第2章 第3、4节-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第3节　实验中的误差和有效数字 第4节　科学测量：做直线运动物体的瞬时速度 学习目标：1.[物理概念](1)理解绝对误差和相对误差的概念．(2)理解系统误差和偶然误差的概念，知道有效数字的概念．　2.[科学思维]学会用平均速度代替瞬时速度，会用图像表示速度随时间变化的规律．　3.[科学探究](1)了解两种打点计时器的结构和工作原理，并会安装使用．(2)掌握测量瞬时速度的方法，会用纸带求瞬时速度．　4.[科学态度与责任]通过误差分析及瞬时速度的测量，培养与他人合作的意愿．知道实验改进能促进人们认知发展． 一、科学测量中的误差和有效数字 1．绝对误差与相对误差 (1)在科学研究中，把测量值与真实值之差称为绝对误差．它表示测量值与真实值的偏离程度．设某物理量的测量值为x，它的真实值为a，绝对误差用Δx表示，则Δx＝x－a. (2)绝对误差与真实值的比值，称为相对误差．相对误差通常表示成百分比的形式，因此也叫百分误差．相对误差通常用δ表示，则δ＝×100%. 科学测量中常用多次测量值的平均值代替真实值． 2．系统误差与偶然误差 (1)系统误差指由于测量原理不完善或仪器本身缺陷等造成的误差．系统误差的特点是测量结果总是偏大或者总是偏小． (2)偶然误差指对同一物理量进行多次测量时，由于各种偶然因素而产生的误差；可采用多次测量取平均值的方法来减小偶然误差． 3．有效数字 把测量结果中能反映被测量大小的带有一位估读数字的全部数字称为有效数字，其中通过直接读取获得的准确数字称为可靠数字，通过估读获得的数字称为存疑数字，也称为估读数字． 二、科学测量：做直线运动物体的瞬时速度 1．实验原理和方法 (1)打点计时器 ①结构及特点 电火花打点计时器 电磁打点计时器 结构图示 工作电压 220 V交流电 4～6 V交流电 打点方式 周期性产生电火花 振针周期性上下振动 打点周期 0.02 s 0.02 s 记录信息 位移、时间 ②工作原理：纸带穿过打点计时器在物体带动下运动时，振针的上下振动便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点，相邻两点对应的时间为0.02 s，相邻两点之间的距离可以用尺子测量，这样打点计时器既记录了时间，又记录了对应的位移． (2)频闪照相法及其应用 ①频闪照相法：利用照相技术，每隔一定时间曝光一次，从而形成间隔相同时间的影像的方法． ②频闪灯：每隔相等时间闪光一次，如每隔0.1 s闪光一次，即每秒闪光10次． ③频闪照片：利用频闪灯照明，照相机可以拍摄出运动物体每隔相等时间所到达的位置，通过这种方法拍摄的照片称为频闪照片． ④记录信息：物体运动的时间和位移． (3)物体是否做匀变速直线运动的判断方法 ①利用平均速度v＝等于t时刻的瞬时速度，利用速度和时间关系判断物体是否做匀变速直线运动． ，当Δt很短时，可以近似认为平均速度 ②利用Δs＝s2－s1＝s3－s2＝…＝sn－sn－1＝aT2判断物体是否做匀变速直线运动． 2．实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、低压交流电源、小车、垫片、长木板、刻度尺、导线等． 3．实验步骤 (1)将打点计时器固定在长木板的一端，并用垫片垫高此端，使木板倾斜．如图所示． (2)连接好打点计时器的电路．(注意此过程中要断开开关) (3)将纸带穿过打点计时器，连接在小车后面，并使小车靠近打点计时器． (4)闭合电路开关，然后释放小车，打完纸带后立即关闭电源． (5)更换纸带，重复操作三次． (6)选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，找一适当的点作为开始点．选择相隔0.1 s的若干个计数点进行长度测量，并将数据填入下面表格中． 计数点位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 相邻计数点间的距离s/m 对应计数点的速度v/(m·s－1) 4.数据处理 (1)用逐差法求加速度 以取六个间隔为例，则 a1＝. ，a3＝，a2＝ 加速度的平均值为 a＝(a1＋a2＋a3) ＝ ＝[(s4＋s5＋s6)－(s1＋s2＋s3)]． 逐差法处理数据求加速度的平均值，好处是各个数据都得到了利用，达到正、负偶然误差充分抵消的作用，使计算结果更接近真实值． (2)用v­t图像求加速度 ①在三条纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减小误差，通常选择相隔0.1 s的若干计数点进行测量，在选好的开始点下面标明0，在第六个点下面标1，在第11个点的下面标2，依此类推，每5个点下面计一个数，这些标数字的点称为计数点．如图所示，测出两相邻计数点的距离分别为s1、s2、