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    鲁科版(2019)高中物理 必修第一册 2.3 实验中的误差和有效数字 教案
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    2020-2021学年第3节 实验中的误差和有效数字教学设计及反思

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    这是一份2020-2021学年第3节 实验中的误差和有效数字教学设计及反思,共5页。教案主要包含了教材分析,教学目标与核心素养,教学重难点,教学过程等内容,欢迎下载使用。

    【教材分析】
    本节选自鲁科版必修一第二章第三节,是在学习了匀变速直线运动速度变化规律、位移变化规律的内容之后,本节课的学习为高中物理实验探究的误差和数据分析打下基础,为下节课“科学测量:做直线运动物体的瞬时速度”做好铺垫。
    【教学目标与核心素养】
    物理观念:能理解相对误差与绝对误差的概念;掌握有效数字的表示和其位数的表达。
    科学思维:
    1.能根据实验目的和实验器材判断实验操作中存在的误差。
    2.掌握减小误差的方法。
    科学探究:能发现并提出物理问题;能分析纸带数据并找出实验中的误差,并制定解决方案。
    科学态度与责任:知道实验器材的改进能促进人们认知的发展;知道物理实验的探究需要实事求是。
    【教学重难点】
    教学重点:有效数字的概念;科学测量中所存在的误差。
    教学难点:
    1.能在实验中分析误差的主要来源。
    2.会用有效数字表达直接测量的结果。
    【教学过程】
    导入新课:
    问题:1.能否确定在光滑斜面上下滑的小球是否做匀变速直线运动?
    学生:需要测得小球在斜面上的运动信息
    问题:2.实验探究时,如何获得有效的、可信的数据?
    引发学生对实验误差的思考,引出本节内容
    待测体
    新课讲授:
    一、科学测量中的误差
    (一)绝对误差和相对误差
    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)
    思考:测量总存在误差。
    1.绝对误差:测量值(x)与真实值(a)之差称为绝对误差(∆x)
    ∆x=x-a
    问题:如何判断多个测量结果的可靠性?引出相对误差的概念。
    2.绝对误差(∆x)与真实值(a)的比值称为绝对误差(δ)
    问题:如何获得真实数据?
    结论:科学测量中常用多次测量的平均值代替真实值。
    思考:绝对误差相同时,相对误差也一定相同么?
    甲乙
    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
    请同学计算甲、乙两种情况下的相对误差。
    相对误差0.29%相对误差0.69%
    对比两种情况,得出结论: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。
    (二)系统误差和偶然误差
    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。
    举例加深理解。
    例:表盘刻度不准确所造成的误差
    引导学生,根据系统误差的形成原因,总结由系统误差造成的数据特点和减小系统误差的途径。
    特点:测量的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
    2.偶然误差
    定义:对同一物理量进行多次测量时,由于各种偶然因素而造成的误差。
    例:读数时因人眼位置变化而产生的误差
    引导学生,根据偶然误差的形成原因,总结由偶然误差造成的数据特点和减小偶然误差的途径。
    特点:多次实验中有时偏大、有时偏小
    减小途径:多次测量取平均值
    二、科学测量中的有效数字
    学生阅读课本,了解有效数字,得到有效数字的定义。
    定义:在操作中所能实际测量得到的有实际意义的数值。它由准确数字和最后一位估读数字组成。
    通过直接读取获得的准确数字为可靠数字+通过估读获得的数字为估读数字。
    问题:读出AB间的有效长度。通过读数,巩固学生对有效数字这一概念的理解和使用。
    可靠数字3.4+估读数字0.06
    有效数字3.46cm
    问题:读出工件的有效长度。通过该读数让学生体会在有效数字中“0”的使用。
    甲:读数为10.4cm乙:读数为10.40cm
    问题:哪位同学读数正确?
    通过该问题让学生体会在有效数字中,当“0”表示估读数据时,测量值最后的0不可随意舍去。
    问题:测量值10.40cm有几位有效数字?0.1040m有几位有效数字?
    通过该问题引出有效数字位数问题。
    有效数字位数的确定方法:从该数左方第一个不为零的数算起到最末一个数字(包括零)的个数,它与小数点的位置无关。
    注意有效数字中“0”的使用。1、数字前的“0”只起定位作用,本身不是有效数字。2、数字之间的“0”和小数末尾的“0”都是有效数字。
    关键能力•素养形成:有效数字的应用
    1.有效数字的位数反映了测量的相对误差(如称量某物体的质量是0.5180g,表示该物体质量是0.5180±0.0001,其相对误差为0.02%,如果少取一位有效数字,表示该物体的质量是0.518±0.001,其相对误差为0.2%)。
    2.有效数字的位数与量的使用单位无关。(如称得某物的质量是12g,两位有效数字,若以mg为单位时,应记为1.2×104mg,而不应记为12000mg。)
    3.数字前的零不是有效数字(0.025),起定位作用;数字后的零都是有效数字(120、0.5000)。
    4.若被舍弃的第一位大于5,则其前一位数字加1(如28.2645,取三位有效数字,为28.3);若被舍弃的第一位小于5,则舍弃。
    素养训练
    1.甲、乙两位同学用两只刻度尺测同一物体长度,甲测量后记录数据是16mm,乙测量后记录数据是16.0mm,下面说法正确的是( )
    A.甲用的刻度尺最小刻度为厘米
    B.甲用的刻度尺最小刻度为毫米
    C.乙用的刻度尺最小刻度为分米
    D.乙用的刻度尺最小刻度为厘米
    2.(多选)下列测量值中有三位有效数字的是( )
    A.0.03cm
    B.6.01s
    C.1.80m
    D.50.0kg
    课堂检测
    1.下列测量值有3位有效数字的是( )
    A.0.003m
    B.6.01kg
    C.2.30s
    D.4.00×108m
    2.下列情况会导致系统误差的是( )
    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
    课堂小结
    一、科学测量中的误差
    1.误差的大小:绝对误差、相对误差
    2.误差的来源:系统误差、偶然误差
    二、科学测量中的有效数字
    有效数字=可靠数字+估读数字
    有效数字的位数:从该数左方第一个不为零的数算起到最末一个数字(包括零)的个数,它与小数点的位置无关。
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