物理IA論文的 5 個寫作要點

寫(xie) 作要點 1：隻研究一個(ge) 自變量和一個(ge) 因變量的關(guan) 係。
一些同學想把論文寫(xie) 好，就覺得要多研究一些東(dong) 西，越複雜越好，這是一個(ge) 錯誤觀念。IA 論文的要求是對一個(ge) 問題研究深入、細致，往深了挖。如果你的實驗中出現兩(liang) 個(ge) 自變量 (independent variables) 或兩(liang) 個(ge) 因變量 (dependent variables)，看起來做了很多事情、取了很多數據，但你的論文很容易寫(xie) 得蜻蜓點水，要照顧的因素太多，深入不下去，也無法 focus。一篇好的 IA 論文很重要的兩(liang) 個(ge) 因素是：focused & in-depth analysis。如果實驗隻有一個(ge) 自變量和一個(ge) 因變量，這兩(liang) 點會(hui) 比較容易實現。

寫(xie) 作要點 2：闡述清楚實驗裝置和安全措施。
既然評分老師不能親(qin) 自看到你的實驗，那麽(me) 最好能讓他/她很輕鬆地理解實驗裝置和過程。最重要的一點是以圖片的形式把你的實驗裝置記錄、呈現出來，比如可以直接將 experimental set-up 拍照，然後在照片中用文字標記好每個(ge) 儀(yi) 器分別是什麽(me) ；或者，尤其是在實驗裝置比較簡單的情況下，也可以自己畫一個(ge) 實驗裝置的草圖，這樣會(hui) 比較清楚、直接。
對於(yu) 可能會(hui) 涉及到危險情況的實驗，比如在高溫或高電壓等環境下進行的實驗，那麽(me) 論文中一定要討論 safety issues，即說清楚你是通過什麽(me) 措施、防護器材來規避實驗風險的。

寫(xie) 作要點 3：多次測量、取平均值、並求不確定性。
實驗中我們(men) 一般是通過改變自變量，來測量因變量的變化。那麽(me) 對於(yu) 每一個(ge) 自變量的值，都至少要重複三次實驗。重複實驗的意義(yi) 在於(yu) 如果隻測一次，數據可能測錯了或不具代表性；多測幾次，計算平均值和不確定性，才科學。

舉(ju) 個(ge) 例子（數據純屬虛構），假設我研究的自變量是水溫 T，因變量是水的蒸發速率 R。水溫設定在 80 攝氏度時，重複三次實驗。這三次實驗測量的水溫分別是 80.2 攝氏度，79.6 攝氏度，80.1 攝氏度，那麽(me) 取平均就是:
(80.2 + 79.6 + 80.1) / 3 = 80.0 攝氏度
求不確定性是用這組數據中最大值減最小值、再除以 2 來計算：
(80.2 - 79.6) / 2 = 0.3 攝氏度

所以這三次實驗的自變量 T 取值範圍就是 80.0 ± 0.3 攝氏度，因變量 R 也是同樣的方法求，在此不重複了。
無論是算平均值、還是算不確定性，結果的有效數字和小數點後位數都不能變多，隻能和原始實驗數據保持一致、或更少。有同學可能還會(hui) 問到，如果我三組實驗測量出來的數都一樣，比如都測的是 80.1 攝氏度，不確定性怎麽(me) 計算？
那麽(me) 要按照實驗儀(yi) 器的不確定性來寫(xie) ，如果實驗儀(yi) 器的不確定性是 ± 0.2，結果就是 80.1 ± 0.2 攝氏度。

寫(xie) 作要點 4：爭(zheng) 取把數據匯總到一張圖上，這樣方便比較，best-fit line should be reasonable。
實際寫(xie) 作中發現一些同學每一組實驗都畫一張圖，這是不對的。針對每個(ge) 自變量，重複三組實驗會(hui) 計算出自變量的平均值和不確定性，如上述例子中的 80.0 ± 0.3 攝氏度，這個(ge) 80.0 攝氏度是圖象的一個(ge) 橫坐標， ± 0.3 攝氏度則是這個(ge) 點橫向的 error bar；縱坐標和它的 error bar 是通過計算因變量得出的，所以這三組重複實驗最終得到的僅(jin) 是圖象中的一個(ge) 點及其 error bars。通過多次改變自變量（建議至少五次以上），我們(men) 會(hui) 在坐標上得到五個(ge) 以上的點，就可以畫 best-fit line 了。

畫 best-fit line 也有學問，有同學的結果中，五個(ge) 點明顯不在一條直線上，還非要用直線去 best fit 這些點，這就錯了；還有的同學用軟件中一條完美的曲線擬合圖象中的五個(ge) 點，軟件中給出的數學擬合度 (correlation coefficient) 高達 0.999998，這位同學如獲至寶，就自信地用了軟件給出的五次擬合公式，舉(ju) 個(ge) 例子：

這個(ge) 公式看起來很炫、很複雜，與(yu) 實驗數據的擬合度也極其完美，但是否看出這個(ge) 公式的問題所在？
問題在於(yu) 它是一個(ge) 純數學公式，但我們(men) 寫(xie) 物理 IA 的目標是要找到兩(liang) 個(ge) 物理量的關(guan) 係和意義(yi) ，你要弄清楚你的自變量，溫度 T，為(wei) 什麽(me) 會(hui) 和因變量，即水的蒸發速率 R， 有如此複雜的關(guan) 係。我們(men) 要通過一些背後的物理原理來解釋這個(ge) 公式的合理性，如果公式中的每個(ge) 係數確有其意義(yi) ，或者如果他人的論文也用到了這個(ge) 公式，我們(men) 可以堂堂正正地用它，並和他人的結果相互比較、討論相似與(yu) 不同之處，彰顯科學風範！但如果找不到其合理性，也沒有別的論文用過這個(ge) 公式，那麽(me) 直接在論文中放這個(ge) 公式是不負責任的。

寫(xie) 作要點 5：論文字體(ti) 與(yu) 文件形式。
IB 官方並沒有規定 IA 論文的字體(ti) 是什麽(me) ，但你在編輯論文時，首先字體(ti) 不能換來換去，要通篇用一種字體(ti) ；並且建議用 "Times New Roman" 這個(ge) 字體(ti) ，這是國際論文的通用字體(ti) 。
論文終稿的上傳(chuan) 形式應該是 pdf，不用多說，pdf 比較規範，而且不容易被再次修改。

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