注重实验教学细节提高数据处理能力

〔关键词〕 中学物理；实验；教学细节；数据；坐标系

〔中图分类号〕 G633.7　〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463（2012）12—0088—０2

实验是物理教学的基础。在实验中，一些微不足道的实验操作细节或数据处理细节往往是实验成功的关键.这就要求物理教师在教学过程中着重培养学生的实验能力，既要培养他们科学、规范、细致的操作能力，也要培养他们科学、认真、灵活的数据处理能力.在高三第一轮复习中，我给学生布置了一道物理作业题，学生们做作业时个个满有把握，而阅完作业后我却大失所望.

原题如下：(1)在用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中备有以下器材：A.干电池1节；B．滑动变阻器(0～20 Ω)；C．滑动变阻器(0～1kΩ)；D．电压表(0～3 V)；E．电流表(0～0.6 A)；F．电流表(0～3 A)；G．开关、导线若干.其中滑动变阻器应选

，电流表应选

.(2)为了最大限度地减小实验误差，请在下面的虚线框中画出该实验最合理的电路图.(3)某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据画出U－I图线，根据图线得到被测电池的电动势E＝

V，内电阻r＝

Ω.

■

■

虽然这道题没有涉及复杂的理论知识，但许多学生还是会失分，他们所画的图象差误较大，有的学生画出的图象太小，有的太高，有的太平，甚至有的图象超出了坐标纸范围，有的图线延长后与纵轴的交点出格，无法读取电动势.学生们花了好长时间做题，而得出的答案却在误差范围之外，最终还是无法得分，真是事倍功半.主要原因是学生不够重视实验细节，数据处理能力欠缺.而这种数据处理能力差具体体现在坐标系的建立上.他们不能准确地建立坐标系，更不能科学地取单位长度，最终导致所画图象偏离太大，得不出答案.那么，如何建立坐标、如何选取单位长度才能在有限的空间上画出大小适中、布局合理的图象从而提高实验精度呢？

1.观察两组数据的数值分布特征，确定坐标的起始标值（这个起始值用P表示）.

若该组数据中从零到最大值之间数据分布匀称，则坐标起始标值取零，如上题中电流的数据在0～0.4A之间数据分布匀称，则表示电流的横坐标的起始标值取零（即该坐标轴从零开始标值）.

若该组数据中从零到最大值之间数据分布不匀称，则坐标起始标值一般不取零（即该坐标轴不从零开始标值），一般取略小于该组中最小值的某个整数值为起始标值.

如上题中电压数据从0～1.32V之间数值分布不匀称，0～0.93V之间没有数据，而数据都分布在0.93V～1.32V之间，故起始标值可取略小于0.93V的较整的数0.9V(或0.8V)为起始标值（即纵坐标从0.9V或0.8V开始标值，取0.9V时精度高）.

2.确定分度值（最小一格所表示的数值）.

①取略大于测量数据中最大值的较整值（这个最大整值用Q表示），在上题中纵轴电压最大值1.32V，取略大于1.3V的较整值1.5V，即Qy=1.5V；横轴取略大于电流最大值0.4A的较整值0.5A，即Qx=0.5A.

②计算最大整值Q与起始标值P的差（这个差用表示）即=Q-P.在上题中纵轴电压分度y=1.5-0.9=0.6V或y=1.5-0.8=0.7V；横轴电流分度： x=0.5-0=0.5A.

③数出坐标纸中横、纵轴的总格数（分别用n横、n纵表示），在上题中n横=20，n纵=16≈15.

④利用D=■计算分度值（D表示分度值）.

在上题中横轴电流分度值Dx=■=■=0.025A；纵轴电压分度值Dy=■=■=0.04V.

3.在坐标轴上标值，每隔N格标一个数值，N应取能使DN=整值的数.

在上题中纵轴5×Dy=50×0.04=0.2V，故每隔5格标一个数值；横轴4 ×Dx=4×0.025=0.1A，故每隔4格标一个数值.至此坐标建立结束.

按照上面的方法步骤就能建出较为合理的坐标系，然后根据数据描点、连线后就可以计算出结果。根据以上方法得出的结果不是唯一的，因为有些数据能根据具体情况适当放缩，但出入不会太大.若按照这种方法设计，得出的图象大小适中，不会出格且精度高.根据以上方法，上题中的U－I图线如图所示.

■

以上步骤是以尽量提高实验精度、充分利用有效空间为原则而设计的，故利用此图能比较准确的求出E、r的值.由于我们在平时教学中忽略了这样的细节，导致学生缺乏处理数据的能力.画图时无目标、无原则地随心设计，得到的图形精度极差，不能得出准确答案，无法得分.

由以上例题可以看出，在实验教学中教师要重视实验细节，这不仅仅是为了让学生会做题得高分，更重要的是要培养学生的数据处理能力.