我们继续《分步法是估计加速度的“最差”方式——对实验偏差问题的再思考(一)》教研分享系列334(以下简称“1”)和《循序渐进的方法是“最差”的加速度估计方法——对实验偏差的再思考(2)‖教研分享系列335》(以下简称“2”)继续讨论。
4.理论学习
第 1-7 节研究
检测不确定度是检测质量的指标,也是对检测结果唯一偏差的评价。 检测不确定度的评估分为三种类型。
①A级考核
A级评价是基于行比偏差的评价,通常需要两次以上的检查才能进行评价。 “实验”使用平均值的标准误差作为偶然偏差的定量评估。
对于只测试一次的,如果是目视检查,恰好偏差也被B型评价量化了。
②B级考核
在小学阶段,用极限偏差(有时用分度值近似)/1.732(三的平方根)来定量表示,主要是评价检测工具本身带来的系统偏差。
③C级考核
C类评定,即组合标准不确定度,综合了以上两类不确定度。
5. 直接面对问题
无论是原题还是改编题,从偏差理论的角度来看,应该采用估计方法①来估计重力加速度,即平均速度+位移速率公式法; 而不是估算法②,即逐步法。 接下来,让我们详细论证这一点。
为了论证这一观点,有必要正确回答原题中两种估计加速度的方法存在明显差异的原因,特别是采用分步法带来的巨大误差。 接下来,我们重点关注磁带数据。
根据偏差理论,h₁、h2、h₃这三个数据只检测到一次,说明检测值本身就是最佳检测值。 根据不确定度评估和估计方法,三个数据的不确定度相同,即综合不确定度为0.41mm。 估计结果的确定性。
值得强调的是,最佳检测值并不是真实值,尤其是在只有一次检测的情况下,最佳检测值与真实值之间的“误差”可能会很大。 因此,从相对偏差的角度进行半定量评价是有意义的。
就h₁、h2、h₃而言,由于检测值很大,即远小于0.41mm的综合不确定度,因此相对偏差很小。 但就所讨论的问题而言,还不能充分考虑h₁、h2、h₃三个数据的相对偏差,需要深入到估计公式中重新分析。
估算方法①的表达式如下:
g=[(h₃-h₁)f]2/8h2
从这个表达式来看,相当于检测AC和OB的宽度,而AC相对较短的宽度也>15cm,所以AC宽度的检测相对偏差很小,即AC和OB的检测OB宽度可以认为是准确的。 用这种方法来估计加速度自然是准确的。 原题和改编题,虽然h₁数据发生了变化,但即使这里有“捏造”,这个畸变误差也不影响AC和OB的宽度检测比较准确(比较小的“误差”) )。 使用该方法测量平均速度的探究方法,原题和改编题的重力加速度估计结果误差并不大,就是这个原因。
估算方法②的表达式如下:
g=(h₃+h₁-2h2)f²
从这个表达式来看,实际上只检测到了两个距离AB和BC,但是重力加速度的估计偏差并不是通过两个距离的相对偏差来判断的,而是通过|AB-BC|的相对偏差来判断的。 可以计算出最大偏差率可达0.41/4(12.25%)以上,甚至超过0.41/3(13.67%)。 在原题中使用该方法,偏差率达到(9.80—8.25)/9.80%=15.82%,很好地验证了上述分析。
可以预见测量平均速度的探究方法,如果对h₁、h2、h₃的调整数据进行调整,调整范围在±0.41mm之间,采用估算方法①时,重力加速度的估算值不会发生太大变化,但如果采用第二种估算方法,估算结果会非常大。 可能会发生重大变化。
当然,我们前面的预测并不是为了说明实验数据可以随意捏造,而是为了说明在正确的检测下,不恰当的估计方法也可能会造成巨大的偏差。
6. 教学启示
通过对原题和改编题的讨论和分析,进一步证明中学化学实验教学中确实存在着对求差法的非理性和偏执的认识。 之所以形成这样偏执的认识,主要有以下几点。
①高中数学教学对偏差分析教学要求不高,导致大部分班主任忘记了偏差理论。
②高中化学实验教学中,实验教学课时严重不足,实验过程马虎,无法呈现丰富的实验案例促使师生反思实验偏差规律。 无法深入研究。 比如我们正在讨论的问题例子就摆在我们面前,很可能会被忽略。
③升学压力迫使师生陷入考试泥潭。 温习问题才是王道,反思研究然后走开。 事实上,中考出题专家脱离教学第一线、规定性中考试卷不能促进真实教学,反而“引领”应试教学,已是不争的事实。 。
教学中的化学实验不能脱离实验实际,在实验过程和实验问题的制定中应牢固树立“实验目的+实验条件+实验要求”△三角实验理念。
再次指出,如果尺度测量足够大,则一定不能采用基于“分离检测”的逐步方法来估计匀速直线运动的加速度。 中考命题专家制定实验题时,如果没有标尺阻力不足的突出条件,尽量不要引导渐变差法估算匀速直线运动的加速度。
账号主觉得下面的实验问题值得商榷,尤其是例4,给出了阻值足够大的刻度图案,但仍然“分割检测”数据,可能违反了检测常识,具有一定的局限性。具有很大的欺骗作用。