SCI论文（www.lunwensci.com）
摘 要 : 高考物理实验试题中经常会有实验误差分析，常涉及到理论值和实验值分析，有时还 会提及到一个待测物理量真实值的概念，好多学生分不清楚这几个值有什么区别，特别是理论值， 不知道从哪个角度分析.本文结合近期物理试题谈谈物理实验中的理论值、真实值和实验值如何产 生，以及这几个值差别产生原因，旨在让学生掌握其分析方法.
关键词 : 实验教学,理论值,实验值
高中物理实验试题中经常有理论值和实验值分析，有时还会涉及到真实值和测量值的概念.好多学生分不清楚什么是理论值、实验值、真实值和测量 值，其实之所以产生这几个概念是因为实验中存在误差，如果没有测量误差，也就不存在这些概念的区 别.本文结合近期物理试题谈谈物理实验中误差的产生原因，以及这几个值的差别.
真实值 : 物理量在客观上存在的真实数值，称为 真实值.由于真实值也是用仪器测量出来的数据信 息，仍需借助于函数关系获得物理量数据信息，所以 这些计算均有误差.因此可知，真实值为理想化的词 汇，只可能是相对真实数值，不可能确切知道其准确 数值.
实验值 : 实验中测算的数值被视为实验值.物理 实验中，物理量必须借助于测量而获取.基于测量方 式差异，具体有直接测量、间接测量两种类型.直接 测量，即被测量物理量是基于测量仪器直接读取，所 以直接测量数据指的是直接读取得到的数据信息， 例如使用弹簧测力计可以测算力的数据，刻度尺可 以测长度数据等，这些读数结果就是物理量的数值.
间接测量是指被测量的物理量不是从测量仪器 里获取的数值，是借助于多个直接测量的物理量，再 应用相应的物理规律计算获取的数值.例如我们在 教学中所涉及的测量一个电阻的阻值时，会借助于 伏安法来进行相应的测算，首先我们会测量通过电 阻的电流、电压，之后，借助于欧姆定律来核算出电 阻数值.客观而言，大多数物理量都是间接测量.当 然，有的既可以用直接测量，也可以间接测量，如电 阻，既可以用欧姆表直接测量，也可以用伏安法间接 测量其大小.
理论值 : 题目中会给出一些物理量，根据物理学 的定律、定理之类的对物理量进行纯数学计算得出 物理量的数值，它在实验中常常用来替代真实值，就 比如在告诉高度和重力加速度数值前提下，利用公式 h =1/2gt2 ，可计算出某一小球从此高度自由下落到达地面所用的时间，这个时间就是理论值.而实验 值是通过实验手段，如用秒表直接测量物体下落这 个过程所用的时间.下面结合近几年物理试题进一 步谈谈这几个值如何得到.
例 1 “探究互成角度的力合成规律”的演示， 如图 1 ( a) ，该图中 A 代表的是钉死橡皮筋的钉，O 代表的是橡皮筋、细绳之间结点，OB、OC 代表的是 细绳，图 1 ( b) 代表的是在图纸上基于实验结果绘制 的情境.
分析 本实验目的是通过实验测量已知力F1 和F2 大小和方向，在作出F1 和F2 两个拉力之后，如 何求其等效力——— 合力大小和方向，可有两种方法 : 如果按照平行四边形定则作出其对角线长度 F( 如 图 1(b) 中 F) ，由于 F 是由一定的规则和规律( 平 行四边形法则) 得出的，因此它属于F1 和F2 的合 力的理论值 ; 如果按照合力的定义( 相 同 的作用 效果) ，通过实验方法得出的实际测量值( 如 图 1 ( b) 中 F ') ，它就属于是力F1 和F2 的合力 的测量 值，它的方向和橡皮筋是一致的，但 实验会存在 误差数值，所 以理论值、实验值两者之间是有些 许偏差现象的.
例 2 在“电源电动势和内阻的测量”的实验 中，图 2 ( a) 为实验电路图，改变滑动变阻器滑片位 置，可得到多组电流、电压数据，可采用图像法处理 实验数据如图 2(b) .
图 2(b) 是根据实验数据作出的 U -I 图像，电 源电动势 E = 1.5V，内阻 r = 1.0 Ω . 属于测量值.
若从理论上分析引起误差的原因，将误差量考 虑进去，可得到待测物理量的理论值.由于电压表分
例 3 (2021 八省联考题) 借助于图 3 中的装 置来测算木块、长木板两者之间的动摩擦因数 μ . 将 左侧带滑轮的木板置于实验台，带砝码的木块右侧 关联穿过打点计时器的纸带，左侧与细线关联，细线 通过定滑轮挂有槽码，在槽码作用下木块运动，通过 纸带测量木块的加速度，并测算木块和砝码的总质 量 m，槽码的总质量 M，测算木块、木板两者之间的 摩擦力f，从而计算出动摩擦因数 μ . 改变 M 和 m 进 行多次实验.
分析 本题中滑动摩擦力是通过计算得到的， 对整体运用牛顿第二定律，mg-f = (M + m) a，可得到 不同 M 下的滑动摩擦力的大小，学生甲测算数据如表 1.
通过什么方式才可以处理数据获取动摩擦因数μ.方案一 : 在测得滑动摩擦力大小和压力( 大小 等于木块重力) ，利用公式f = μMg 直接计算，这属 于间接测量，得到的应该是测量值，由于实际测量的 摩擦力包括木块与木板摩擦力和滑轮与绳子之间摩擦力大小之和，摩擦力测量值偏大，计算得到的动摩 擦因数 μ 偏大.
可求得该木块与木板的动摩擦因数 μ = 0.33. 此过程就是从理论上分析，考虑到滑轮与绳子之间 摩擦力影响，找到了真实值与测量数据关系式，所以得到的就是理论值.
例 4 ( 真题) 小光使用图 5 ( a) 中的实验装置 来验证动量定理.他把遮光条装到滑块中，并操作天 平测算得出遮光条、滑块的总质量 M = 200.0g，槽 码、挂钩的总质量 m = 50.0g.操作过程中，把滑块系 在绕过定滑轮悬挂有槽码的线上.滑块从静止释放， 数字计时器对遮光条穿越光电门 1、2 的遮光时间 Δt1 和 Δt2 进行记录，此两次启动遮光的时间 间隔 Δt，借助于图 5(b) 游标卡尺，测算遮光条宽度，得到 滑块穿越两光电门速度的变化量 Δv.
多次改变光电门 2 的位置进行测量，得到 Δt 和 Δv 的数据，如表 2.对数据处理，可采用两种方法，一 是直接代入动量定理关系式，看式子左右是否成立，也可以根据表 2 中数据，在方格纸上作出 Δv - Δt 图 线.从图 6 上获得的斜率则为测量值，也是间接测 量，从图 6 上得到斜率大小为 1.92m / s2 ，若斜率的 测量值与运用动量定理计算得到理论值相等，则动量定理成立.
此题与前面几题不同，它的实验目的验证一个定理 式( 或定律式) 正确与否，并不是测量一个物理量， 这类问题采用的方法一般是先设计一个能利用这个 定理式运算的模型，多次实验，测量出数据，对于数 据处理一般采用两种方法: 一种是直接代入方法，即将 所测量的物理量直接代入定理式(或定律式) ，看等式 是否成立; 另一种方法是根据所测量的数据作出图像 (一般为线性图像) ，计算出图像的斜率或截距，此为测 量值，也可以称为实验值，然后根据定理式和题中所给 数据计算出斜率或截距，由于没有用到所测量的数据， 依靠理论推导，所以为理论值，对比理论值与实验值是 否相等，从而验证定理(或定律) 是否成立.
从以上分析可以看出，测量值( 或称实验值) 一 定要依据测量数据获得，理论值要依靠理论推导，有 时要加上误差修正，利用原理式找到测量值与真实 值关系式，从而计算出真实值大小，此真实值由理论 推导而来，也可以称为理论值.
参考文献 :
[1]孙铁斌.谈验证力的平行四边形定则理论值与 实验值[J].物理教师，2016(9) : 57-59 .
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/69085.html
