吴斌

【摘 要】 在我国现代教育体系不断完善的背景下，高中教学质量在不断提升，其中物理实验教学模式在不断完善.在高中物理实验教学过程中，受到多种因素影响，物理实验结果会存在一定的误差，导致实验结果不够准确，明确误差产生的原因是物理实验教学中的重要环节，需要学生具有分析误差产生因素的能力，而函数图像在分析实验误差方面具有良好的作用，能够全面提高学生知识运用能力.因此，本文将对函数图像在高中物理实验误差分析中的应用方面进行深入地研究与分析，并提出一些合理的意见和措施，旨在进一步提高学生综合学习能力.

【关键词】 函数图像;物理实验;误差分析

實验误差在高中物理试验教学中是一种常见现象，且实验误差可以作为一种教学资源，学生通过多种方法确定误差产生的原因，实际上是深化物理学习的过程.在物理实验误差分析方面，可以采用函数图像分析方法，通过函数图像呈现出误差出现的具体原因，能够帮助学生更好地掌握物理实验知识，促进学生综合学习能力提高的有效方式，所以需要加强函数图像在物理实验误差分析中的应用教学.

1 归因分析

题目 利用图1电路测量能够电阻的内阻，AB为一段粗细均匀的铅笔，笔芯汇总套有以金属滑动环P（宽度和电阻不计，与笔芯良好接触并可只有移动）.实验器材包括：标准电池（电动势为E0，内阻不计），电阻箱（最大阻值为99.99Ω），灵敏电流计G（量程为±600μA），待测电池（电动势Ex小于E0，内阻rx未知），3个开关，刻度尺等.主要实验步骤包括：（1）测量出铅笔芯A和B两端之间的距离L0.（2）将电阻箱调整至某一阻值R，闭合开关S1、S2和S3，移动滑环P使电流计G示数归零，测量此时AP的长度L.（3）改变电阻箱的阻值R，重复步骤2，记录下多组R和对应的L值[1].

1.2 图像法

按照Lr0E0（L0r0）=REx（R+rx测）的变式可以得到：1L=E0rx 测L0Ex 测·1R+E0（L0Ex测），此时作出1L —1R图像的斜率k=E0rx测L0Ex测，截距b=E0（L0Ex测）和kb=rx 测.

通过公式Lr0E0（L0r0+r）=REx（R+rx真）变式可以得到1L=r0E0rx真（L0r0+r）Ex 真·1R+r0E0（L0r0+r）Ex真，作出1L—1R图像的斜率k=r0E0rx真（L0r0+r）Ex真，截距b==r0E0（L0r0+r）Ex真，kb=rx真.

不论是否考虑标准电池的内阻，所得到的1/L—1/R图像结果都具有唯一性，k和b值也是唯一的，尽管斜率k和截距b的表达方式存在差异，但是k/b指不会变化，为此待测电池内阻的测量结果也会保持不变，但是假如标准电池存在内阻，但是不考虑，所得到的电动势测量结果相比于实际值会更大.这道题目利用图像法对数据进行处理，能够减少偶然误差，同时消除是否忽略因为标准电池内阻而产生的误差问题[3].

这种解题可以利用在物理实验中的单摆测定重力加速度中，即：假如测摆长过程中每次都没有假如白球半径，其他操作和数值处理正确，那么测量点当地重力加速度和真实数值相比如何变化.本文认为改题目中答案偏小和不变都算正确，因为题目条件模糊不清，没有说明是采用公式法g=4πL/T2，还是采用图像法T2—L对实验数据进行处理.因为如果采用公式法求取平均值，不论测量几次都无法解决没有加摆球半径所引起的系统误差问题，而通过图像法则能够得到T2—L的图像[4].

2 建议对策分析

2.1 加强学生理解公式和函数图像的物理意义教学

因为在高中物理学中，表达物理概念与物理规律的方式包括常规语言表达和数学语言（例如函数图像、公式等）两种表达方式，函数公式表达的方式能够更加清晰、更具有逻辑性，但是整体更加抽象，理解难度较大;函数图像表达方式具有直观、清晰的优势.函数方程和函数图像是高中数学中最为常用的两个基本概念，虽然形式不同但是具有直接关联，在一定条件下还能够相互转化，函数解析式中全部点和函数图像中的点具有明确、唯一的对应关系.因此，需要从物理学中对不同物理概念和物力规律的数学表达式中出发，培养学生理解函数图像的物理意义、使用条件以及范围，从而避免学生单纯采用记忆的方式理解物理知识，顺利解答含有函数图像的物理题目.

2.2 培养学生运用函数图像表达分析能力

为了提高学生运用函数图像表达物理知识的能力，首先，在教学中教师必须使学生明确物理公式的基本内涵，帮助学生掌握各物理现象的本质和规律;其次，教师需要强化学生运用一次函数解答物理问题的能力，并学会绘制物理问题的函数图像;最后，教师需要加强对化非线性函数为线性函数的教学，将其转化方法和化归思想结合在教学中，使得学生能够将物理量快速转换为函数图像，将数学与物理进行有机结合，从而能够全面提高学生物理学习能力.

2.3 培养学生运用函数图像解题的能力

在高中物理实验教学中，实验数据处理常用方法包括公式法和图像法，在研究性试验中，一般需要根据猜想和假设，通过控制变量法开展实验，应用实验数据，做出因变量和自变量之间的函数关系图像，从而得到实验结论;在验证性的物理试验中，需要按照已知的条件控制实验内容，通过实验数据得到因变量和自变量之间的函数关系图像，从而得到试验结论;在测定性的试验中，需要按照实验原理实验条件进行控制，通过实验数据得到因变量和自变量之间的函数关系图像，最后按照图像的物理意义确定待测物理量并对误差进行分析.

例如 在牛顿第二定律的验证实验中，以小车作为实验对象，分析小车在恒定合外力F合作用下匀加速运动的位移，速度和加速度可以通过由小车拖动的纸条打点计时器进行确定，但是因为小车在移动过程中会受到摩擦力的作用，从而导致细线对小车的拉力F不等于小车所受到的合外力F合，所以F不等于F合.为了使得F能够与F合相同，需要采用一定方法将摩擦力的影响消除.

一般情况下，可以采用以下两种方法：（1）将小车换成滑动模块，之后使其在气垫导轨中运行，此时可以认为摩擦力近似消除.（2）对摩擦力进行平衡，在长木板没有混轮的一段加垫一个木块，在不对小车施加牵引力度作用下，不将悬挂细线绑在校车上，为小车提供一个初始速度，使小车能够带动打点纸条运行，并对木板倾斜角度进行调整，确保纸条打点轨迹均匀，从而说明小车处于匀速下滑状态，摩擦力得到平衡.所以如何测得小车的恒定拉力F是需要考虑的重要问题.

因为物体质量能够采用天平进行称量，所以可以采用砝码盘和砝码的重力mg替代小车拉力F，有mg=F=Mα，所以需要考虑哪种条件下能够得到mg=F以及F=Mα.小车：F–f=M·α，如果想摩擦力消除，则f=0，F=M·α;钩码为mg-F=m·α，联立公式能够得到F=M（M+m）·mg，a=mg（M+m）=mg（1+mM）·1M，当m

由此可见，本次试验中需要消除或平衡摩擦力，同时保证砝码盘和砝码总质量，小于小车的质量m，如果学生能够深刻理解牛顿第二定律的试验原理以及函数图像意义，那么通过分析函数图像则能够准确掌握牛顿第二定律试验中造成误差问题的原因，这也从侧面说明函数图像法在分析物理实验误差方面具有良好的作用.

3 结语

综上所述，本文全面阐述了函数图像在物理实验学习中的重要意义，并结合具体的题目，对函数图像在分析物理实验误差中的具体应用方法进行分析，最后提出促进高中物理实验教学质量提升的建议，希望能够对我国高中物理实验教学起到一定的借鉴和帮助作用，全面提高教学质量.

參考文献：

[1]赵贺林.实验系统误差分析方法——以"测定电源的电动势和内电阻"为例[J].物理通报，2019，S1：96-99.

[2]杜树和.用函数思想分析物理实验图像——以"探究加速度与力，质量的关系"实验为例[J].中学物理教学参考，2020，000（10）：41-42.

[3]吴庆堂.函数图像在高中物理实验误差分析中的应用探析[J].求知导刊，2019，00（005）：72-73.

[4]宋晓杰.测量电源电动势和内阻实验误差分析的教学探讨[J].中学课程辅导（教学研究），2019，013（018）：99.

[5]高克.数学知识在高中物理解题中运用的几点思考[J].数学学习与研究.2017（24）

[6]李建国.高中物理教学中数学思想方法的分类与渗透措施[J].知识窗（教师版）.2020（07）