物理实验数据的处理方法

摘要：实验考查学生动手操作实验的能力，而分析和处理实验数据考查学生利用学过的物理知识解释实验现象和灵活处理实验数据的能力。实验数据的处理贯穿于从获得原始数据到得出结论的整个实验过程，是实验操作后的一个重要步骤。

关键词：实验数据；图像；多次测量

从近几年的中考命题情况看，要求学生在掌握基本实验原理的基础上，会选择实验器材，设计实验步骤，会观察、分析实验现象。并要求学生根据确定的实验目的得到或验证物理规律，这就要求学生必须具备分析和处理实验数据的能力。实验数据的处理贯穿于从获得原始数据到得出结论的整个实验过程，是实验操作后的一个重要步骤。本文结合一些实例来简单介绍常用实验数据的处理方法。

一、 列表法

列表法是记录数据的基本方法，是在处理数据时，为了简明地表示出有关物理量之间的对应关系，将实验所获得的数据用表格的形式进行数据处理的一种方法。在记录和处理数据时，将数据列成表格不但可以减少或避免错误，便于发现问题和分析问题，而且有助于找出物理量之间的规律性的联系。

数据列表时表格应有一个标题或必要的说明，表格要直接地反映有关物理量之间的关系；表格栏目条理清楚，要求简单明了；为了养成良好习惯，减少差错，每次实验前，都应该根据实验要求，设计画好所用的空白表格，以备在实验中记录数据。

在伏安法测量小灯泡电功率的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，实验记录了三组数据如下表，通过分析实验数据和实验现象，可以得出电功率和小灯泡亮度变化的规律。

小灯泡的额定电压为2.5V，由表格中的实验数据可得，当小灯泡两端电压等于额定电压时，通过的电流为0.30A，小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.30A=0.75W，即為小灯泡的额定功率。通过实验现象发现，小灯泡在三次实验中电功率值不相同，灯泡的亮度也不同，灯泡消耗的电功率越大，灯泡的亮度就越亮。

二、 图像法

在物理实验中，用图像来表示物理规律的一种实验数据处理方法。用图像法分析和处理实验数据的一般步骤：首先建立坐标系，用横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量，要求坐标的比例要适当，关系清晰；然后描出实验数据点，根据实验数据点恰当地绘出平滑的曲线或直线，绘出图像；最后根据实验数据所取得的图像，分析归纳出物理量之间的规律。

在观察“水的沸腾”实验中，某同学为了观察水在加热过程中温度随加热时间的变化情况。当水温升到90℃时，每隔1min读一次温度计的示数，直到水沸腾4min后停止读数，记录有关数据如下表：

请根据记录的数据在图中先描点，再用平滑的曲线画出温度随时间变化的图像。由实验结果得出水沸腾时温度变化的规律。

在“水的沸腾”实验中，要求读数要迅速准确，以减小实验误差，直到沸腾几分钟后为止。实验结束后，要求学生在方格纸上标出各个时刻所记录的温度，用平滑的曲线把这些实验点连接起来，得到水沸腾时的温度随时间的变化情况，从而得出水沸腾的图像。然后组织、指导学生分析图像用语言描述出来：水在沸腾前吸收热量，温度不断升高；而在沸腾过程中虽然不断吸热，但温度保持不变。

三、 平均值法

在物理实验过程中，一般需要进行多次测量。对于一些特性物理量，比如密度、电阻等，需要进行多次测量几组实验数据，然后求出多组实验数据的平均值来减小实验误差。多次测量取平均值是为了减小由人为因素引起的偶然误差，所以为达此目的，应该将多次直接测量的物理量取平均值才能达到减小偶然误差的目的。

用伏安法测量某导体电阻的实验中，改变被测电阻两端的电压，分别测量导体在不同电压下对应的电流值，进而计算出相应的电阻值，然后求其平均值作为导体的电阻。

测量导体电阻的实验是一个重要实验，本实验中涉及的内容非常丰富，既有间接测量的实验方法，又有实验基本技能，还有对实验数据的分析。这是一个以测量电阻阻值为主要实验目的的实验，既然是测量数据，就应该想方设法减小误差。本例中通过调节滑动变阻器来改变待测电阻的电流及其两端电压，通过分析处理实验数据，对于测得的各组电流值和电压值，计算出相应的电阻，最后算出电阻的平均值，作为被测电阻的阻值。这样做的目的是通过多次测量求平均值来减小误差。

总之，实验过程主要考查学生动手操作实验的能力，而分析和处理实验数据主要考查学生利用学过的物理知识解释实验现象和灵活处理实验数据的能力。教师要在实验教学中让学生经历探究过程，引导学生对实验数据进行分析论证，从而提高处理实验数据的能力。

作者简介：

梁金木，山东省聊城市高唐县琉寺中学。endprint