韋中燊 婁可華

數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)的重要組成部分．?dāng)?shù)據(jù)處理問題也是實(shí)驗(yàn)類試題最?？疾榈姆矫妫湍壳俺霈F(xiàn)的大部分物理實(shí)驗(yàn)試題來看,用表格的形式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)是最常見的形式．認(rèn)識(shí)表格數(shù)據(jù)的主要用途和常見考查角度,對(duì)于提高物理實(shí)驗(yàn)試題的答題成功率有著重要意義．

1 用表格數(shù)據(jù)考查控制變量法

實(shí)驗(yàn)的結(jié)論很多時(shí)候需要通過分析數(shù)據(jù)才能得到．分析數(shù)據(jù)的時(shí)候,又需要依據(jù)一定的物理方法．在高中階段的物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中,控制變量法是最常見的分析方法．而表格數(shù)據(jù),正是展現(xiàn)控制變量法的主要形式．

表1

由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是( ).

A. 兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光

B. 兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同

C. 若入射光子的能量為5.0eV,逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9eV

D. 若入射光子的能量為5.0eV,相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng),光電流越大

分析本題是一道利用表格數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)論深入分析的典型試題,其中選項(xiàng)B、D考查的就是控制變量法的應(yīng)用,要求考生不僅知道控制變量法,更要做到真正理解．想要判斷兩組實(shí)驗(yàn)所使用的金屬材質(zhì)是否相同,首先要明白金屬材質(zhì)在這些數(shù)據(jù)中是怎么體現(xiàn)出來的．很顯然,表格中并沒有直接反映金屬材質(zhì)的數(shù)據(jù),所以需要考生對(duì)光電效應(yīng)有基本認(rèn)知,知道入射光子能量與逸出光電子的最大動(dòng)能之間的差值,正好等于金屬材質(zhì)的逸出功．在這里,金屬材質(zhì)的逸出功是一個(gè)隱藏的第三變量．在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析,就可以發(fā)現(xiàn),其實(shí)兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬材質(zhì)是相同的．所以,選項(xiàng)B的表述是錯(cuò)誤的,而該選項(xiàng)正是本題答案．

選項(xiàng)D雖然可以直接利用平時(shí)所學(xué)進(jìn)行判斷．嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f，應(yīng)通過表格數(shù)據(jù)判斷在被照射金屬材質(zhì)一樣,入射光子能量一定時(shí),光電流大小與光的相對(duì)強(qiáng)度之間的關(guān)系是一種正相關(guān),即相對(duì)強(qiáng)度越大,光電流越大．同樣的規(guī)律,在入射光子的能量是4.0eV和6.0eV時(shí)都成立,那么在5.0eV時(shí)也應(yīng)該成立．

對(duì)于選項(xiàng)A,直接分析表格中的入射光子能量數(shù)據(jù)就可進(jìn)行判斷．選項(xiàng)C實(shí)際上與選項(xiàng)B有關(guān)聯(lián)關(guān)系,在明確選項(xiàng)B中提及的金屬材質(zhì)問題的同時(shí),已經(jīng)可以直接得到該金屬材質(zhì)的逸出功,然后再利用愛因斯坦光電效應(yīng)方程,就可以輕松得到選項(xiàng)C中的結(jié)論．

2 用表格數(shù)據(jù)信息判斷滑動(dòng)變阻器的接法

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中,電路的選擇是?？純?nèi)容之一,電路選擇問題一般會(huì)涉及電流表的接法選擇和滑動(dòng)變阻器的接法選擇．常規(guī)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中,關(guān)于滑動(dòng)變阻器的接法,主要有兩種:分壓式接法和限流式接法．那么,具體實(shí)驗(yàn)中,到底選擇哪一種接法呢?選擇的依據(jù)有很多,而表格正是呈現(xiàn)有關(guān)數(shù)據(jù)的主要形式．

表2

由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,他們測(cè)量Rx是采用圖1中的圖________(填“甲”或“乙”)．

圖1

3 表格數(shù)據(jù)是描點(diǎn)作圖的信息依據(jù)

描點(diǎn)作圖也是實(shí)驗(yàn)試題中經(jīng)?？疾榈膬?nèi)容之一,是一種重要的數(shù)據(jù)處理方法．建立在圖象基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)分析,具有很強(qiáng)的直觀性,更有助于規(guī)律的發(fā)現(xiàn)．以學(xué)生在高中階段所具有的圖象分析能力,最便于分析的圖象應(yīng)該是一次函數(shù)的直線圖象,其次是光滑的曲線圖象.前者可以定量定性分析,后者基本只能定性分析．有這樣的認(rèn)識(shí),就可以避免畫出亂七八糟的連點(diǎn)折線圖來,因?yàn)槟菢拥膱D象是無法清晰地反映出規(guī)律的．

描點(diǎn)一般情況是根據(jù)試題所提供的表格數(shù)據(jù)進(jìn)行的．在利用表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)的時(shí)候,要注意一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系．另外,還要知道描點(diǎn)作圖處理數(shù)據(jù)的另外一個(gè)好處,就是可以剔除偶然誤差過大的數(shù)據(jù),即圖象上出現(xiàn)的“壞點(diǎn)”．

表3

分析本題就是一個(gè)非常典型的利用表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖的問題,而且,在描點(diǎn)作圖的基礎(chǔ)上,還進(jìn)一步考查了剔除“壞點(diǎn)”的問題．如果不是利用描點(diǎn)的方式將表格數(shù)據(jù)直觀呈現(xiàn)出來的話,要想發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差較大的對(duì)應(yīng)時(shí)刻并不是一件輕松的事情,但通過描點(diǎn),結(jié)果就一目了然了．具體所得U-t圖象如圖2所示.

圖2

從圖象中能夠發(fā)現(xiàn),第40.0s的數(shù)據(jù)誤差較大．另外,描點(diǎn)作圖時(shí)要注意以下幾點(diǎn):描點(diǎn)要清晰、連續(xù)、光滑，爭(zhēng)取一步到位,切忌反復(fù)涂抹或畫得過粗．

4 利用表格數(shù)據(jù)歸納相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

高中階段的實(shí)驗(yàn),無論是探究性的,還是驗(yàn)證性的,其實(shí)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論基本都是明確的．實(shí)驗(yàn)結(jié)論一般依賴于實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)．上面提到的依照數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖,目的也是為了尋找規(guī)律,歸納結(jié)論．有的時(shí)候,我們也可以直接從數(shù)據(jù)中歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論,這也是表格數(shù)據(jù)的基本用途之一．

表4

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù),可判斷連接電源的線圈是________(填“a”或“b”)．

分析表格數(shù)據(jù)是分析本題的重要依據(jù)．認(rèn)真觀察表格數(shù)據(jù),會(huì)發(fā)現(xiàn)Ub與Ua的數(shù)值比總是大于2,比對(duì)應(yīng)的線圈匝數(shù)比要大,而按照理想變壓器的規(guī)律,電壓比值應(yīng)該與匝數(shù)比值一樣．當(dāng)然,實(shí)驗(yàn)中的變壓器不可能是理想變壓器,必然有諸如磁漏、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等情況導(dǎo)致熱量損失,所以會(huì)出現(xiàn)輸入與輸出電壓比值增大情況．可見連接電源的只能是線圈b．如果連接電源的是線圈a,那么實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將會(huì)是另外一種情況,Ub與Ua的數(shù)值比必將小于2．

5 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)的目的是探索未知,尋找規(guī)律．高中階段的實(shí)驗(yàn),更主要的是驗(yàn)證規(guī)律,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、數(shù)據(jù)分析能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、相關(guān)的一些科學(xué)分析方法，等等．其中,數(shù)據(jù)的分析處理能力,是必不可少的內(nèi)容．

數(shù)據(jù)對(duì)于實(shí)驗(yàn)來說,具有非常重要的意義．?dāng)?shù)據(jù)、圖象和現(xiàn)象是實(shí)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)的幾種重要方式．對(duì)于高中階段的學(xué)生來說,抓住了數(shù)據(jù),利用好數(shù)據(jù),不僅有助于分析實(shí)驗(yàn)試題,也是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊环N體現(xiàn)．

考試的目的不僅僅是為了獲得高分,或者用來選拔，其也是培養(yǎng)人的一種途徑．做題不能僅僅為了做題,要體驗(yàn)試題背后潛在的育人意圖．

鏈接練習(xí)

在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)記錄了小球運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過的A、B、C、D、E、F、G點(diǎn)的位置,相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔均為Δt=0.05 s．取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),以+x方向表示水平初速度方向,以+y方向表示豎直向下方向,實(shí)驗(yàn)記錄如下表．

表5

圖3

(1)作出x-t圖象如圖3-甲所示,小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平初速度大小是________m·s-1;

(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知,t=0.10s時(shí),小球的豎直分速度大小是________m·s-1;

鏈接練習(xí)參考答案

(1)0.5; (2)1.57; (3)m·s-2;9.72.