《实验中的误差和有效数字》《科学测量：做直线运动物体的瞬时速度》匀变速直线运动的研究PPT课件

《实验中的误差和有效数字》《科学测量：做直线运动物体的瞬时速度》匀变速直线运动的研究PPT课件

第一部分内容：【学习素养•明目标】

物理观念：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.3.知道有效数字的概念．

科学探究：1.了解两种打点计时器的结构和工作原理，并学会安装和使用.2.掌握测量瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬时速度．

科学思维：1.会用平均速度代替瞬时速度.2.会建立坐标系、描点连线，会用图像表示速度随时间变化的规律．

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第二部分内容：自主预习探新知

一、科学测量中误差和有效数字

1．绝对误差与相对误差

(1)在科学研究中，把_____与_____之差称为绝对误差．它表示_____与_____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＝_____.

(2)_____与_____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__________代替真实值．

2．系统误差与偶然误差

(1)系统误差指由于__________或__________造成的误差．系统误差的特点是测量结果_____或者_____．

(2)偶然误差指对同一物理量进行多次测量时，由于__________而产生的误差；可采用__________方法来减小偶然误差．

3．有效数字

把测量结果中_______________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__________，通过估读获得的数字称为__________，也称为__________．

二、科学探究：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

(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＝ΔsΔt，当Δt　　时，可以近似认为平均速度ΔsΔt等于t时刻的　　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＝_____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　　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．

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第三部分内容：合作探究攻重难

科学测量中的误差与有效数字

1．绝对误差和相对误差

从分析数据看，误差分为绝对误差和相对误差．

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．它反映了测量值偏离真实值的大小．

相对误差：相对误差等于绝对误差与真实值之比，常用百分数表示．它反映了实验结果的精确程度．

对于两个实验值的评价，必须考虑相对误差，绝对误差大者，其相对误差不一定大．

2．系统误差产生的原因及特点

来源：一是实验原理不够完善；二是实验仪器不够精确；三是实验方法粗略．

(2)基本特点：实验结果与真实值的偏差总是偏大或偏小．

(3)减小方法：改善实验原理：提高实验仪器的测量精确度；设计更精巧的实验方法．

3．偶然误差产生的原因及特点

(1)来源：偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的．例如，用刻度尺多次测量长度时估读值的差异；电源电压的波动引起的测量值微小变化．

(2)基本特点：多次重复同一测量时，偶然误差有时偏大，有时偏小，且偏大和偏小的机会比较接近．

(3)减小方法：多次测量取平均值可以减小偶然误差．

4．有效数字

(1)带有一位不可靠数字的近似数字称为有效数字．

(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.

实验操作及数据处理

【例2】　打点计时器是高中物理中重要的物理实验仪器，图中甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题．

(1)甲图是________打点计时器，电源采用的是________．

(2)乙图是______打点计时器，电源采用的是__________．

(3)某同学在“匀变速直线运动的实验探究”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况．他做此实验时步骤如下：

A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源．

B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路．

C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码．

D．小车停止运动后，直接取下纸带．

E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．

F．换上新纸带，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理．

纸带的处理方法

(1)分析纸带的重点是通过纸带能判断物体的运动性质，能求物体运动的瞬时速度和加速度．

(2)用逐差法求加速度时，若可利用的间隔数为偶数，可将计数点间隔平分成前后两组；若可利用的间隔数为奇数，可将居中的间隔舍去，再将计数点间隔平分成前后两组，计算时，还应注意公式的调整．

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第四部分内容：课时演练提素养

1．下列说法中正确的是(　　)

A．因气温变化引起刻度尺热胀冷缩，而造成的误差是偶然误差

B．多次测量求平均值可以减小系统误差

C．称体重时没脱鞋而带来的误差属于系统误差

D．正确地测量同一物体的长度，不同的人测量结果不同，这是系统误差

2．(多选)运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了(　　)

A．物体运动的时间

B．物体在不同时刻的位置

C．物体在不同时刻的速度

D．物体在不同时间内的位移

3．(多选)在“匀变速直线运动的实验探究”中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，下列措施中哪些是有益的(　　)

A．使小车运动的加速度尽量小一些

B．适当增加挂在细绳下的钩码的个数

C．在同样条件下，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算

D．舍去纸带上较密集的点，然后选取计数点，进行计算

4．下列各组测量数据各有几位有效数字？

(1)3.2 km________.

(2)100.00 m________.

(3)0.047 m________.

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