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1、第5讲 实验:误差和有效数字研究匀变速直线运动知识建构技能建构一、测量的误差及分类物理量在客观上存在着准确的数值,称为真实值.实际测量得到的结果称为测量值.①测量值与真实值的差异称为误差.1.测量误差按其产生的原因和性质可分为②系统误差和③偶然误差两类.知识建构技能建构(1)系统误差①产生的原因:系统误差主要是由于仪器本身的缺陷(如刻度不均匀、未校准零点等)、公式和实验原理不够严密等原因造成的.②特点:系统误差的特点是实验结果相对真实值的偏差总是具有④相同的倾向性,即总是⑤偏大或偏小.③减小系统误差的方法:改善实验原理(例如用伏安法
2、测电阻,测前要考虑电流表是内接还是外接,测后要加以修正);提高实验仪器的测量精度(例如测金属丝的直径要用螺旋测微器,使用电流表、电压表尽量用量程小的);改善实验条件和实验环境等等.知识建构技能建构(2)偶然误差①产生的原因:偶然误差主要是由于各种偶然因素引起的.②特点:有时偏大,有时偏小,且偏大和偏小的机会均等.③减小偶然误差的方法:多次测量⑥求平均值.知识建构技能建构2.测量误差按分析数据可分为绝对误差和相对误差两类.绝对误差是测量值与真实值之差,它反映测量值偏离真实值的大小,它表示一个测量结果的可靠程度,但在比较不同测量对象时则
3、不适用.相对误差是绝对误差与测量值之比,常用百分数表示,它反映了实验结果的精确程度.例如两物体的长度分别为1cm和100m,误差分别为0.1cm和1m,后者测量相对误差更小,可靠程度要高些.二、有效数字知识建构技能建构1.定义:由于仪器精密度和误差的限制,测得的任何一个物理量的数值和位数只能是有限的.我们将⑦测量结果中带有一位不可靠数字的近似数字叫做有效数字.2.有效数字应注意以下几点:(1)有效数字的位数从第一个不为零的数字到最后一位数字(包括零),且有效数字的位数与小数点的位置无关.(2)有效数字计算时只保留一位不可靠数字并通常
4、采用四舍五入法.知识建构技能建构(3)如常数、π等的有效数字为无限位,可根据具体问题适当选取,一般比测量值的有效数字多一位.综上所述,有效数字的位数是有重要意义的,不能随便增加或减少,实验时读数和记录应特别注意.另外,除测量时要按照有效数字的规则来读数外,在处理实验数据进行加减乘除运算时,也要按照有效数字的规则来运算.在中学阶段可遵循一个最基本的原则,即没有特别的要求时,运算结果一般取两位或三位数字就可以了.(二)研究匀变速直线运动一、实验目的知识建构技能建构2.能画出小车运动的v-t图象,并根据图象求⑨加速度.二、实验原理和数据处
5、理的方法1.利用打点纸带探究小车⑧速度随时间变化的规律.知识建构技能建构1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法:如图所示,A、B、C、D、E、F为时间间隔相等的各计数点,x1、x2、x3、x4为相邻计数点间的距离,若Δx=x2-x1=x3-x2=……=c(常数),即若连续相等的时间间隔内的位移差是恒量,则与纸带相连的物体的运动是⑩匀变速直线运动.知识建构技能建构2.在打点计时器打出的纸带中求某点速度的方法:例如:求图中B点速度解析:vB==即看该点是哪段时间的中间时刻,利用结论求解.知识建构技能建构(1)沿直线运动的物体在连续相等
6、相等的时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、…若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…则说明物体在在相等的时间内速度的增量相等,由此说明物体在做匀变速直线运动,即a=.3.利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法知识建构技能建构4.由纸带求物体运动的加速度(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、x4、…若Δx=x2-x1=x3-x2=…则说明物体在做匀变速直线运动,且Δx=aT2.知识建构技能建构(1)逐差法如上图所示中由匀变速直线运动的规律可得x4-x1=(x4-x3)+(x3-x2)+(
7、x2-x1)=3aT2同理:x5-x2=x6-x3=3aT2求出:a1=,a2=,a3=再求a1、a2、a3的平均值===知识建构技能建构(2)图象法求出A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度,画出如图所示的v-t图线,图线的斜率就是加速度a.这就是我们所需要测定的匀变速直线运动的加速度.知识建构技能建构1.电火花计时器用220V交流电源(或电磁打点计时器用4V~6V低压交流电源),纸带,复写纸,小车,细绳,一端有滑轮的长木板,钩码1~2个,刻度尺.三、实验器材甲知识建构技能建构2.打点计时器的构造和原理:电磁打点计时器(结构如图甲所
8、示)是一种使用交流电源的计时仪器,它每隔0.02s打一个点(电源频率是50Hz),因此,纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置,研究纸带上的点之间的间隔,就可以了解物体运动的情况.乙知识建构技能建构3.电火花计时器(结
