第2章 第3节—第4节（课件）-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【导与练】高中同步全程学习（鲁教版）

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 物理 实验探究 科学处理 迁移研析 物理 实验探究 [实验基础储备] 1.科学测量中的误差 (1)绝对误差:绝对误差是测量值与真实值之差,即绝对误差=|测量值-真实值|。设某物理量的测量值为x,它的真实值为a,绝对误差Δx=x-a。 (3)系统误差:系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略,或实验原理不完善而产生的。其特点是,在多次重做同一次实验时,其结果总是同样地偏大或偏小,不会出现有多次偏大而另外几次偏小的情况。 物理 (4)偶然误差:是由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。 偶然误差的特点是,多次重做同一实验时,结果有时偏大,有时偏小,并且偏大和偏小的机会相同。 2.科学测量中的有效数字 (1)带有一位估读数字的全部数字称为有效数字。 (2)有效数字的位数:从左侧第一个不为零的数字起到最末一位数字止,共有几个数字,就是几位有效数字。 例:0.092 3,0.092 30,2.014 0有效数字的位数依次为3位、4位和5位。 (3)科学记数法:大的数字,如36 500,如果第3位数5已不可靠时,应记作3.65×104;如果是在第4位数不可靠时,应记作3.650×104。 物理 3.运动时间和位移的记录 (1)两种打点计时器的对比 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 位置、时刻和位移、时间 物理 (2)打点计时器的记录过程(以电磁打点计时器为例) 接通电源,纸带在运动物体的带动下运动,振针的上下振动会通过复写纸在纸带上打出一系列点,用刻度尺测出两个计数点间的位移,读出这两点间的时间间隔,这样打点计时器既记录了时间,又记录了位移,利用这些时间和位移信息来分析物体运动的速度和加速度。 (3)使用打点计时器的注意事项 ①实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象。 ②使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再拉动纸带。 ③手拉动纸带时速度应快一点,以防点迹太密集。 ④使用电火花打点计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方;使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面。 ⑤打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源。 物理 (4)频闪照相法的记录过程 ①频闪照相法是一种利用照相技术,每间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当物体运动时,利用频闪灯(它每隔相等时间闪光一次)照明,照相机可以拍摄出该物体每隔相等时间所到达的位置,记录物体运动的位移信息和时间信息。如图所示是每秒闪光10次拍摄出的小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间就是0.1 s,这样便记录了小球运动的时间。 ③与打点计时器记录的信息相比,频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电源的频率,而相同时间出现的影像则相当于打点计时器打出的点。 物理 [测量小车的瞬时速度] 物理 科学处理 一、实验数据的分析 1.用打点计时器测量瞬时速度 (1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。 (2)从能够看清的某个点开始,每隔四个点取一个计数点,每两个计数点间的时间间隔T=5×0.02 s=0.1 s。在纸带上用O,A,B,C,D,…标出这些“计数点”,如图所示。 用刻度尺依次测出OA,OB,OC,OD,…的距离是s1,s2,s3,s4,…,再利用s1′=s1,s2′=s2-s1,s3′=s3-s2,…确定出OA,AB,BC,CD,…之间的距离s1′,s2′,s3′,s4′,…。 物理 2.作出小车运动的v-t图像 (1)定标度:坐标轴的标度选取要合理,应使图像大致布满坐标纸。 (2)描点:在坐标纸上描出各个坐标点的位置。 (3)连线:用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。 物理 4.“逐差法”测加速度 (1)理论依据 匀变速直线运动中,相邻的相同时间内的位移之差为常数,即Δs=s2-s1= s3-s2=…=sn-sn-1=aT2。 物理 物理 二、误差分析 误差 产生原因 减小方法 偶然 误差 ①纸带上计数点间距离的测量 ②作出的v-t图并非一条直线 ①多次测量求平均值 ②大多数点在图线上,不在图线上的点尽可能均匀分布在图线两侧 系统 误差 ①小车、纸带运动过程中有摩擦 ②电源的不稳定性 ①使用电火花打点计时器 ②使用稳压电源 物理 三、注意事项 1.细线、纸带保持水平状态,保证小车运动的加速度不变。 2.小车要靠近打点计时器,保证纸带上打出足够多的点。 3.钩码个数适当,便于分