實(shí)驗(yàn)講座物理實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理方法ppt課件.ppt

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1、一、數(shù)據(jù)處理法解讀在實(shí)驗(yàn)過程中,通常要得出一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),要確定各物理量之間的關(guān)系,就要對(duì)實(shí)驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,從而得出物理規(guī)律.數(shù)據(jù)處理的方法有多種,一般情況下,可有以下一些處理數(shù)據(jù)的方法.實(shí)驗(yàn)講座物理實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理方法1.平均值法取算術(shù)平均值是為減小偶然誤差而常用的一種數(shù)據(jù)處理方法.通常在同樣的測(cè)量條件下,對(duì)于某一物理量進(jìn)行多次測(cè)量的結(jié)果不會(huì)完全一樣,用多次測(cè)量的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果,實(shí)驗(yàn)誤差最小.2.公式法根據(jù)測(cè)定的兩組或多組數(shù)據(jù)代入公式求解的方法.公式法的應(yīng)用要領(lǐng)是充分利用數(shù)據(jù)取平均值或利用差值較大的兩組數(shù)據(jù).3.列表法實(shí)驗(yàn)中將數(shù)據(jù)列成表格,可以

2、簡(jiǎn)明地顯示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，便于檢查測(cè)量結(jié)果和運(yùn)算是否合理,有助于發(fā)現(xiàn)和分析問題，列表法還常是圖象法的基礎(chǔ).列表時(shí)應(yīng)注意表格要直觀地反映有關(guān)物理量之間的關(guān)系,便于分析;表格要清楚地反映測(cè)量的次數(shù),測(cè)得的物理量的名稱及單位;表中所列數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確地反映測(cè)量值的有效數(shù)字.4.圖解法根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過列表、描圖、求斜率和坐標(biāo)軸上的截距,表示所求未知量.選取適當(dāng)?shù)淖宰兞?通過作圖可以找到或反映物理量之間的變化關(guān)系,并找出其中的規(guī)律，確定對(duì)應(yīng)量的函數(shù)關(guān)系.作圖法是最常用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法之一.描繪圖象的要求是：(1)根據(jù)測(cè)量的要求選定坐標(biāo)軸，一般以橫軸為自變量,縱軸為因

3、變量.坐標(biāo)軸要標(biāo)明所代表的物理量的名稱及單位.(2)坐標(biāo)軸標(biāo)度的選擇應(yīng)合適，使測(cè)量數(shù)據(jù)能在坐標(biāo)軸上得到準(zhǔn)確的反映.為避免圖紙上出現(xiàn)大片空白,坐標(biāo)原點(diǎn)可以是零,也可以不是零.坐標(biāo)軸的分度的估讀數(shù),應(yīng)與測(cè)量值的估讀數(shù)(即有效數(shù)字的末位)相對(duì)應(yīng).(3)確立數(shù)學(xué)模型,對(duì)于只研究兩個(gè)變量相互關(guān)系的實(shí)驗(yàn),其數(shù)學(xué)模型可借助于圖解法來確定,首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中作出相應(yīng)圖線,看其圖線是否是直線、反比關(guān)系曲線、冪函數(shù)曲線、指數(shù)曲線等,確定出以上幾種情況的數(shù)學(xué)模型分別為：y=a+bx,y=a+b/x,y=axn,y=aebx.(4)改為直線方程,為方便地求出曲線關(guān)系方程的

4、未定系數(shù),在精度要求不太高的情況下,在確定的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,變換成為直線方程,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出對(duì)應(yīng)的直線圖形.二、數(shù)據(jù)處理法的應(yīng)用1.在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中,為了計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的加速度,一般利用公式Δx=aT2,和逐差法公式求解,其中既有平均值法又有公式法.2.在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中,為了證明在外力一定時(shí),a與m成反比,若作a-m圖象,則為雙曲線的一支,不易分析結(jié)論,若改為圖象,則“化曲為直”,變成一條傾斜直線,比較直觀,容易得出結(jié)論.【例1】某同學(xué)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中,由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到表示小車運(yùn)動(dòng)過程的一條清晰紙帶，

5、圖1所示的各點(diǎn)是每隔4個(gè)點(diǎn)而標(biāo)出的計(jì)數(shù)點(diǎn)，兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.10s，其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.26cm.求打A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度和小車運(yùn)動(dòng)的加速度(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).圖1解析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下一系列相等時(shí)間間隔的位置,題中給出的數(shù)據(jù)是小車在相等時(shí)間內(nèi)的位移,可算出相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離之差Δxn(=xn+1-xn)分別為Δx1=0.63cm、Δx2=0.65cm、Δx3=0.62cm、Δx4=0.66cm、Δx5=0.65cm,不難看出,它們?cè)?/p>

6、誤差范圍內(nèi)數(shù)值相等,說明小車的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng).由于勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段時(shí)間的平均速度等于這段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,因此利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)中位移和時(shí)間的關(guān)系來計(jì)算加速度，即(其中T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔,Δx為相鄰兩個(gè)時(shí)間T內(nèi)的位移差).為了更有效地利用測(cè)量數(shù)據(jù),我們一般采用如下的“逐差法”：先求a1=再求前面三個(gè)加速度值的平均值,以減小偶然誤差,得a=代入數(shù)據(jù)計(jì)算,得a=0.64m/s2.根據(jù)上面的分析我們可以發(fā)現(xiàn)這種“逐差法”的實(shí)質(zhì)是：盡可能選擇靠近兩個(gè)端點(diǎn)的兩個(gè)清晰點(diǎn)(使x盡可能大),并使其包含的點(diǎn)為奇數(shù),將所選范圍內(nèi)的那些點(diǎn)分成兩半，每一半的時(shí)間

7、為t,然后量出這兩段的距離x1、x2,再用來計(jì)算加速度.【例2】某同學(xué)在探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，在物體受外力不變時(shí),改變物體的質(zhì)量,得到數(shù)據(jù)如下表所示.(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖2坐標(biāo)中描出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn),并作出a—m圖象和圖象.實(shí)驗(yàn)次數(shù)物體質(zhì)量m/kg物體的加速度a/m·s-2物體質(zhì)量的倒數(shù)10.200.785.0020.400.382.5030.600.251.6740.800.201.2551.000.161.00圖2(2)由a—m圖象,你得出的結(jié)論為________________.由圖象,你得出的結(jié)論為_________________.(3)物體

8、受到的合力大約為___________