高一物理鲁科版（2019）必修一同步课件 2.3 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(一)(共23张PPT)

(共23张PPT)
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(一)
第二章　匀变速直线运动
待测体在客观上存在着准确的数值，称为真实值（a）
实际测量得到的结果称为测量值（x）
测量总存在误差
（1）测量值（x）与真实值（a）之差称为绝对误差（ x）。
（2）绝对误差（ x）与真实值（a）的比值称为相对误差（δ）。
1．绝对误差、相对误差
（3）科学测量中常用多次测量值的平均值代替真实值。
两图的读数误差谁又更大？误差原因是什么？
真实值3.46cm
真实值1.45cm
测量值3.47cm
测量值1.44cm
绝对误差0.01cm
绝对误差0.01cm
相对误差0.29％
相对误差0.69％
可靠
在绝对误差相同的情况下，被测量的数值越大，测量结果的相对误差就越小，测量结果的可靠性就越大。
测量A、B两点间的距离
测量C、D两点间的距离
2．系统误差与偶然误差
（1）系统误差：
定义：由于测量原理不完善或仪器本身缺陷等造成的误差。
例如，表盘刻度不准确等产生的误差
特点：测量结果总是偏大或者总是偏小。
减小途径：校准仪器；完善原理；改进方法等。
（2）偶然误差
定义：由于各种偶然因素而产生的误差。
例如，读数时因人眼位置的变化等产生的误差
特点：测量值时而偏大，时而偏小
减小途径：多次测量取平均值
1.绝对误差相同时，相对误差也一定相同吗？
绝对误差相同时，相对误差不一定相同。在绝对误差相同的情况下，被测量的数值越大，测量结果的相对误差就越小，测量结果的可靠性越大。
2.多种测量求平均值既可以减小偶然误差，也可以减小系统误差，这种说法正确吗？
不正确。系统误差是由于测量原理不完善等造成的误差，偶然误差是由于偶然因素而产生的误差，多次测量求平均值可以减小偶然误差，不能减小系统误差。
1.（多选）（来自教材）下列情况会导致出现系统误差的是
A.刻度尺刻度不均匀
B.测质量时，天平没有调节水平
C.用光电门测量瞬时速度时，遮光片较宽
D.读数时，对最小分度的后一位进行估读
√
√
2.（来自教材）某同学用刻度尺测量教科书的长和宽，多次测量所得平均值分别为29.55cm和21.20cm。若绝对误差都为0.1mm，求测量的相对误差并指出哪一个相对误差更小。
答案　对于测量值29.55cm，相对误差是0.034%； 对于测量值21.20cm， 相对误相对误差是0.047%。测量值29.55 cm的相对误差更小。
可靠数字3.4
+
估读数字0.06
有效数字3.46cm
刻度尺精度为0.01cm
有效数字＝可靠数字＋估读数字
1.人们把测量结果中能反映被测量大小的带有一位估读数字的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可靠数字，通过估读获得的数字称为存疑数字，也称为估读数字。
2.有效数字的位数在一定程度上可反映测量工具的精度。
3.有效数字是指从一个数的左边第一个非零数字起，到末位数字止所有的数字。测量值中的“0”，有些是有效数字，有些则不是。
刻度尺精度为0.01cm
甲：读数为10.4cm
乙：读数为10.40cm
谁读的正确？
有几位有效数字？
测量值0.1040m有几位有效数字？
√
四位有效数字
四位有效数字
测量时，测量值最后的“0”可以随意舍去吗？
不可以。测量值最后的“0”不可随意舍去。例如，10.40 cm代表测量值应估读到0.01 cm，不能写成10.4 cm，但10.40 cm可以表示为0.104 0 m，单位换算不会改变有效数字的位数，数字“1”前面的“0”不是有效数字，“1”后面的“0”是有效数字。
3.（来自教材）春天到了，某校园的迎春花开了。小梅想了解迎春花的大体尺寸，她捡了一朵掉落的迎春花进行测量，某次测量结果如图所示，由此得出两花瓣顶端相隔的距离是多少？测量结果有几位有效数字？估读数字是多少？导致测量误差的原因可能有哪些？
答案　相距3.05cm，测量结果有3位有效数字，估读数字为5，视线没有完全与刻度对齐，刻度尺本身的精度不高等。
由刻度尺可知相距3.05cm，测量结果有3位有效数字，刻度尺最小刻度为0.1cm，需估读到下一位即0.01cm，估读数字为5。长度测量中误差有可能由读数时视线没有完全与刻度对齐，刻度尺本身的精度不高等产生的。
工作原理：接通电源后，振针以0.02s的周期振动，当纸带在运动物体的带动下运动时，上下振动的振针便通过复写纸在纸带上留下一系列的小点。
电磁打点计时器与电火花打点计时器的比较
电火花打点计时器 电磁打点计时器
工作电压 220 V交流电源 4～6 V交流电源
打点方式 周期性产生电火花 振针周期性上下振动
阻力来源 纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦的摩擦力较小 纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦，摩擦力较大
打点周期 电源频率为50Hz时：0.02 s 电源频率为50Hz时：0.02 s
记录信息 位移、时间
2.频闪照相
（1）在频闪照相中，人们利用频闪灯每隔相等时间闪光一次的特点，可得运动物体间隔相等时间的频闪照片，这些照片能反映出该物体每隔相等时间所到达的位置信息。
（2）与打点计时器记录的信息类比，频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交变电源的频率，而间隔相等时间出现的影像则相当于打点计时器打出的点。
（3）运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，也记录了物体运动的位移信息。
4.（多选）（2022·河南洛阳市第一高级中学月考）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.物体在打点时刻的位置
C.物体在任意时刻的瞬时速度
D.物体在任意时间内的位移
√
√
5.为了测定某辆轿车在平直路上启动时的加速度（轿车启动时的运动可以近似看作匀加速直线运动），某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片（如图所示），如果拍摄时每隔2s曝光一次，轿车车身总长为4.5m，那么这辆车的加速度约为
A.1 m/s2 B.2 m/s2
C.3 m/s2 D.4 m/s2
√
目标一：实验测量中的误差
1.绝对误差、相对误差
2.、偶然误差
1.有效数字＝可靠数字＋估读数字
2.有效数字的位数可反映测量工具的精度
3.左边第一个非零数字起，到末位数字止所有的数字
目标二：实验测量中的有效数字
目标三：运动时间和位移的记录
1.电磁打点计时器与电火花打点计时器
2.频闪照相
测量结果的相对误差越小，测量结果的可靠性就越大
多次测量取平均值减小误差