E(电动势为3 V,内阻不计);
电流表A1(量程为0～10 mA,内阻r1约为40～60Ω);
电流表A2(量程为0～500μA,内阻为r2=1000Ω);
滑动变阻器R1(阻值范围为0～20Ω,额定电流为2 A);
电阻箱R2(阻值范围为0～9999Ω,额定电流为1 A);开关S,导线若干.
(1)实验中应尽可能的考虑更加准确地测量Rx的阻值,在右方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中标明各器材的代号.
(2)写出Rx的表达式Rx=______,并指明各量的意义.
解析:(1)题目要求“准确测量”,目的是不存在因电表内阻产生的系统误差,如图7所示.
(2)Rx=I2(r2+R0)/(I1-I2)其中I1、I2是两安培表的读数,r2是电流表A1的内阻,R0是变阻箱的读数.
例6小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象,用实验描绘小灯泡的伏安特性曲线.实验可供选择的器材有:
(A)小灯泡⊗(“2.5 V,1.2 W”)
(B)电流表(量程:0～0.6 A,内阻为1Ω)
(C)电压表(量程:0～3 V,内阻未知)
(D)滑动变阻器(0～10Ω,额定电流1 A)
(E)滑动变阻器(0～5Ω,额定电流0.5 A)
(F)电源(E=3 V,内阻不计)
(G)定值定阻R0(阻值R0=6Ω)
(H)开关一个和导线若干
(1)要求小灯泡两端的电压从零开始变化,且能尽量消除系统误差,在方框内画出实验电路图.
(2)实验中,应该选用的滑动变阻器是______(填写器材前字母代号).
(3)按照正确的电路图,该同学测得实验数据如下:(I是的示数,U是的示数,U灯是小灯泡两端的实际电压).请通过计算补全表格中的空格,然后在方格图中画出小灯泡的伏安特性曲线.
(4)该同学将与本实验中一样的两个小灯泡以及给定的定值电阻R0三者一起串联接在本实验中提供的电源两端,则每个灯泡的实际功率是______W.
解析:(1)电路如图9
(2)(D)(3)
(4)在同一坐标系中作出2U+IR0=E的图线,根据此图线与灯泡的U-I图线的交点可得此时灯泡的电压U=0.6 V,电流I=0.3A.所以,灯泡的实际功率为P=UI=0.18 W.
点评:“计算法”把电压表或电流表看成能读数的电阻参与电路计算,与其说是实验,不如说它是一个计算题.这种方法是消除系统误差的主要方法,在设计性实验中要优先考虑.
四、“理论修正”消除系统误差
例7在测电源的电动势和内阻实验中,由于所用电表不是理想的,测量时必定存在系统误差.为消除系统误差,实验按如图11所示电路进行操作:闭合电键S1后,先将单刀双掷开关S2置于1,多次改变滑动变阻器滑片的位置,测量多组U、I的数据,在坐标系中作出U-I图线(如图12中A线所示),然后将单刀双掷开关置于2,多次改变滑动变阻器滑片的位置,同样测量多组U、I的数据,作出U-I图线(如图中B线所示).A、B两线在坐标轴上的纵、横截距分别是为U1、U2、I1、I2,则该电源的电动势E=______,内电阻=______.
解析:在“伏一安”测电源电动势和内阻的实验中,有两种方案:
方案一:由于伏特表的分流(电源的电流测不准)引起系统误差,实际在某一电压下,I实>I安,当R=0,即UV=0,I实=I安,得到如图13所示的实验图线和理论修正图线.故E测
方案二:由于电流表的分压(电源的两端电压测不准)引起系统误差,实际在某一电流下,U实>U伏,当IA=0时,U实=U伏=E,得到如图所示的实验图线和理论修正图线.故E测=E,r测>r.
根据以上分析:在U—I坐标系中作出修正后的理论图线C,则,电动势E=U1,内阻r=U1/I2.
物理实验误差 篇8
中学物理关于误差概念的教学存在如下两个问题:第一,在误差分析时,往往不能明确界定“理想”与“现实”所指;第二,随意使用“误差允许的范围”这一提法.这两个问题会给学生带来困惑甚至误解.为此,本文结合人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书物理教材中的三个实验,探讨有关误差概念教学的问题,并给出相关的教学建议.
一、落体的理想与现实———验证机械能守恒定律
对于必修2第七章《机械能守恒定律》中“验证机械能守恒定律”实验,教材给出的实验方法是通过研究物体自由下落过程,比较下落的重物在某两点间的动能变化和势能变化,从而验证机械能是否守恒.有学生提出如下疑问:“由于实际研究对象并非自由落体,重物在某两点间的动能变化和势能变化不可能相等.实际上,测量的误差越小,某两点间的动能变化和势能变化的差别越明显.换句话说,实验精确度的提高会导致机械能不守恒的事实更明显,而实验目的是验证机械能守恒,这是不是一个逻辑上的矛盾呢?”
解决上述疑问的关键是对误差概念的理解.“验证机械能守恒定律”属于验证型实验,应将研究对象“自由落体运动”视为一个物理模型,且是理想模型.相对这个“理想”,现实是“非自由落体运动”,是存在阻力的落体运动.这里理想与现实的差异可看作是系统误差.实验要验证的机械能守恒定律是建立在理想模型基础上的,因此,要尽可能减少这种系统误差.基于此,教材提出问题启发学生思考,如:“重物下落的过程中,除重力外会受到哪些阻力?怎样减少这些阻力对实验的影响?”由于阻力不可避免,所以实验结果总是势能的变化量大于动能的变化量,这种偏差结果的单一倾向反映的恰是系统误差的特点.
应当注意的是,“测量”动能变化与势能变化和“比较”动能变化与势能变化的关系是两个不同的问题,前者是测量,后者是验证.对于前者,测量的偶然误差是理想与现实的主要矛盾,减小这种误差可以使测量值更接近真实值.对于后者,理论模型与实际研究对象的差异是理想与现实的主要矛盾,减小这种系统误差可以使实验结果对物理规律的检验更有效.在系统误差确定的情况下,减小偶然误差必然会导致动能变化量与势能变化量的差别更明显.在厘清系统误差与偶然误差的概念之后,上述疑问也就得以解决,逻辑上也就没有了矛盾.
但是新的困惑随之产生:既然实验结果中动能变化量和势能变化量总是会有差别,怎样判断差别已经小到可以认为机械能守恒了呢?教学中常见到这样的表述:“在实验误差允许的范围内,验证重物在某两点间的动能变化和势能变化是否相等.”学生对“误差允许的范围”这一提法会存在疑问,即怎样界定“误差允许的范围”呢?
被测量对象的真实值是不能确知的,可以设想真实值就在测量值附近的一个量值范围内[1].基于此,建议在中学物理实验中引入“不确定度”的概念.设测量值为x,其测量不确定度为δ,则真实值可能在量值范围(x-δ,x+δ)之中.对于本实验,设动能变化量的测量值为K,其不确定度为δK,势能变化量的测量值为U,其不确定度为δU,则动能变化量和势能变化量相等的判据是量值范围(K-δK,K+δK)和(U-δU,U+δU)存在重叠区域.若实验结果满足此判据,则说明该结果在“误差允许的范围”内.引入不确定度的概念,解决了“在误差允许的范围内”这一提法带来的困惑.关于不确定度的计算,对于中学生可以暂不作要求,但认识并理解不确定度的概念是必要的.
二、电路的理想与现实———测定电池的电动势和内阻
选修3-1第二章《恒定电流》中的实验“测定电池的电动势和内阻”,测量原理是闭合电路欧姆定律.其中一种实验方法是通过描绘电源的伏安曲线求出电动势和内电阻,实验电路如图1所示,实验中需采集的数据为路端电压与干路电流.根据数据描绘图像是处理实验数据的一种重要方法,有效地减小了偶然误差,但是本实验中理想电表与现实电表的差异带来的系统误差仍然存在.
教学中常用图像修正的方法对此实验进行系统误差分析,如图2.非理想电压表的分流作用导致干路电流的测量值偏小,而对路端电压的测量没有影响,因此可将U-I图线1(实线所示)修正为U-I图线2(虚线所示).需要指出的是,实际教学中有学生将修正前的图线1理解为实验所得图线,其实是错误的.此实验的系统误差属于理论误差,应通过与理想条件下的理论值进行比较而分析,因此待修正的图线1不应该是实验图线,而应该是忽略电表内阻影响的理论上的U-I图线.读图2可知,在仅考虑系统误差的情况下,电源电动势的测量值比真实值偏小,电源内阻的测量值也偏小.
三、变压器的理想与现实———探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
在选修3-2第五章《交变电流》实验“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”后面,教材直接给出结论:实验和理论分析都表明,原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的匝数之比,即
并指出(1)式只适用于理想变压器.
事实上,实验结果与(1)式的差异是很大的,但这并不一定表明该实验的误差很大,关键在于怎样明确“理想”与“现实”所指以及怎样界定“误差允许的范围”.如果将实验的研究对象界定为理想变压器,那么实际变压器由于存在漏磁、铁损与铜损等因素,导致了现实与理想的差异,带来了实验的系统误差.可以针对系统误差对实验结果给予不确定度的估计,即给出值的误差允许的范围,不妨设为,然后验证值是否落在此范围内.
下面以一道高考题为例说明该实验系统误差分析的意义.2011年浙江省高考理科综合测试中有这样一道选择题:如图3所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈,上线圈两端与u=51sin314t V的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是().提供的选项有:A.2.0V;B.9.0V;C.12.7V;D.144.0V.
显然该题给出的模型不是理想变压器,因此原、副线圈的电压之比应大于两个线圈的匝数之比.如果按照理想变压器的模型计算,结果为9.0V,因此实际结果应小于这个值.只有A选项满足要求,即2.0V,答案为A选项.
然而,不少学生在分析到此时,却没有足够的勇气选择A选项,原因是不敢相信实际的结果会和应用理想变压器模型算得的结果差别如此之大.学生没有足够的勇气选择正确答案的原因是什么呢?如果学生亲历了实验探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,了解实验系统误差的来源以及实验结果不确定度的大小,就不会在正确选项面前犹豫了.
以上结合教材中的实验,对有关误差概念的教学问题进行了探讨.误差分析与不确定度的表达是沟通物理学科“理想”与“现实”的途径.美国麻省理工学院的Walter Lewin教授就曾在课堂上反复强调如下观点:如果不考虑测量的不确定度,那么一切测量都是没有意义的.法国物理学家、科学哲学家迪昂曾说,“我们必须了解我们正在研究的实验的近似度”[2].中学物理教学应当给予误差概念必要的重视.学生只有正确理解误差概念,才能有效沟通物理的理想与现实,进而有利于正确认识物理学本身的特点,有助于形成良好的物理学科素养.
参考文献
[1]杨述武.普通物理实验1·力学及热学部分[M].3版.北京:高等教育出版社,2000:3-11.
液压传动实验常见误差分析 篇9
实验教学和理论教学互为补充, 共同组成液压传动课程。液压传动实验教学的目的在于:学生在教师的指导下, 独立完成研究对象 (如某理论、元件、系统等) 的实验操作, 同时, 启发与引导学生自己设计实验方案, 让学生进一步了解液压元件的结构、工作原理及性能特点以及液压回路的设计, 组装、调试等技能, 培养学生的实际动手能力, 学会主要液压元件的性能测试, 拆装技能, 并了解计算机辅助测试、控制加载系统中的各类传感器的功能、原理及信号处理, 数据采集数据处理等液压传动领域的新知识新技术, 为毕业后从事该领域的技术工作打下坚实的基础。但是在实验过程中, 往往会出现一些误差, 这些误差会导致实验不理想, 甚至出现实验失败的问题。本文就液压传动实验常见误差进行分析。
1 液压传动实验的主要目的
液压传动实验主要可以分为四个, 分别是液压基本回路实验 (设计出顺序动作回路、快速运动回路、减压回路、调压回路中任意一种液压基本回路, 在实验台上自行动手连接, 并正确调试系统参数, 使回路能正确实现其功能) 、节流调速回路性能实验 (进口、出口及旁路节流调速回路的速度-负载特性) 、溢流阀性能实验 (溢流阀的调压范围、卸荷压力、启闭特性等静态性能实验及分析。) 、液压泵性能实验 (泵的流量-压力特性、容积效率、机械效率、总效率的实验及分析) 。液压泵性能实验如图1所示。
通过实验, 学生可以了解液压泵的技术性能、测定液压泵的流量-压力特性、容积效率和总效率, 同时还可以学会分析、描绘出负载特性曲线, , 将液压泵压力的理想工作范围有效地确定出来。液压传动实验需要读出电机的功率p、液压泵的流量Q、工作压力P。本文以额定压力6.3mpa及其左右压力7.0mpa、6.2mpa, 及该压力下的总效率G、电机功率P、流量Q作为参照系, 定量分析和比较因电机功率p、流量Q、压力P的变化引起的总效率G变化。6.3mpa是该液压泵的理想工作范围。
差动回路如图2所示。操作步骤如下:
1) 按照差动回路, 取出所用的液压元件, 检查型号是否正确;
2) 将液压元件安装在试验台安装面合理位置, 通过软管和快换接头按回路图连接;
3) 把所有电磁换向阀电磁铁和行程开关任意编号 (图示1ZT、2ZT、3ZT、1XK、2XK、3XK) 和 (1ZT、2ZT、3ZT、1XK、2XK、3XK) 对应编上, 以免搞错;
4) 把电磁铁1ZT、2ZT、3ZT插头线对应插入在侧面板“输出信号”插座内
;5) 根据差动回路的系统电器控制逻辑表输入信号顺序 (工况表示2XK、3XK、1XK) , 把行程开关插头线对应插入左侧面板“输入信号”插座;
6) 根据差动回路系统电器控制逻辑表的动作顺序, 在计算机显示屏上按电磁铁动作表输入框方法用鼠标以“点接on” (弄懂计算机操作步骤) ;
7) 旋松溢流阀, 启动YB-A25C泵, 调节溢流阀压力为2MPa, 调节单向调速阀 (调至较小开口) ;
8) 按选择好的系统动作要求用鼠标点动系统运行开始, 即可实现动作。
2 液压传动实验常见误差及处理
2.1 测量过程中读数处理误差
学生在利用仪器仪表来读数的过程中, 往往会由于数据处理方法不同、观察角度不同、观察方法不同等原因而使得读取的数据或者测量的数据存在着一定的误差, 会使实验失败, 或者实验的结果受到严重的影响。近似值的准确程度往往是通过有效数字、相对误差或绝对误差来进行说明。为了认清误差的影响及其来源, 对于实验数据的误差或者精确性减小准确地评定, 应该深入地讨论和分析液压传动实验的误差。以此来提高实验的精确性, 缩小实验真值和观测值二者之间的差值, 便于对实验方案进行进一步改进。
1) 对压力进行读取时, 一定要压力处于较为稳定的状态的时候再对压力数据进行读取, 同时, 要尽量准确地对百分位的数值进行读取;
2) 对电机功率进行读取时, 一定要小心谨慎, 如果读数不准确, 或者读数保留到十分位, 那么都很容易影响到实验的结果;
3) 对时间进行读取时, 一定不能对秒表百分位的读数进行忽略, 这样很容易会使得计算后的流量出现大幅度减小, 从而对于实验的结果造成直接影响。
2.2 人为因素及测量仪器的精度对实验结果产生的误差
液压传动实验台上测量仪器精度、人为因素、各元器件本身精度都会在测量数据的过程中引起压力、电机功率、流量变化, 进而使得读数出现误差, 最终导致液压传动实验的结果出现较大的误差。人为因素主要是看错了数字, 记载时写错了小数点位置。液压泵性能实验中最容易导致错误的地方就在于选取容积效率中空载流量数据, 因为实验中一般做不到空载, 需要在流量-压力曲线中截取零压时对应的流量作为空载流量, 而学生由于观察不仔细或者操作时不能做到全神贯注。而差动回路安装调试实验中也是很容易出现误差的地方, 学生经常出错是在回路三位四通阀和两位三通阀之间的接口连接处, 主要原因还是在于学生对于接口连接不熟练, 很容易混淆接口。这种误差是没有规律的, 需求重复核可防止。
2.3 基本油路设计问题
液压传动实验的特点是要求学生根据课堂教学中学到的理论知识和液压传动实验课项目内容, 来自己独立地设计出液压油路图。在具体实验操作的过程中则参照自己设计的液压油路图进行。一旦液压油路图存在着一点差错, 那么整个实验就不能顺利完成。由此可见, 液压传动实验能否成功的关键因素之一就在于液压油路图是否正确, 笔者在实际的教学工作中, 发现学生在油路图中常见的误差主要体现在:液动件的动作顺序存在着逻辑错误, 液压油路图中存在着漏标符号、缺线, 课题功能与实验油路功能存在着差距等等。主要原因有二:第一, 学生在设计液压油路图的过程中没有做到全神贯注, 思想开小差;第二, 学生由于能力所限, 对于那些较为复杂的油路很容易出现设计错误或者设计不合理的问题。笔者认为解决的方法有两个, 第一, 在液压传动实验前, 学生就应该对自己设计的油路图进行认真审核, 还可以采取分组相互检查的方式。第二, 务必要确保学生独立设计的液压油路图正确无误, 教师应该在液压传动实验前对学生设计的油路图进行严格复查。
2.4 实验故障诊断中的常见误差
在基本连接好实验油路、电路之后, 就开始进入到了实验调试阶段。根据笔者的经验, 在实验调试的开始阶段, 通常会出现一些不正常的问题。因此, 实验顺利开展的关键就在于对这些故障要在第一时间内迅速排除掉。如果做不到, 那么会导致实验时间过长, 也很容易会导致实验失败。常见故障有二类, 第一类是油路故障, 主要体现为:1) 油路接管连接错误, 可以通过对油管连接位置进行仔细、全部检查, 对照阀体上和油路图的等接口来解决;2) 油管管口虚接, 这是学生在实验操作中最不容易发现, 但是又是最为常见的故障。可用下列方法来诊断:适当提高一点油压, 从油泵的出油管开始, 沿油路用手紧握油管, 若手有振动感觉, 证明管内有压力油, 无振动则说明油没有压力, 同时电磁阀作适当动作, 油压随出油口不同而改变, 根据不同工作状态要求断定该油管是否应当有压力, 这样就可以较快发现故障所在, 顺利地解决问题。
第二类是电路问题, 主要体现为:1) 电磁阀故障, 解决措施:对有问题的电磁阀单独供电, 仔细观察电磁阀是否动作;2) PLC控制功能错误, 解决措施:对PLC采取逐一输入信号的方法, 如果输出信号正确, 则说明PLC控制功能正确, 如果输出信号错误, 那么则说明PLC控制功能错误;3) 电线接头连接错误, 解决措施:线路复查。
参考文献
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[5]姚永亮.液压元件拆装与工作特性实验的做法与体会[J].开封大学学报, 2002 (4) :132-136.
关于实验室误差的浅析 篇10
任何物理量的测定, 都不可能是绝对准确的, 在真实值与测得值之间总是存在着或多或少的差别, 这便是误差。误差是客观存在的, 用它可以衡量检测结果的准确度, 误差越小, 检测结果的准确度越高。
2 实验室检测数据的质量要求
代表性:能够反映一定时间和空间中被测物的存在状态。
精密性:测试值的重复性和再现性要好, 这是保证准确度好的前提条件。
准确性:测试值与真值符合程度要好, 测试结果要准确可靠。
可比性:许多检测常常需要在一个长的时间系列上和一个广泛的空间范围内进行比较, 确定其时空的变化规律, 如果数据无可比性, 这种比较分析就毫无意义。
3 误差相关的术语
4 误差的分类
(1) 取样误差:对于一个总体样品, 要用多次测量值推断其总体结果, 但由于样品的不均匀性, 会造成对样品的测量误差, 此误差称为取样误差。取样误差分为系统误差和随机误差。
(2) 系统误差又称为测量误差, 在多次检测的过程中, 会因为一些因素引起的一些固定出现的误差, 这些误差会对检测结果带来一些固定的影响。
系统误差的来源: (1) 主要由于分析方法本身的不完善 (2) 由于仪器设备精密度不够, 引起的的误差。 (3) 试剂误差.由于药品的纯度、仪器的清洁度以及实验用水的纯度, 也会对检测造成偏低或偏高的影响。 (4) 操作误差.由于化验员的操作不规范引起的误差。
(3) 随机误差是指可以相互抵偿的误差, 是由于一些微小的随机波动引起的。
重复分析同一均匀样品, 并不能得到一系列均匀结果, 误差绝对值或大或小, 符号或正或负。这类误差是由测量过程中各种随机因素, 如不明显的环境变化, 仪器性能的微小波动, 操作的微小差异等造成的。在一次测定中, 随机误差的大小及其符号无任何规律性, 但多次测定中, 随机误差的出现还是具有统计规律的, 误差平均值随着测定次数的增加趋向与零。因此, 多次测定平均值的随机误差比单次测定值的随机误差小。
随机误差其大小和符号的变化是随机的, 当对一个样品进行多次测定时, 正负偏差出现的次数大致相同, 小偏差出现的次数多, 大偏差出现的次数少, 因此, 一般按正态分布处理随机误差。
(4) 样品处理时造成的误差:样品采集后, 经过消解、溶解、分离和富集过后引起的一些误差, 也可以由于仪器的不干净、试剂纯度不够和实验者沾污所引起的误差。
(5) 粗大误差:由于实验员的失误或疏忽造成的误差。
5 误差的表示方法
误差可以用绝对值误差和相对误差来表示。
⑴绝对值误差等于测量值与真值之差:绝对值误差=测量值-真值
⑵相对误差等于绝对值误差与真值之比:相对误差=绝对值误差/真值
真值是客观存在的, 但在有限测定中, 是不可能求得真值。因此, 通常所说的真值并不是绝对真值, 而是相对意义上的真值。也就是国家标准样品的标称值, 或是标准化组织和国际上公认的量值等。
为了表示测定结果的准确程序, 现采用偏差这个术语。偏差是指在相同条件下对同一样品进行多次重复测定, 以得到样品的离散程度, 测定值越集中, 测定精密度越高。
⑶绝对偏差等于测量值与多次测量平均值之差:绝对值=测量值-平均值
⑷相对偏差等于绝对偏差与平均值之比:相对偏差=绝对偏差/平均值
⑸极差是一组测量值中最大值与最小值之差:
⑹标准偏差S
Xi:第i测量值i=1, 2, …, n。X拔:n个测量值的平均值。
标准偏差是偏差平方的统计平均值, 是表征整个测量值离散程度的特征值, 它不仅取决于一组测量中各个测量值, 而且对一组测量值中的极值反应比较灵敏, 当一组测量中出现较大极值时, 标准偏差会明显增大。测量值变动越大, 标准偏差越大。标准偏差表示测量的反复性和被测定量本身的稳定性。它是使用最广泛的一种误差表示方法。
⑺相对标准偏差 (变异系数) 是样本标准偏差与平均值之比:
⑻样本方差V=S2
6 结语
误差是实验分析中不可避免的一部分, 也是不可忽视的一部分。要正确认识误差的性质, 分析误差产生的原因, 以便减少或消除误差。在整个的实验过程中, 要选择完善的方法, 干净的器皿和高纯度的试剂, 以得到理想结果。了解误差的来源, 合理计算实验数据, 以得到更接近真值的实验数据。
摘要：通过实验测得大量是数据是实验室的主要成果, 但在实验中由于测试仪器和测试环境的影像等客观因素, 以及由于测试人员的技术水平、经验因素的影响, 分析测试总是不可避免地或多或少带有误差。
物理实验误差 篇11
关键词：闭合电路欧姆定律；教学；电源和电表；电路
中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1002-7661（2011）03-0147-4
文章先讨论“测电源电动势和内电阻”的系统误差（由实验仪器设计不完备、理论和方法有缺陷等因素造成的误差），重点是讨论由原理的设计所造成的误差。
一、电源和电表的内阻的存在对实验结果的影响
如图1所示，用伏安法测量电阻R的值，理论上结果是：而实际结果并非如此，由于电流表具有内阻，电压表的分流作用，使得测量结果不准确。由于电流I的减小，以及串联了一个电流表的内阻，因此测得到的R值将大于实际值。
又如图2所示，在测量电源内阻时，读出电压表的示数U（如图2所示），则理论上E=U，而实际上应该是U 可以看出，当 时；又当r增大→ 也增大。这样， “直测法”中有效减小误差的办法是：（1）用电阻尽量大的电压表（但要注意量程的适当选择）；（2）用于测量新电池的电动势（内阻较小）。 该方法的不足之处在于：不可测电源的内电阻。 下面我们再用图象法来分析，根据串联电路的分压原理（如图2’）得， 。 据等式可以作出U—R图像（如图3所示）。由图示可知，虚线描述为U=E时图线的一条渐近线。 图3 当 时， ；因此测量结果一定有误差。由此图象我们还可以求出内电阻r的值。由上式可以知道：当 时， 。 不过这仅是从理论中推导出来的结果，与用实验方法得到的结果是有所不同的。 二、由于电表内阻的存在影响了电源的内阻测量 1．内接法的误差分析 如图4所示是学生做实验的首选方法，此电路图和伏安法测电阻R的内接法是相同的。于是好多学生就认为电阻（滑线变阻器）的阻值一般就是几十欧或几百欧，所以由伏安法测外电阻的电路选择依据应选择外接法（如图5所示）。 圖4图 5 这说明学生没有明确实验的目的，更没有理解用闭合电路欧姆定律为基础的实验原理。我们这里不是测外电阻，而是测电源的电动势和内阻。 如图4，在实验中改变了滑动变阻器的阻值测量两次，得到了两组数据( U1，I1 )、(U2，I2 )，由闭合电路欧姆定律 , 得： 这样就可以计算电源的电动势E及内电阻r。 把图4改为图6的等效电路以讨论实验误差。如图4所示：RA和RV分别是电流表 及电压变 的内阻，此时两电表没有电阻而变为理想表。根据串并联电路的电阻关系，可以得到外电路的总电阻值R， ；由电路（图6）特点， 有关系式： 在实验中测量到的两组数据 ( U1，IA1 )、 （U2，IA2 ），分别代入至闭合电路欧姆定律 中可得： 用（3）式来讨论电动势E的误差：当RV→∞时，（3）式变成我们熟知的（2）式， ，很明显， ＜ ； 所以用（2）式计算的结果是偏小的，且RV越大则误差越低。我们来看误差 [用（1）式和（2）式作代换]： 。 整个计算过程中没有用到RA，所以RA不会引起误差的，这是因为RA可以合成滑动变阻器R0的一部分（如图6所示）。 图6 把（4）式的分子和分母同除以（ ）可得： 。 在RV→∞时该式变成： （5） 可见（5）式与（1）式在形式上是相同的，很明显： < 。 所以（5）式测量的结果偏小，而且RV越大误差越小。我们可以求出误差 （用第（5）式作代换）： 结论：用电路图4测量的电动势和内电阻都是有误差，并且都由电压表内阻所引起的，只有当电压表内阻足够大时误差才会减小。 2、外接法的误差分析 将图5改为图7所示的等效电路来讨论实验误差。 图7 如图7所示： 又： 测两组数据( UV1，IA1 )、(UV2，IA2 ) 将其分别代入闭合电路的欧姆定律： ， 可得：（6） 由（6）式分析对比 与 （7） 由于 我们可得结论：由图5测量电源电动势E在原理上不存在误差的（ ）。 由（7）式分析：当RA→0时，变成：（8） 显然： > ，所以利用（8）式计算的结果偏大。 我们来计算误差 ， 。 图5中测量的电动势没有误差，只有内电阻存在误差（偏小）；而从形式上看图4测量的电动势和内电阻都有误差（偏大）。那么，我们为什么不用图5来做实验呢？因为实验测量不但要看有没有误差，更是要看测量误差的大小，追求最小的误差是实验的重要目标之一。 根据实验室中的仪表参数，计算“外接法”与“内接法”中 及 的范围。电压表的内阻一般在 ～ 之间，电流表内阻一般在 ～ 之间，新干电池内阻约 （我们的仪表的精度测量不出来），一般都是测量旧电池的内电阻（约 ～ ）。计算出“内接法”测量误差 和 范围均在10-5V（Ω）～10-4 V（Ω）之间；而“外接法”的测量误差 范围在 ～ 之间。 计算相对误差： 及 （带上标的物理量表示测量值，没有上标的表示真实值）。根据学生的实验结果统计，“内接法”测量的相对误差在10％之内，而“外接法”测量的相对误差可达40％以上。以上数据充分表明：测量电源的电动势和内电阻选择图4是肯定的。 下面用图像来讨论实验误差，较为形象直观，也能减小误差（图线是取了所有测量值的平均值）。实验中我们测出几组（U，I ）值，根据U=E-I r ，来作U－I图像，得到一条倾斜的实直线（虚线为修正后的理论图线），“内接法”如图8显示，“外接法”如图9显示。 图8图9 如图4由于电压表内阻RV分流IV，使电流表指示值，电流I小于电源输出电流I真，I真=I+IV，因 ，则U越大，IV也越大，他们的关系如图8所示。实测的图像为AB，经过IV修正后的图像为AˊB，可以看到AB的斜率绝对值及在纵轴上的截距都小于AˊB，即实测的r和E都要小于真实值。 在图5中，因为电流表内阻RA分压UV，使电压表的指示值UV小于外电路的总电压U，U= UV + UA，而且UA=IRA，I越大则UA越大，他们的关系用图9表示。实测的图像为AB，经过UA修正后的图图像ABˊ，可以看出图像AB的斜率绝对值大于图像ABˊ，在横轴上的截距小于图像AˊB，即实测的r值大于真实值，而E真=E，没有误差值。 小结：经过以上分析，上述测量法都存在误差，能找到没有误差的测量方法吗？当然，一点误差也没有的测量法是没有的，我们只能让误差尽可能小一些。 三、補偿法消除电表内阻对测量电源内阻的影响： 综合上述电路中存在误差的原因：是各电表存在内阻——电压表内阻RV不是无穷大，而电流表内阻RA不是无穷小。因此推荐两种可以消除电表内阻影响的方法，一般称其为“补偿法”。 图10 图11 方法一：如图10所示：分压器R1的滑动端C通过灵敏电流计G及待测电阻R的B端相连，调节C点位置使得灵敏电流计G中无电流通过，此时UAB=UDC，用电压表测得DC间电压，就是电阻R两端的电压，而流过电流表中的电流仅仅是流过电阻R的电流IR而无通过电压表的电流IV，经过UDC与UAD的电压补偿，把电压表从AB间移至DC间，从而就消除了由于电压表中通过电流而引入的误差（其中加入电阻R2是为了使滑动端C不在R1的一端，方便调节）。 方法二：如11图所示原理：EX是被测量的电源，ES是标准电池（其电动势非常稳定并且已知值），而E是工作电源，AC为一段均匀电阻丝，上面有一滑动触头B，其中G是灵敏电流计，先将开关K置于“1”方，移动触头B使电流计指示为零（达到平衡）， 这时D和B点的电势相等： EX=UAB。 假设流过AB的电流为I，则有： UAB=RABI EX=RABI（9） 再将开关置于“2”方，一般ES EX， 则平衡将被破坏，调节触头B至另一点 以重新达到平衡，则有： （10） 两种情况下G都无电流，则以（9）除以（10）有 ，其中 ， 为AB和AB’长度，测之可求EX。 当然，上述方法中由于电路接触电阻，电表线性的好坏，电源的不同标准，及操作原因等等，也会产生相应系统误差及偶然误差，但相对来说在原理上已经改进很多了。 通过上述的分析讨论，我们明白了选择电路和处理结果的依据：要误差最小。同时还加深了对闭合电路欧姆定律的认识理解，希望此文可以为广大学子在学习上带来一些帮助；也希望能有助于教师在以后的教学中更好地把握重点，解决难点，让我们的教学更加出色。 四、测电压表内阻的几种方法 1．伏安法测量 理想电压表的内阻视为无限大，但实际使用的电压表内阻并不是无限大。由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测电压表的内阻，采用分压式接法，电路图如图12所示，电压表与电流表串联，多次记录电压表和电流表的示数，利用U-I图象即可得出电压表的内阻。 图12 图13 图14 2、伏伏法测量 所谓伏伏法就是在电流表不能用或没有电流表等情况下，要考虑两块电压表并用的方式测量电阻。在设计电路时，既要考虑电压表的量程，还要考虑滑动变阻器的连接方式。 （1）、伏伏串联测量设计的电路图如图13所示。两电压表的内阻都远大于滑动变阻器的最大值，采用分压式接法。电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U1，两表串联电流相等， 有 ，得 。 （2）、伏伏法并联测量：如图14所示。闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱1的阻值，待测电压表V1的示数U1，电压表V2的示数U2，电阻箱1的阻值为r1，根据串并联电路 的特点有 ，可得表达式 。 3．利用半偏法测量 用如图15电路图，实验方法和步骤是：①按电路图连好。②使滑动变阻器的触头在a端。③将电阻箱的阻值调到零。④闭合开关。⑤滑片向b移动使电压表的指针达到满偏。⑥调节电阻箱的阻值，使指针达到半偏，读出电阻箱的电阻值，即为电压表的内电阻值。 图15 4．用电源和电阻箱测量 图16 实验的电路图如图16所示，闭合开关，调节变阻箱的阻值分别为R1和R2，读出相对应的电压表的示数分别为U1和U2，根据闭合电路的欧姆定律有 和 ，两式联立整理得 。 五、消除电源内阻对测量电路影响的方法 方法一、伏安法等效替换测量：实验电路图如图17所示，双掷开关与a相接，适当调节滑动变阻器的阻值，记录电流表的示数I，再把双掷开关与b相接，调节变阻箱的阻值，使电流表的示数也是I，此时变阻箱的阻值就与电压表的内阻相等。 图17 方法二、伏伏法等效替换测量：实验电路图如图－7所示，双掷开关与a相接，两电压表串联，共同分享3V电压，记录电压表V2的示数U1。开关k与b相接，适当调节变阻箱的阻值时，电压表V2的示数会发生相应的变化，当电压表V2的示数与U1相同时，电阻箱的阻值R与待测电压表的内阻等值。 参考文献 [1] 魏建军，王建峰.测电压表内阻的六种方法[J].物理教学探讨.2006(20). [2] 吴云坤.电源电动势和内阻实验误差分析[J].新课程（中学）.山西出版集团，2009(8). [3] 张春来.测电源的电动势和内阻的常见方法[J].科技资讯.2008（14）. [4] 朱伟华.伏安法“测定电源的电动势和内阻”的系统误差分析与消除[J].中国教育技术装备.2009（16）. 一、实验误差的产生原因 从实验误差的来源看,小学科学实验中的误差大多为系统误差和偶然误差。 1.系统误差 在相同条件下多次测量同一物理量时测量误差的大小和符号都不变,而在改变测量条件时它又按照某一确定规律而变化的测量误差称为系统误差。系统误差和偶然误差不同,它不具有抵偿性,即在相同条件下重复多次测量,系统误差无法相互抵消。在小学科学实验中,产生系统误差的因素一般有: (1)仪器构造不完善。例如小学科学课中常常出现因温度计刻度不够准确导致实验中测得的水温与实际水温有误差。又如使用弹簧秤测力,因弹簧具有弹性滞后的特性,且易受温度等外界条件变化的影响,故其准确度、灵敏度较低,此外其称重结果还因重力加速度的不同而有所差异。 (2)测量方法本身的影响。例如研究空气成分的实验,由于实际实验中蜡烛燃烧消耗的氧气不足21%,同时燃烧又生成了一些二氧化碳,所以依据该实验并不能正确地得出氧气在空气中所占的比例。再如研究电磁铁磁力大小与线圈匝数有关的实验,为了节约实验成本,实验中所用电池经常会重复使用,这就导致该对比实验会因电池的供电量难以保持不变而产生误差。 (3)测量者个人操作习惯的影响。例如测气温一课的实验,由于小学生习惯盯着气温表观察温度变化而导致测得的气温常常高于实际气温。 此外,实验中所用化学试剂纯度不够和实验环境等因素也会导致系统误差的产生。 2.偶然误差 在实验时即使采用了最完善的仪器、选择了最恰当的方法、经过了十分精细的观测,但依然难以避免误差的产生。例如测量小车的运动,有些学校应用了传感器技术以提高测量的精确性,但实际实验时所测得的数据在末尾的一或两位上仍会有差别,即存在着一定的误差,这是由于小车运动时需要克服的摩擦力的大小会有变化等偶然因素所造成的。 所以说,偶然误差的存在是不可避免的,它是由于相互制约、相互作用的一些偶然因素所造成的,它有时大、有时小、有时正、有时负,方向不一定,大小和符号一般服从正态分布规律。偶然误差可采取多次测量、取平均值的办法来消除,而且测量次数越多(在没有系统误差存在的情况下),平均值就越接近于真值。 二、实验误差的教学应对 1.实验误差的教学现状 在现实的科学课堂中,对学生分组实验中存在的或可能出现的误差,教师大多采用以下两种方法加以应对。 (1)想办法规避实验误差对教学的干扰。教师会在学生实验操作前给予细致的指导,除了精心引导实验方案的设计,还会组织讨论如何控制实验的条件,在动手实验前再以“温馨提示”把学生实验中可能出错的路径一条条地堵死,从而确保实验数据尽可能接近真值。这种做法保证了实验的成功,但同时又生成了新的问题,即由于教师指导太多太细,把学生思维牢牢地束缚在教师的预设当中,使得学生的自主探究难以落到实处。 (2)对实验过程中产生的误差不予理会。当测量结果与标准答案有差异时,或有数据与大多数数据不一致时,教师就直接告诉学生“你这个数据不准确”而直接删除,然后直接带着学生奔着“归纳结论”去了,至于为什么不准确往往不予理会。这种做法带来的问题显而易见:一是忽视了误差的客观存在,让学生以为实验得出的都应该是标准答案,否则就是错的;二是对实验过程不加反思,不利于发展学生的实验能力和培养学生严谨的实验作风。在教学中,教师应尽量避免采用这种方法去应对学生实验中出现的误差。 分析上述两种方法,都是把实验误差作为实验教学的不利因素来看待,为了实验成功,所以想方设法地回避。其实,实验教学和科学实验是有区别的:科学实验必须尽可能回避误差,确保实验成功;实验教学则不同,其实验可以成功,让学生通过实验获得知识,也可以失败,让学生在失败的实验中获得教育。所以,教师在组织实验教学时不妨胆大些,尽可能多地放手让学生亲历自主探究,虽然这样的教学过程略显粗糙,实验误差更为明显。但是,其好处也是不言而喻的,不单单是这种自主探究对培养学生探究能力有作用,更重要的是因为只有重视误差,我们才有可能培养学生严格控制实验变量的意识,使他们想办法尽可能减小误差。懂得这点对于学生更好地理解什么是科学实验,进而理解科学的本质是大有裨益的。 2.实验误差的教学建议 实验误差出现时,在教学中如何应对才能做到有的放矢,化不利为有利呢? (1)放手———让学生自主选择分析数据的方法。在实验数据得出后,我们的教师习惯指导学生用计算平均数的方法分析数据。应该说,当所测得的一组实验数据都比较接近客观存在的真值时,用计算平均数的方法分析数据是合理的。然而不能忽视的是,在科学课堂中,由于实验者实验水平、实验条件和环境等因素的限制,所获得的实验数据往往会与客观存在的真值存在一定距离。还会出现一种情况,学生所获得的一组数据中大多都比较接近客观存在的真值,但其中却有个别数据由于测量者未关注的某个原因而与客观存在的真实值相距较大,这时,再用计算平均数的方法来分析数据就不见得科学了。因此,我们要指导学生学会多种分析数据的方法,在实验数据得出后,放手让学生自主选择分析数据的方法。 案例:一位教师执教的《测试载重车的运动》教学片断。 学生分组实验,在车上先后放2 个、1 个和不放木块,测试小车在相同拉力的作用下跑完相同距离所需的时间,并用涂色的方法在记录纸上记下实验结果。教师展示一组学生的实验记录。(如图1) 师:科学实验需要重复多次,会有多个结果,例如第1 次用2 个木块时的实验结果。这时要找一个数据来代表这一组数。 生:选4 秒。 师:为什么选4秒? 生:因为它在中间。 师:第2次用1个木块时的实验结果应该怎么办? 生:选3秒。 师:为什么? 生:因为3 秒的次数多于2 秒。 师:其他组也可以像他们这样做。 (2)反思———让学生寻找实验误差产生的原因。当实验数据存在误差时,不能急着直奔结论而去,而应教会学生对实验过程进行反思,及时寻找实验误差产生的原因,这是培养学生实验分析能力和严谨的科学态度的重要途径。 例如《折形状》一课,学生用同样的纸做成不同形状的纸筒,粘好后竖直放,用书本做重物,比较它们的承受力,得到如下实验数据。 面对这一数据,许多教师只是让学生简单得出结论了事。其实,如果引导学生反思实验数据,他们能够发现数据中存在的问题:用同样的纸做成同样形状的纸筒,为什么不同小组的承受力会不一样呢?这样的反思,能够让学生意识到实验过程中严谨细致的重要性。 (3)感悟———让学生在失败的实验中获得启示。一味追求实验结果展现,以得出实验结论为唯一目的,当然会使学生畏实验失败如“虎”而避之不及。但换个角度来看问题,我们会发现失败的实验并没有那么糟糕:对于实验结论的顺利得出,它可能是一个拦路虎;但对于学生的科学学习,它却未尝不能是一种教学资源,通过对实验失败原因的追问和反思,学生就能在这种真实的经历中获得更多对科学本质的感悟。 例如,我们在几年前开发的一个做中学案例《测量呼吸和心跳》。 最初的设想是:教师创设问题情境,引导学生猜想心跳与脉搏之间的联系,然后,学生通过实验证实自己的猜想。然而现实却是:因为种种原因,学生在实验中获得的数据达不到验证猜想的要求。 按照传统课堂评价理念,学生的实验毫无疑问是失败的。但如果把评价的视野从实验的结果扩展到学生实验的参与状态、交往状态和情感状态等领域,做到知、情、意、行综合评价,这一实验误差就可以作为有效教学资源来开发。因此,我们设计了这样几个问题来引导学生感悟,让学生在失败的实验中获得一些启示: 第一,实验数据能证明我们的假设吗?怎么办?这是让学生自主选择———是坚持自己的假设还是放弃自己的假设。 第二,那么心跳和脉搏之间到底有没有联系呢?教师结合多媒体动画讲解二者的关系,这是让学生知道自己的假设是正确的。 第三,实验为什么会失败呢?这是引导学生反思实验失败的原因———是实验态度不够严谨?是实验技术过于原始?还是其他原因。 第四,在这次失败的实验中能获得哪些启示?这是让学生在感悟中成长———通过感悟,学生懂得了实验态度决定实验的精度,当实验失败时,不能轻言放弃,知道了技术水平决定实验的精度与效率……小学科学实验误差的教学应对 篇12