高中物理试卷：偶然误差还是系统误差？
03-15 00:33:57 浏览次数:25726次 栏目：高中试卷
标签：高中试卷网,高中语文试卷,高中数学试卷,高中英语试卷,http://www.duowen123.com
高中物理试卷：偶然误差还是系统误差？,
在学生实验教学中，引导学生分析误差的来源，采取有效措施减小实验误差，提高测量精度，对培养学生的科学态度和科学精神，提高分析问题和解决问题的能力，能够起到积极的促进作用。
对系统误差和偶然误差问题的再度思考源于一道高考题。
一、问题的提出
下面来看20xx年高考重庆理综试卷中22题的第（2）小题：
某同学用如图所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50 Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如下图所示。
width=600 >
该同学用两种方法处理数据（T为相邻两计数点的时间间隔）：
方法A：由 width=92 > width=95 >……， width=95 >取平均值g=8．667 m/s2
方法B：由 width=92 > width=95 > width=93 >取平均值g=8．673 m/s2
从数据处理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有__________；方法B中有__________。因此，选择方法___________（A或B）更合理，这样可以减少实验的_____（系统或偶然）误差。本实验误差的主要来源有____________（试举出两条）。
本题中加点部分的参考答案为“选择方法B更合理，这样可以减少实验的偶然误差”。
本人认为，选择方法B“可以减少偶然误差”的提法似乎有些不妥，是否应改为减小系统误差。
二、物理教学大纲、考试说明、课程标准中关于误差的教学及考查要求
1．中学阶段对实验误差的要求，在20xx年4月出版的全日制普通高级中学《物理教学大纲》的第33页是这样写的，“关于误差，认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差，知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差，能在某些实验中分析误差的主要来源，不要求计算误差。”
2．在20xx年普通高等学校招生全国统一考试《考试说明》理科物理知识内容表中“实验”的说明中，关于误差的要求与《物理教学大纲》的提法一致。
3．在20xx年4月出版的普通高中《物理课程标准》（实验）的内容标准中“科学探究及物理实验能力要求”中没有涉及有关误差的教学要求。
目前普通高中物理教学中关于误差的教学要求是，学生要“知道系统误差和偶然误差”。但是什么是误差，什么是系统误差，什么是偶然误差，怎样判断是系统误差还是偶然误差等问题，在物理教学大纲、考试说明和课程标准中都没有给予具体的说明。
三、教科书中关于误差的表述
学生的关于误差的知识从何而来呢？说起来渠道很多，老师讲述、书籍、网络……，然而，最直接的还是教科书。教科书，是学生重要的学习资源，而且是目前大多数高中学生主要的学习资源。
1．人民教育出版社20xx年6月第7版全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册第137页关于“误差和有效数字”中关于误差的部分写道：
“从来源看，误差可以分成系统误差和偶然误差两种。”
“系统误差是由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的。系统误差的特点是在多次重做同一实验时，误差总是同样的偏大或偏小，不会出现这几次偏大另几次偏小的情况。要减小系统误差，必须校准测量仪器，改进实验方法，设计在原理上更为完善的实验。”
“偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大偏小的概率相同。因此，可以多进行几次测量，求出几次测得的数值的平均值，这个平均值比一次测得的数值更接近于真实值。”
2．人民教育出版社20xx年5月第一版普通高中课程标准教科书物理必修1第102页“误差和有效数字”中的表述是这样的：
“当多次重复同一测量时，偏大和偏小的机会比较接近，可以用求平均值的方法来减小偶然误差。”
“多次重复测量的结果总是大于（或小于）被测量的真实值，呈现单一倾向。”
四、分析及结论
将以上关于系统误差和偶然误差的表述作为依据，来分析判断前述题目中采用B方法，到底是为了减小偶然误差，还是减小系统误差？
在测量S1、S2、S3、S4、S5、S6数据时，确实存在偶然误差。然而，本题已经给出测量结果，不存在进行多次测量问题。接下来需要做的不是想办法来减小测量位移过程中产生的偶然误差，而是选择计算重力加速度平均值（ width=16 >）的不同方法。目标是选择让更多原始测量数据对实验结果起作用的计算方法，达到测量值接近真实值的目的。
由方法A得： width=228 >
由方法B 得： width=308 >
如果从求平均值减小偶然误差的角度考虑，以上两种方法都可以求重力加速度的平均值。
从S1、S2、S3、S4、S5、S6这6个测量数据对实验结果的贡献来看，若选择方法A，只有S1和S6对计算结果有贡献；若选择方法B，S1、S2、S3、S4、S5、S6这6个测量数据对实验结果都起了作用。所以，“选择方法B更合理”。
在人民教育出版社20xx年6月第7版的全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册第145页“研究匀变速直线运动”学生实验中，把求加速度平均值的方法表述为“实验原理”。由教材中的表述可知，由于“实验原理不完善而产生的”误差，属于系统误差。
前述高考题设计选择A或B 那种方法求加速度的平均值更合理，恰恰是出于对“要减小系统误差，……设计在原理上更为完善的实验”的教学及考察要求。所以，选择方法B是“设计在原理上更为完善的实验”的具体措施，为的是减小系统误差。
另外，题目中的“减少实验误差”应改为“减小实验误差”。
参考答案中出现问题，其原因在于没有确切理解选择方法B，实际上是在完善实验原理，在数据处理上实现了创新。
以上如有不妥或错误之处，敬请指教。，高中物理试卷：偶然误差还是系统误差？
相关热词搜索： tag: 高中试卷，高中试卷网,高中语文试卷,高中数学试卷,高中英语试卷，试卷试题 - 高中试卷
