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    《中学物理实验教学与自制教具》学习建议(二)
    作者:刘炳昇 陶洪    文章来源:作者惠赐    点击数:    更新时间:2009-11-21

    (原载:《大学物理》,2001年第3期)

    《中学物理实验教学与自制教具》的第二章——物理实验方法,主要介绍误差理论和图像法在中学物理实验及其研究中的应用。

    1 误差理论在中学物理实验研究中的应用

    不少中学教师认为误差理论在中学物理实验中没有多大用处因为中学物理实验中对学生的误差要求不高不需要对误差进行定量的计算其实这是一种误解虽然对中学生的误差要求不高但对教师来说却有很多应用例如应用误差理论确定误差和实验结果、选择实验仪器、设计实验步骤、更好地处理数据和改进实验方案等这里着重介绍了如下一些应用

    1.1 确定实验误差和实验结果的取值范围

    该教材中介绍了确定实验结果的两种情况一种是已知真值或真值的理想近似值),一种是不知和不易得到真值的情况实验结果范围的确定在教学中具有很实际的意义特别是在评价学生实验结果时尤为重要例如用单摆测定重力加速度g的实验

    该实验装置如图1 所示摆长l = l1 +l2 = l1 + d/2;周期T = t/50其中t 为单摆做50 次全振动所用的时间

    1) 确定真值g值因地而异如能得知当地的g 如查表或向地质部门询问最好如不能得知准确值那么只能由教师进行足够多次测量作为真值N的最佳估计值

    2) 估计最大误差ΔN由公式用绝对值和法):

    这里l1 用米尺测量l11 m考虑到测量条件所限可以认为Δl1 2 ×10-3m小球直径d 是用游标卡尺测量的Δd 不大于5×10-5m可见  所以

    t 是用秒表测量的秒表的精度为0.1s 共测50个周期所以

    因为l1 m T2 s 所以

    由于π是无理数当我们用3.14(3.142) 来代表π时就引进了误差其相对误差的大小

     10位计算器算得:

    由上可得:

    至此可以确定实验结果的正确范围应为g±0.005g苏州地区的g (4 位有效数字) 约为9.795 m/s2 因此实验结果的正确范围应为(9.795 ±0.049) m/s2 (9.7469.844 m/s2)

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    刘炳昇教授专栏

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