专题辅导:如何认识物理图像问题

2020-02-27 19:45:00来源:网络

  一、考试大纲中实验能力的要求

  能独立的完成知识列表中的实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据,并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题,并制定解决方案;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验.

  二、考试大纲对实验的说明

  1.要求会正确使用的仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等.

  2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差.

  3.要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果.间接测量的有效数字运算不做要求.

  三、有效数字

  1.带有一位不可靠数字的近似数字叫做有效数字.

  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.

  四、误差

  1.系统误差产生的原因及特点

  (1)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.例如,在验证力的平行四边形定则实验中,弹簧测力计的零点未校准;在验证牛顿第二定律的实验中,用砂和砂桶的重力代替对小车的拉力等.

  (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.

  2.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.

  【例1】指出以下误差是系统误差还是偶然误差

  A.测量小车质量时天平不等臂、或砝码不标准,天平底盘未调平所致的误差。

  B.用有毫米刻度的尺测量物体长度,豪米以下的数值只能用眼睛估计而产生的误差

  C.用安培表内接法测电阻时,测量值比真实值大

  D.在验证共点力合成的平行四边形法则实验中,在画出两分力方向及合力方向时,画线不准所致误差

  【解析】A是选项是实验仪器不精确所致,是系统误差;B选项是由于测量者在估计时由于视线方向不准造成的,是偶然误差;C选项是实验原理不完善、忽略电流表内阻影响所致,是系统误差;D选项是画力方向时描点不准、直尺略有移动,或画线时铅笔倾斜程度不一致所致,是偶然误差。

  3.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.

  用图像表示物理规律是高中阶段常遇到的问题,虽然不要求会利用图像解决问题,但是对图像的物理意义分析清楚,会有利于我们对问题的分析,加深对规律的理解.解决问题时,会显得很方便.处理图像问题,一般要注意以下几个关键问题:即“轴、点、线、面、斜、截”的含义.

  1、轴:弄清直角坐标系中,横轴、纵轴代表的含义,即图像是描述哪两个物理量间的关系,是位移—时间关系?还是速度—时间关系?等等……,同时注意单位及标度.

  2、点:弄清图像上任一点的物理意义,实质是两个轴所代表的物理量的瞬时对应关系,如代表t时刻的位移s,或t时刻对应的速度等等.

  3、线:图像上的一段直线或曲线一般对应一段物理过程,给出了纵轴代表的物理量随横轴代表的物理量的变化过程.

  4、面:图像和坐标轴所夹的“面积”往往代表另一个物理量的变化规律,看两轴代表的物理量的“积”有无实际的物理意义,可以从物理公式分析,也可从单位的角度分析,如s—t图像“面积”无实际意义,不予讨论,图像“面积”代表对应的位移.

  5、斜:即斜率,也往往代表另一个物理量的规律,看两轴所代表物理量的变化之比的含义.同样可以从物理公式或单位的角度分析,如s—t图像中,斜率代表速度等……

  6、截:即纵轴截距,一般代表物理过程的初状态情况,即时间为零时的位移或速度的值.当然,对物理图像的全面了解,还需同学们今后慢慢体会和提高,如对矢量及标量的正确处理分析等等……


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