详解逐差法
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和逐差法求加速度应用分析
一、由于匀变速直线运动的特点是:物体做匀变速直线运动时,若加速度为a,在各个连续相等的时间T内发生的位移依次为S1、S2、S3、……S n,则有
S2-S1=S3-S2=S4-S3=……=S n-S n-1=aT2即任意两个连续相等的时间内的位移差相符,可以依据这个特点,判断原物体是否做匀变速直线运动或已知物体做匀变速直线运动,求它的加速度。
例1: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?
解:由图知:S1=AB=1.50cm S2=BC=1.82cm S3=CD=2.14cm S4=DE=2.46cm
S5=EF=2.78cm
可见:S2-S1=0.32cm S3-S2=0.32cm S4-S3=0.32cm S5-S4=0.32cm 即又
说明:该题提供的数据可以说是理想化了,实际中不可能出现S2-S1= S3-S2= S4-S3= S5-S4,因为实验总是有误差的。
例2:如下图所示,是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸带中选出的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上注明了他对各计算点间距离的测量结果。试验证小车的运动是否是匀变速运动?
解:S2-S1=1.60 S3-S2=1.55 S4-S3=1.62 S5-S4=1.53 S6-S5=1.63 故可以得出结论:小车在任意两个连续相等的时间里的位移之差,在实验误差允许的范围内相等,小车的运动是匀加速直线运动。
上面的例2只是要求我们判断小车在实验误差内做什么运动。若进一步要我们求出该小车运动的加速度,应怎样处理呢?此时,应用逐差法处理数据。
由于题中条件是已知S1、S2、S3、S4、S5、S6共六个数据,应分为3组。
即
=
即全部数据都用上,这样相当于把2n个间隔分成n个为第一组,后n个为第二组,这样起到了减小误差的目的。
而如若不用逐差法而是用:
再求加速度有:
相当于只用了S6与S1两个数据,这样起不到用多组数据减小误差的目的。
很显然,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。