亞太科學教育論壇, 第一期, 第冊, 文章 (二千年十二月)
李德安
物理實驗中創造性思維能力的培養與訓練
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三、實驗結果分析

物理學的許多重大發現都是從分析實驗資料中得出的。特別是物理定律的公式基本上都是從實驗資料的處理中得到的。實驗結果的資料處理包括技術處理和理論分析,它是運用資料揭示事物和現象的本質聯繫。因此,必須運用數學方法與思維方法相結合,對記錄的實驗結果加以整理分析,主要包括實驗誤差的分析、有效數字的運算和實驗資料的處理。

在資料處理中,力F是根據力的分解與合成的原理求得,但處理的方法也是多種多樣的,不同的方法有不同的優缺點,下面就實驗方案三進行分析:

  1. 根據力的平行四邊形法則(如圖4所示),AOBC是一個對角線相互垂直的棱形,因此可以把它轉化為直角三角形的形式來求F值,即F = G/2 = OD/,只要我們量出ODOA的數值,或從座標紙上讀出ODAD的數值,都可求出F 值的大小。

在資料處理中,可簡化為如圖5所示的方法來求得力F的大小和橡皮筋在不同
拉力F下的長度l(在此選取不同單位長
度的O1D1O2D2—表示G/2的大小)。
如: 
  1. 也可採用力的圖示法求得力F,以單位長度表示G/2(如圖6所示),則O1E1O2E2?的長度即分別表示力F1F1—的大小。
 

3.關於F—△l 圖像的得出,可有以下幾種方法 :

  1. 先求出l F 的值,然後作出Fl 曲線,延長曲線交l 軸於l0,l0即為橡皮筋的原長(l0也可在測量前量出),然後把F軸向右平移l0,即得出Fl 圖像(如圖7所示)。
  2. A為主圓心,AB重合時AO的長度l0為半徑畫弧,然後量出△l(如圖8所示)但用此方法測量l可能會產生較大的誤差。作出Fl 的圖像,然後向右平移l0-l0,即得出Fl 圖像(如圖9所示)。
  3. 以A為圓心,以不同作用力Fi下橡皮筋的長度lI為半徑,利用畫弧的方法在座標紙上量出橡皮筋的長度l (如圖10所示),然後按照“1”的方法作出Fl 圖象。
 

下面是運用方案三測得的一組資料:

其中砝碼為30g,繩原長(總長)為30cm,不同的力FiFi)作用下橡皮筋的伸長量為li(li),(Fili分別為橡皮筋返回時的作用力以及在此作用力下的橡皮筋的伸長量)
 

Fi/g 15.00 15.12 15.51 16.20 16.66 17.27 18.04 18.92 20.12
Δli /cm 16.00 16.03 16.08 16.13 16.21 16.24 16.35 16.40 16.50
Fi/g 21.60 23.48 25.83 28.88 32.54 36.95 41.39 46.34  
Δli /cm 16.68 16.87 17.13 17.46 17.94 18.55 19.31 20.08  
Fi/g 15.00 15.13 15.51 16.17 16.63 17.20 17.91 18.83 19.91
Δli/cm 16.20 16.24 16.34 16.39 16.50 16.57 16.65 16.69 16.85
Fi/g 21.25 22.97 25.13 27.82 31.40 35.45 40.28 46.34  
Δli/cm 17.00 17.22 17.38 17.71 18.21 18.76 19.42 20.08  


Copyright (C) 2000 HKIEd APFSLT. Volume 1, Issue 2, Article 1 (Dec., 2000)