第二章 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（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（鲁科版2019）

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 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 理解绝对误差和相对误差的概念．理解系统误差和偶然误差的概念，知道有效数字的概念． 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． 了解两种打点计时器的结构和工作原理，并会安装使用．掌握测量瞬时速度的方法，会用纸带求瞬时速度． 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． 知识点一 科学测量中的误差和有效数字 1.绝对误差与相对误差 (1)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． (2)相对误差：相对误差等于绝对误差与真实值之比，常用百分比的形式，因此也叫百分误差．相对误差通常用δ表示，则δ＝×100%． 2．系统误差与偶然误差 (1)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，测量结果总是偏大或总是偏小． (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．偶然误差的特点是测量值时而偏大，时而偏小，并且偏大和偏小的概率大致相等．可采用多次测量取平均值的方法来减小偶然误差． 3．科学测量中的有效数字 (1)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. (2)有效数字的位数：从一个数的左边第一个非零的数字起，到末位数字止所有的数字． 知识点二 运动时间和位移的记录 1.两种打点计时器的对比 电火花计时器 电磁打点计时器 结构图示 工作电压 220 V交流电 6 V以下交流电 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 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． 3．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． 4．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＝，当Δt很短时，可以近似认为平均速度等于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． (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． 知识点三 测量小车的瞬时速度 1.实验目的 (1)测量小车的瞬时速度 (2)判断沿斜面下滑的小车是否做匀变速直线运动 (3)学习使用打点计时器 2．实验器材：电磁打点计时器(或电火花打点计时器)、低压交流电源(或220 V交流电源)、纸带、长木板(或轨道)、U形夹、小车、毫米刻度尺． 3．实验原理与设计：利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度—时间的关系图像． (1)若做匀变速直线运动，则某点的瞬时速度等于以它为中间时刻的一小段时间内的平均速度． (2)若v­t图线为一倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动，图线的斜率表示加速度． 4．实验步骤 (1)如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路． (2)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面． (3)把小车停在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一串小点，随后立即关闭电源．换上新纸带，重复实验三次． (4)将实验数据记录如下表格 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 时刻t/s 位移s/m 速度v/(m·s－1) 5.数据处理 (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