逐差法求加速度
物理逐差法求加速度
物理逐差法求加速度
物理逐差法是一种用于求解加速度的方法,它可以从一组速度数据中求出加速度。
物理逐差法是一种求解微分方程的数值解法,它可以用来求解加速度。
物理逐差法的基本原理是,从一组速度数据中,通过计算每两个速度之间的差值,来求出加速度。
具体来说,我们可以用下面的公式来求出加速度:
加速度=(V2-V1)/(t2-t1)
其中,V1和V2分别是两个速度,t1和t2分别是两个时间。
物理逐差法的优点是,它可以从一组速度数据中求出加速度,而不需要解决微分方程。
它的缺点是,它只能求出一个瞬时的加速度,而不能求出一个平均的加速度。
物理逐差法在物理学中有着广泛的应用,它可以用来求解加速度,从而求出物体的运动轨迹。
它也可以用来求解物体的动量,从而求出物体的动能。
总之,物理逐差法是一种求解加速度的有效方法,它可以从一组速度数据中求出加速度,而不需要解决微分方程。
它在物理学中有着广泛的应用,可以用来求解物体的运动轨迹和动能。
例谈实验求加速度的几种方法
例谈实验求加速度的几种方法物理是一门实验科学,要学好高中物理,必须具备一定的实验能力。
高考对物理实验能力的考核很重视,尤其是实验数据的记录,处理和得出结论的能力。
学会研究匀变速直线运动是高中物理的一个重要实验,其中求解加速度的实验数据处理方法有逐差法,图像法,直方图法等,下面通过一些实例谈谈如何利用这些方法求运动的加速度:一、利用“逐差法”求加速度.1.依据Δx =aT 2测定匀变速运动加速度。
由a 1=x 2-x 1t 2,a 2=x 3-x 2t 2,…a 5=x 6-x 5t2可得小车加速度的平均值a =a 1+a 2+a 3+a 4+a 55=x 2-x 1t 2+x 3-x 2t 2+x 4-x 3t 2+x 5-x 4t 2+x 6-x 5t 25=x 6-x 15t2显然,这种求a 的方法只用了x 1、x 6两个数据,而x 2、x 3、x 4、x 5在计算过程中被抵消了,所以丢失了多个数据,并失去了正负偶然误差相互抵消的作用,算出的a 值误差较大.这种方法不可取. 若把x 1、x 2、…x 6分成x 1、x 2、x 3和x 4、x 5、x 6两组,则有x 4-x 1=(x 4-x 3)+(x 3-x 2)+(x 2-x 1)=3at 2,写成x 4-x 1=3a 1t 2,同理x 5-x 2=3a 2t 2,x 6-x 3=3a 3t 2,故a 1=x 4-x 13t 2,a 2=x 5-x 23t 2,a 3=x 6-x 33t2.从而a =a 1+a 2+a 33=x 4-x 13t 2+x 5-x 23t 2+x 6-x 33t 23=x 4+x 5+x 6-x 1+x 2+x 39t2, 这种计算加速度平均值的方法叫做逐差法.(1)若为偶数段,设为6段,则a 1=x 4-x 13T 2,a 2=x 5-x 23T 2,a 3=x 6-x 33T 2,然后取平均值,即a =a 1+a 2+a 33;由a =x 4+x 5+x 6-x 1+x 2+x 39T2直接求得.这相当于把纸带分成二份,此法又叫整体二分法; (2)若为奇数段,则中间段往往不用,如5段,则不用第3段;a 1=x 4-x 13T 2,a 2=x 5-x 23T2,然后取平均值,即a =a 1+a 22;或由a =x 4+x 5-x 1+x 26T2直接求得.这样所给的数据全部得到利用,提高了准确程度.2、依据相邻两点速度计算加速度.因为a 1=v2-v1T ,a2=v3-v2T ,a3=v4-v3T …an =vn +1-vnT,然后取平均值,即a =a1+a2+a3+…+an n =vn +1-v1nT,从结果看,真正参与运算的只有v1和vn +1,中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用,可见此方法不好.同理我们可以类似于上面的做法用逐差法(1)若为偶数段,设为6段,则a 1=v 4-v 13T ,a 2=v 5-v 23T ,a 3=v 6-v 33T ,然后取平均值,即a =a 1+a 2+a 33;或由a =v 4+v 5+v 6-v 1+v 2+v 39T直接求得;(2)若为奇数段,则中间段往往不用,如5段,则不用第3段;则a 1=v 4-v 13T ,a 2=v 5-v 23T,然后取平均值,即a =a 1+a 22;或由a =v 4+v 5-v 1+v 26T 直接求得;这样所给的数据利用率高,提高了准确程度. 例题1、(2016·天津理综·9(2))某同学利用图2装置研究小车的匀变速直线运动.图2(1)实验中,必须的措施是________. A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图3所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出).s 1=3.59 cm ,s 2=4.41 cm ,s 3=5.19 cm ,s 4=5.97 cm ,s 5=6.78 cm ,s 6=7.64 cm.则小车的加速度a =___m /s 2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B 点时小车的速度v B =___m /s.(结果均保留两位有效数字)图3答案 (1)AB (2)0.80 0.40解析 (1)实验时,细线必须与长木板平行,以减小实验的误差,选项A 正确;实验时要先接通电源再释放小车,选项B 正确;此实验中没必要使小车的质量远大于钩码的质量,选项C 错误;此实验中不需要平衡小车与长木板间的摩擦力,选项D 错误.(2)相邻的两计数点间的时间间隔T =0.1 s ,由逐差法可得小车的加速度a =s 6+s 5+s 4-s 3-s 2-s 19T 2=(7.64+6.78+5.97-5.19-4.41-3.59)×10-29×0.12 m/s 2=0.80 m/s 2打点计时器在打B 点时小车的速度v B =s 1+s 22T =(3.59+4.41)×10-22×0.1m /s =0.40 m/s二、图像法1、用v -t 图象法求匀变速直线运动的加速度,解题思路为:图象法.图象法 (1)求出各点的瞬时速度:用各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度 (2)作v -t 图象:在v -t 坐标上将各组数据描点,作出v -t 图象①建立坐标系,纵坐标轴为速度v ,横坐标轴为时间t. ②对坐标轴进行适当分度,使测量结果差不多布满坐标系. ③描出测量点,应尽可能清晰.④用一条光滑的曲线(直线)连接坐标系中的点,明显偏离曲线(直线)的点视为无效点,连线时应使尽可能多的点在这条直线上,连线两侧的点尽可能对称的分布 . ⑤从最终结果看出v -t 图象是一条倾斜的直线. (3)求出图线的斜率即为加速度求图线的斜率时,要在图线上选取间隔距离适当较远的两个点.这样有利于减小误差.例题2、在研究加速度不变的直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的速度,如下表所示:计数点序号 1 2 3 4 5 6 计数点对应时刻/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6通过计数点的速度/(cm ·s -1) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 为了算出加速度,合理的方法是( )A .根据任意两计数点的加速度公式a =ΔvΔt算出加速度B .根据实验数据,画出v -t 图象,量出其倾角α,由公式a =tan α算出加速度C .根据实验数据,画出v -t 图象,由图线上任意两点所对应的速度,用公式a =ΔvΔt算出加速度D .依次算出通过连续两计数点间的加速度,其平均值作为小车的加速度解析:选项A 偶然误差较大.选项D 实际上也仅由始、末两个速度决定,偶然误差也比较大,只有利用实验数据画出对应的v -t 图象,才可充分利用各次测量数据,减小偶然误差.由于在物理图象中两坐标轴的分度大小往往是不相等的,根据同一组数据,可以画出倾角不同的许多图线,选项B 是错误的.正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值,然后利用公式a =ΔvΔt算出加速度,即选项C 正确.答案:C例题3、如图所示,某同学在做“研究小车速度随时间的变化规律”的实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T =0.10 s ,其中x 1=7.05 cm 、x 2=7.68 cm 、x 3=8.33 cm 、x 4=8.95 cm 、x 5=9.61 cm 、x 6=10.26 cm .(1)求计数点3处的瞬时速度的大小.(2)作出小车运动的速度—时间图象,由图象求小车运动的加速度.解析:(1)计数点3的瞬时速度v 3=x 3+x 42T =8.33+8.95×10-22×0.10 m /s ≈0.86 m /s ,(2)同理可求v 1=x 1+x 22T =7.05+7.68×10-22×0.10m /s ≈0.74 m /s ,v 2=x 2+x 32T =7.68+8.33×10-22×0.10m /s ≈0.80 m /s ,v 4=x 4+x 52T =8.95+9.61×10-22×0.10m /s ≈0.93 m /s ,v 5=x 5+x 62T =9.61+10.26×10-22×0.10m /s ≈0.99 m /s .以纵轴表示速度,以横轴表示时间,描点连线如图所示.由图象可以看出,小车的速度随时间均匀增加,其运动的加速度可由图线求出,即 a =v t -v 1Δt =0.63 m /s 2(0.62~0.64 m /s 2均可).2、化曲为直,画出X-t 2图像、tx -t 图像, V 2-x 图像,利用斜率求解加速度 X-t 关系,v-x 关系是二次函数关系,图像形状是抛物线,在实验数据处理时,可以分别让横坐标表示t 2,纵坐标表示t x 和V 2,画出X-t 2图像、t x -t 图像、V 2-x 图像,将图像形状转化为直线,图像则斜率分别为21a, 21a,2a例题4、图6是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O 、A 、B 、C 、D 和E 为纸带上六个计数点,加速度大小用a 表示.图6 图7(1)OD 间的距离为________ cm.(2)图7是根据实验数据绘出的x -t 2图线(x 为各计数点至同一起点的距离),斜率表示__________,其大小为________ m/s 2(保留三位有效数字).解析 (1)1 cm +1 mm ×2.0=1.20 cm.(2)加速度的一半,12a =(2.8-0)×10-20.06-0m/s 2=0.467 m/s 2,所以加速度大小a ≈0.933 m/s 2.答案 (1)1.20 (2)加速度的一半 0.933例题5、(2011全国卷理综)5.利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。
逐差法求加速度
s1
s2
s3
s4
s5
s6
0
1
2
3
4
5
6
2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图11所示,是一条
记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,每相邻的
两个计数点之间还有4个点没有画出,交流电的频率为50 Hz.
(1)在打点计时器打B、C、点时,小车的速度分别为vB=________ m/s;vC
=________ m/s; (2)计算小车的加速度多大?
例4 如图4所示为“探究小车速度随时间变化的规律”实验中打点计时器 打出的纸带,相邻两计数点间还有两个点未画出(电源频率为50 Hz).由
图知纸带上D点的瞬时速度vD=______;加速度a=________;E点的瞬时 速度vE=__________.(小数点后保留两位小数)
5.某同学在研究小车的运动实验中,获得一条点迹清楚的纸
带,如图7所示,已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点,该同
学选择了A、B、C、D、E、F六个计数点,测量数据如图所示,
单位是cm.
(1)试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE (2)计算小车的加速度多大?
4.在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,所用交流电源频 率为50 Hz,取下一段纸带研究,如图5所示,设0点为计数点的起点,每
5个点取一个计数点,则第1个计数点与起始点间的距离x1=________cm, 计算此纸带的加速度大小a=________m/s2;经过第3个计数点的瞬时速度 v3=________ m/s.
在v —t 图象上取一段时间Δt(尽量取大些), 找出Δt 对应的Δv ,代入 a v 求解。
专题逐差法求加速度
二、逐差法求加速度
X1 X2 X3
X4
X5
X6
如图,纸带上测得连续6个相同步间T内旳位移x1、x2、x3、…、
x6,应分为3组
偶数
由Xm-Xn=(m-n)aT2得
a1
x4 x1 3T 2
a2
x5 x2 3T 2
a3
x6 x3 3T 2
a
a1
a2 3
a3
( x4
x5
x6 ) (x1 9T 2
5.某同学在研究小车旳运动试验中,取得一条点迹清楚旳纸
带,如图7所示,已知打点计时器每隔0.02 s 打一种点,该同
学选择了A、B、C、D、E、F六个计数点,测量数据如图所示,
单位是cm.
(1)试计算瞬时速度vB、vC、vD、vE (2)计算小车旳加速度多大?
三、 v —t 图象求加速度
① 根据所得数据,选择合适旳标度建立直角坐标系(图象 尽量分布在坐标系平面旳大部分面积) ② 根据所得数据描出各点旳位置(描点法),观察和思索 各点旳分布规律。 3、各点旳分布大致都落在一条直线上,所以,我们能够推 断:假如没有试验误差旳理想情况下,所描出旳各点应全 部落到这条直线上。画直线时,让尽量多旳点处于这条直 线上,其他均匀分布,去掉偏差太大旳点。
4.在“探究小车速度随时间变化旳规律”旳试验中,如图给出了从0点 开始,每5个点取一种计数点旳纸带,其中0、1、2、3、4、5、6都为计 数点。测得:s1=1.40 cm,s2=1.90 cm,s3=2.38 cm, s4= 2.88 cm, s5=3.39 cm,s6=3.87 cm。那么:
s1
5.某同学在研究小车旳运动试验中,取得一条点迹清楚旳纸
带,如图7所示,已知打点计时器每隔0.02 s 打一种点,该同
例谈实验求加速度的几种方法
例谈实验求加速度的几种方法物理是一门实验科学,要学好高中物理,必须具备一定的实验能力。
高考对物理实验能力的考核很重视,尤其是实验数据的记录,处理和得出结论的能力。
学会研究匀变速直线运动是高中物理的一个重要实验,其中求解加速度的实验数据处理方法有逐差法,图像法,直方图法等,下面通过一些实例谈谈如何利用这些方法求运动的加速度:一、利用“逐差法”求加速度.1.依据Δx =aT 2测定匀变速运动加速度。
由a 1=x 2-x 1t 2,a 2=x 3-x 2t 2,…a 5=x 6-x 5t2可得小车加速度的平均值a =a 1+a 2+a 3+a 4+a 55=x 2-x 1t 2+x 3-x 2t 2+x 4-x 3t 2+x 5-x 4t 2+x 6-x 5t 25=x 6-x 15t2显然,这种求a 的方法只用了x 1、x 6两个数据,而x 2、x 3、x 4、x 5在计算过程中被抵消了,所以丢失了多个数据,并失去了正负偶然误差相互抵消的作用,算出的a 值误差较大.这种方法不可取. 若把x 1、x 2、…x 6分成x 1、x 2、x 3和x 4、x 5、x 6两组,则有x 4-x 1=(x 4-x 3)+(x 3-x 2)+(x 2-x 1)=3at 2,写成x 4-x 1=3a 1t 2,同理x 5-x 2=3a 2t 2,x 6-x 3=3a 3t 2,故a 1=x 4-x 13t 2,a 2=x 5-x 23t 2,a 3=x 6-x 33t2.从而a =a 1+a 2+a 33=x 4-x 13t 2+x 5-x 23t 2+x 6-x 33t 23=x 4+x 5+x 6-x 1+x 2+x 39t2, 这种计算加速度平均值的方法叫做逐差法.(1)若为偶数段,设为6段,则a 1=x 4-x 13T 2,a 2=x 5-x 23T 2,a 3=x 6-x 33T 2,然后取平均值,即a =a 1+a 2+a 33;由a =x 4+x 5+x 6-x 1+x 2+x 39T2直接求得.这相当于把纸带分成二份,此法又叫整体二分法; (2)若为奇数段,则中间段往往不用,如5段,则不用第3段;a 1=x 4-x 13T 2,a 2=x 5-x 23T2,然后取平均值,即a =a 1+a 22;或由a =x 4+x 5-x 1+x 26T2直接求得.这样所给的数据全部得到利用,提高了准确程度.2、依据相邻两点速度计算加速度.因为a 1=v2-v1T ,a2=v3-v2T ,a3=v4-v3T …an =vn +1-vnT,然后取平均值,即a =a1+a2+a3+…+an n =vn +1-v1nT,从结果看,真正参与运算的只有v1和vn +1,中间各点的瞬时速度在运算中都未起作用,可见此方法不好.同理我们可以类似于上面的做法用逐差法(1)若为偶数段,设为6段,则a 1=v 4-v 13T ,a 2=v 5-v 23T ,a 3=v 6-v 33T ,然后取平均值,即a =a 1+a 2+a 33;或由a =v 4+v 5+v 6-v 1+v 2+v 39T直接求得;(2)若为奇数段,则中间段往往不用,如5段,则不用第3段;则a 1=v 4-v 13T ,a 2=v 5-v 23T,然后取平均值,即a =a 1+a 22;或由a =v 4+v 5-v 1+v 26T 直接求得;这样所给的数据利用率高,提高了准确程度. 例题1、(2016·天津理综·9(2))某同学利用图2装置研究小车的匀变速直线运动.图2(1)实验中,必须的措施是________. A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图3所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出).s 1=3.59 cm ,s 2=4.41 cm ,s 3=5.19 cm ,s 4=5.97 cm ,s 5=6.78 cm ,s 6=7.64 cm.则小车的加速度a =___m /s 2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B 点时小车的速度v B =___m /s.(结果均保留两位有效数字)图3答案 (1)AB (2)0.80 0.40解析 (1)实验时,细线必须与长木板平行,以减小实验的误差,选项A 正确;实验时要先接通电源再释放小车,选项B 正确;此实验中没必要使小车的质量远大于钩码的质量,选项C 错误;此实验中不需要平衡小车与长木板间的摩擦力,选项D 错误.(2)相邻的两计数点间的时间间隔T =0.1 s ,由逐差法可得小车的加速度a =s 6+s 5+s 4-s 3-s 2-s 19T 2=(7.64+6.78+5.97-5.19-4.41-3.59)×10-29×0.12 m/s 2=0.80 m/s 2 打点计时器在打B 点时小车的速度v B =s 1+s 22T =(3.59+4.41)×10-22×0.1m /s =0.40 m/s二、图像法1、用v -t 图象法求匀变速直线运动的加速度,解题思路为:图象法.图象法 (1)求出各点的瞬时速度:用各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度 (2)作v -t 图象:在v -t 坐标上将各组数据描点,作出v -t 图象①建立坐标系,纵坐标轴为速度v ,横坐标轴为时间t. ②对坐标轴进行适当分度,使测量结果差不多布满坐标系. ③描出测量点,应尽可能清晰.④用一条光滑的曲线(直线)连接坐标系中的点,明显偏离曲线(直线)的点视为无效点,连线时应使尽可能多的点在这条直线上,连线两侧的点尽可能对称的分布 . ⑤从最终结果看出v -t 图象是一条倾斜的直线. (3)求出图线的斜率即为加速度求图线的斜率时,要在图线上选取间隔距离适当较远的两个点.这样有利于减小误差.例题2、在研究加速度不变的直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的速度,如下表所示:计数点序号 1 2 3 4 5 6 计数点对应时刻/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6通过计数点的速度/(cm ·s -1) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0 为了算出加速度,合理的方法是( )A .根据任意两计数点的加速度公式a =ΔvΔt算出加速度B .根据实验数据,画出v -t 图象,量出其倾角α,由公式a =tan α算出加速度C .根据实验数据,画出v -t 图象,由图线上任意两点所对应的速度,用公式a =ΔvΔt算出加速度D .依次算出通过连续两计数点间的加速度,其平均值作为小车的加速度解析:选项A 偶然误差较大.选项D 实际上也仅由始、末两个速度决定,偶然误差也比较大,只有利用实验数据画出对应的v -t 图象,才可充分利用各次测量数据,减小偶然误差.由于在物理图象中两坐标轴的分度大小往往是不相等的,根据同一组数据,可以画出倾角不同的许多图线,选项B 是错误的.正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值,然后利用公式a =ΔvΔt算出加速度,即选项C 正确.答案:C例题3、如图所示,某同学在做“研究小车速度随时间的变化规律”的实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T =0.10 s ,其中x 1=7.05 cm 、x 2=7.68 cm 、x 3=8.33 cm 、x 4=8.95 cm 、x 5=9.61 cm 、x 6=10.26 cm .(1)求计数点3处的瞬时速度的大小.(2)作出小车运动的速度—时间图象,由图象求小车运动的加速度.解析:(1)计数点3的瞬时速度v 3=x 3+x 42T =8.33+8.95×10-22×0.10 m /s ≈0.86 m /s ,(2)同理可求v 1=x 1+x 22T =7.05+7.68×10-22×0.10m /s ≈0.74 m /s ,v 2=x 2+x 32T =7.68+8.33×10-22×0.10m /s ≈0.80 m /s ,v 4=x 4+x 52T =8.95+9.61×10-22×0.10m /s ≈0.93 m /s ,v 5=x 5+x 62T =9.61+10.26×10-22×0.10m /s ≈0.99 m /s .以纵轴表示速度,以横轴表示时间,描点连线如图所示.由图象可以看出,小车的速度随时间均匀增加,其运动的加速度可由图线求出,即 a =v t -v 1Δt =0.63 m /s 2(0.62~0.64 m /s 2均可).2、化曲为直,画出X-t 2图像、tx -t 图像, V 2-x 图像,利用斜率求解加速度 X-t 关系,v-x 关系是二次函数关系,图像形状是抛物线,在实验数据处理时,可以分别让横坐标表示t 2,纵坐标表示t x 和V 2,画出X-t 2图像、t x -t 图像、V 2-x 图像,将图像形状转化为直线,图像则斜率分别为21a, 21a,2a例题4、图6是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O 、A 、B 、C 、D 和E 为纸带上六个计数点,加速度大小用a 表示.图6 图7(1)OD 间的距离为________ cm.(2)图7是根据实验数据绘出的x -t 2图线(x 为各计数点至同一起点的距离),斜率表示__________,其大小为________ m/s 2(保留三位有效数字).解析 (1)1 cm +1 mm ×2.0=1.20 cm.(2)加速度的一半,12a =(2.8-0)×10-20.06-0m/s 2=0.467 m/s 2,所以加速度大小a ≈0.933 m/s 2.答案 (1)1.20 (2)加速度的一半 0.933 例题5、(2011全国卷理综)5.利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。
2020-2021年高考物理实验方法:逐差法(含答案)
2020-2021年高考物理实验方法:逐差法在用打点计时器打下的纸带测加速度的实验中,我们用逐差法计算加速度。
1.计算加速度的基本公式:2Tx a ∆=公式推导:根据运动学公式,有①,221at vt x +=221aT T v x n n +=②,但,所以③,21121aT T v x n n +=++aT v v n n +=+12121aT T v x n n -=+②-③得,所以,即21aT x x n n =-+21T x x a n n -=+2T x a ∆=2.逐差法计算加速度的公式:2143T x x a -=如果测得6个数据:、、、、、,1x 2x 3x 4x 5x 6x 则.23216549)()(Tx x x x x x a ++-++=公式推导:因为,,,212aT x x =-223aT x x =-234aT x x =-3式相加得,得2143aT x x =-2143T x x a -=同理,2253T x x a -=2363T x x a -=以上3式相加得:,=a 323216543)()(T x x x x x x ++-++所以。
23216549)()(Tx x x x x x a ++-++=为什么要用逐差法测加速度?早期的物理教科书,只有公式,因为题目所给23216549)()(T x x x x x x a ++-++=的数据用哪一组计算都相等。
后来为了联系实际,题目中给的数据用,,,,几个公式2121T x x a -=2232T x x a -=2343T x x a -=2454T x x a -=2565Tx x a -=算的加速度都不相等或不都相等(因为读数是这样的),到底哪一个答案对呢?有人想出一个办法,就是求平均值,即,细心的人会554321a a a a a a ++++=发现,这个“平均值”并不能表示平均值,因为实际上这个“平均值”是=a ,还是只用了6个数据中的2个数据。
逐差法求解加速度的计算方法
逐差法求解加速度的计算方法嘿,咱今儿就来唠唠逐差法求解加速度这档子事儿!你可别小瞧了它,这可是物理学里的一个妙招呢!咱先说说啥是加速度。
想象一下,一辆小汽车在路上跑,速度一会儿快一会儿慢,这速度变化的快慢就是加速度啦!那怎么求出这个加速度呢?这就轮到逐差法闪亮登场啦!比如说,咱有一系列等时间间隔的位移数据。
就好像跑步比赛,运动员在不同的位置留下的脚印。
咱把这些位移分成两段,前一段和后一段。
然后呢,把后一段的位移减去前一段的位移,这就好比是看看后面跑的距离比前面多了多少。
你可能会问,这有啥用呀?嘿,这用处可大了去啦!通过这样的计算,咱就能找到加速度啦!就好像是从那些脚印里看出运动员速度变化的秘密一样。
举个例子吧,假如有这么一组位移数据,10 米、15 米、20 米、25 米、30 米。
咱把它分成两段,10 米到 20 米是一段,20 米到 30 米是另一段。
然后算算,后一段的位移 30 米减去前一段的位移 20 米,就是10 米呀!这 10 米就包含了加速度的信息呢!你想想,这是不是挺神奇的?就这么简单的一个办法,就能把加速度给算出来啦!这就像是魔术师从帽子里变出兔子一样,让人惊叹不已!当然啦,在实际操作中,可不能马虎大意。
数据得准确,计算得仔细,不然可就得出错的结果啦!这就好比是盖房子,根基没打好,房子可就不牢固咯!而且啊,逐差法可不只是在物理课本里有用,在生活中也有它的影子呢!比如说,你观察一辆车在路上加速的过程,是不是也能感觉到那种速度的变化?这不就是加速度嘛!总之呢,逐差法求解加速度是个很有用的方法,它能帮我们解开物体运动的秘密。
学会了它,就好像掌握了一把打开物理学大门的钥匙。
以后再遇到加速度的问题,咱就不用发愁啦,直接用逐差法,轻松搞定!所以啊,可千万别小瞧了这个小小的方法,它的作用可大着呢!你说是不是呀?。
6个数据的逐差法
6个数据的逐差法
逐差法求加速度的公式:Xm-Xn=(m-n)aT^2:推导:
X2-X1=aT^2①X3-X2=aT^2②①+②得X3-X1=2aT^2 最后求得的a是(a1+a2)/
所谓的逐差就是隔一个再减如果有六个数就是4-1 5-2 6-3
类比如果段数是奇数的话舍去中间的那一段(通常是舍去中间一段其他段数也行)然后再逐差法求加速度最后的加速度是之前求的加速度的平均。
逐差法是为提高实验数据的利用率,减小了随机误差的影响,另外也可减小了实验中仪器误差分量,因此是一种常用的数据处理方法。
逐差来法是针对自变量等量变化,因变量也做等量变化时,所测得有序数据等间隔相减后取其逐差平均值得到的结果。
其优点是充分利用了测量数据,具有对数据取平均的效果,可及时发现差错或数据的分布规律,及时纠正或及时总结数据规律。
它也是物理实验中处理数据常用的一种方法。
逐差法求解加速度
推论:做匀变速直线运动的物体,在任意两个 连续相等的时间T内,位移之差是一个恒量: Δx= xn-xn-1=aT2,扩展:xm-xn=(m-n)aT2
应用:分析纸带时常用此方法及规律
(1)判断物体是否做匀变速直线运动
如果物体做匀变速直线运动,即a恒定,则Δ x为一 恒量,这一结论反过来也成立,即如果所打纸带在任 意两个相邻相等时间内位移差相等,则说明物体做匀 变速直线运动。
练习1、某同学在“探究小车速度随时间变化 的规律”的实验中,用打点计时器记录了被小车 拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、 C、D、E、F、G共七个计数点,其相邻点间的距 离如图所示,每两个相邻的计数点之间的时间间 隔为0.10 s.求加速度。
练习2、某同学在研究小车的运动的实验中,获得一 条点迹清楚的纸带,已知打点计时器每隔0.02s打一 个计时点,该同学选A、B、C、D、E、F六个计数点, 对计数点进行测量的结果记录在下图中,单位是 cm。 试计算小车的加速度为多大?
学习目标
1.会综合应用匀变速直线运动的公式解题。 2.掌握逐差法求解加速度的方法。
复习回顾
1、速度公式: 3、位移速度关系式: 5、中间时刻: 2、位移公式: 4、平均速度: 6、中间位置:
7、重要推论:
1.三个基本公式 (1)速度公式:v=v0+at 1 2 (2)位移公式:x=v0t+ at 2 (3)位移与速度的关系式:v2-v2 0=2ax 2.几个推论: x v0 + v - (1)平均速度公式: v = t = 2 v0+ v (2)中间时刻速度公式:vt/2= 2 (3)中间位置速度公式:vx/2= (4) Δx=xn-xn-1=aT
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若题目给出的条件是偶数段
都要分组进行求解,分别对应:
例如[2006年重庆理综 27] [2004年全国 15]就分别使用了上述的方法。
二、若在练习中出现奇数段,如3段、5段、7段等。
这时我们发现不能恰好分成两组。
考虑到实验时中间段的数值较接近真实值,应分别采用下面求法:
三、另外,还有两种特殊情况,说明如下:
①如果题目中数据理想情况,发现S2-S1=S3-S2=S4-S3=……此时不需再用逐差法,直接使用即可求出。
②若题设条件只有像
此时
又如
此时
总之,掌握了以上方法,在利用纸带求加速度应得心应手。
学生不会盲目乱套公式了。