2.偶然误差:本实验的另一误差来源于长度的测量,属于偶然误差.减小误差的方法是测量物体的下落距离时,所选的距离尽可能大一些,或者多次测量取平均值.
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实验数据的处理及误差分析 |
(2014·黄冈模拟)某实验小组利用图5-6-3甲装置做“验证机械能守恒定律”实验,图乙是她们选择的一条较理想的纸带,O点是打点计时器打出的第一个点,计数点A、B、C、D、E、F是纸带上相邻的点.她们测出了各点与O点的距离h后做出了必要的计算,测量和计算的记录见下表(计数点的速度用v表示)
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甲 乙
图5-6-3
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计数点 |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
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h(cm) |
6.93 |
9.47 |
12.4 |
15.71 |
19.41 |
23.49 |
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v(m/s) |
1.16 |
1.37 |
1.56 |
1.75 |
1.95 |
2.14 |
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v2(m2/s2) |
1.35 |
1.88 |
2.43 |
3.06 |
4.05 |
4.58 |
(1
)测量某点与O点距离h的记录中不合理的一组是________(填写计数点名称)
(2)计数点D、E、F与O点之间的距离分别用hD、hE、hF表示,打点计时器的打点周期用T表示,则打下计数点E时纸带的速度vE=________(用符号表示),重物运动的加速度a=________(用符号表示)
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图5-6-4
(3)该小组的同学在坐标纸上建立如图5-6-4所示坐标系,标出了各组测量数据的坐标点,并在坐标系中画出v2-h图线.由图线可以判断计数点________的测量误差较大(填写计数点名称),据图线得到重力加速度g测________m/s2(保留三位有效数字)
(4)(多选)下列判断中正确的是( )
A.在误差允许的范围内,该实验小组达到了实验目的
B.该地的重力加速度比g测偏大
C.她们实验操作过程中是先释放纸带然后再闭合打点计时器开关
D.实验过程中阻力引起的误差属于系统误差
[解析] (1)计数点C(12.4)数据记录有误,没有估读.(2)因匀变速直线运动中某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度;故vE==,据Δx=aT2用逐差法可求解加速度.a===.(3)偏离直线较远的点E误差较大;
由mgh=mv2可知g=,即图线的斜率的一半表示重力加速度g=·= m/s2=9.74 m/s2.(4)应该先接通打点计时器电源再释放纸带,C错.由于v2-h图线是过原点的一条直线,说明mgh=mv2成立.即达到了实验目的,A对.
因有阻力存在,则g测偏小,B对.阻力不可避免,带来的误差属于系统误差,D对.
[答案] (1)C (2),
(3)E点 9.70~9.78 m/s2 (4)ABD
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与机械能守恒有关的创新设计 |
(2014·西安模拟)某同学想测出济南当地的重力加速度g,并验证机械能守恒定律.为了减小误差,他设计了一个实验如下:将一根长直铝棒用细线悬挂在空中(如图5-6-
5甲所示),在靠近铝棒下端的一侧固定电动机M,使电动机转轴处于竖直方向,在转轴上水平固定一支特制笔N,借助转动时的现象,将墨汁甩出形成一条细线.调整笔的位置,使墨汁在棒上能清晰地留下墨线.
启动电动机待转速稳定后,用火烧断悬线,让铝棒自由下落,笔在铝棒上相应位置留下墨线.
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甲 乙 丙
图5-6-5
图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线,将某条合适的墨线A作为起始线
,此后每隔4条墨线取一条计数墨线,分别记作B、C、D、E.将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A,此时B、C、D、E对应的刻度依次为14.68 cm,39.15 cm,73.41 cm,117.46 cm.
已知电动机的转速为3 000 r/min.求:
(1)相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为________s.
(2)由实验测得济南当地的重力加速度为________m/s2.(结果保留三位有效数字)
(3)该同学计算出划各条墨线时的速度v,以为纵轴,以各条墨线到墨线A的距离h为横轴,描点连线,得出了如图丙所示的图象,据此图象________(填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律,图线不过原点的原因是____________________.
[解析] (1)由于电动机的转速为3 000 r/min,则其频率为50 Hz,故每隔0.02 s特制笔N便在铝棒上画一条墨线,又每隔4条墨线取一条计数墨线,故相邻计数墨线间的时间是0.1 s.
(2)应用匀变速直线运动的推论Δx=aT2结合逐差法可得加速度为9.79 m/s2.
(3)铝棒下落过程中,只有重力做功,重力势能的减小等于动能的增加,即mgh=mv2,故图丙能验证机械能守恒定律;图线不过原点是因为起始计数墨线A对应的速度不为0.
[答案] (1)0.1 (2)9.79 (3)能 A对应的速度不为零
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A组 双基题组