2022-2023學(xué)年魯科版（2019）必修第一冊(cè) 2.3 實(shí)驗(yàn)中的誤差和有效數(shù)字 教案

2022-2023學(xué)年魯科版（2019）必修第一冊(cè)2.3實(shí)驗(yàn)中的誤差和有效數(shù)字教案【教材分析】本節(jié)選自魯科版必修一第二章第三節(jié)，是在學(xué)習(xí)了勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度變化規(guī)律、位移變化規(guī)律的內(nèi)容之后，本節(jié)課的學(xué)習(xí)為高中物理實(shí)驗(yàn)探究的誤差和數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)，為下節(jié)課“科學(xué)測(cè)量：做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度”做好鋪墊?！窘虒W(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】物理觀念：能理解相對(duì)誤差與絕對(duì)誤差的概念；掌握有效數(shù)字的表示和其位數(shù)的表達(dá)。科學(xué)思維：1．能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)器材判斷實(shí)驗(yàn)操作中存在的誤差。2．掌握減小誤差的方法?？茖W(xué)探究：能發(fā)現(xiàn)并提出物理問(wèn)題；能分析紙帶數(shù)據(jù)并找出實(shí)驗(yàn)中的誤差，并制定解決方案。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：知道實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)能促進(jìn)人們認(rèn)知的發(fā)展；知道物理實(shí)驗(yàn)的探究需要實(shí)事求是。【教學(xué)重難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：有效數(shù)字的概念；科學(xué)測(cè)量中所存在的誤差。教學(xué)難點(diǎn)：1．能在實(shí)驗(yàn)中分析誤差的主要來(lái)源。2．會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接測(cè)量的結(jié)果?！窘虒W(xué)過(guò)程】導(dǎo)入新課：?jiǎn)栴}：1．能否確定在光滑斜面上下滑的小球是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)？學(xué)生：需要測(cè)得小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)信息問(wèn)題：2．實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，如何獲得有效的、可信的數(shù)據(jù)？引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的思考，引出本節(jié)內(nèi)容待測(cè)體新課講授：待測(cè)體一、科學(xué)測(cè)量中的誤差（一）絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差待測(cè)體在客觀上存在著準(zhǔn)確的數(shù)值，稱為真實(shí)值（a）實(shí)際測(cè)量得到的結(jié)果稱為測(cè)量值（x）思考：測(cè)量總存在誤差。1．絕對(duì)誤差：測(cè)量值（x）與真實(shí)值（a）之差稱為絕對(duì)誤差（?x）?x=x-a問(wèn)題：如何判斷多個(gè)測(cè)量結(jié)果的可靠性？引出相對(duì)誤差的概念。2．絕對(duì)誤差（?x）與真實(shí)值（a）的比值稱為絕對(duì)誤差（δ）問(wèn)題：如何獲得真實(shí)數(shù)據(jù)？結(jié)論：科學(xué)測(cè)量中常用多次測(cè)量的平均值代替真實(shí)值。思考：絕對(duì)誤差相同時(shí)，相對(duì)誤差也一定相同么？ 甲 乙真實(shí)值3.46cm 真實(shí)值1.45cm測(cè)量值3.47cm 測(cè)量值1.44cm絕對(duì)誤差0.01cm 絕對(duì)誤差0.01cm請(qǐng)同學(xué)計(jì)算甲、乙兩種情況下的相對(duì)誤差。相對(duì)誤差0.29％ 相對(duì)誤差0.69％對(duì)比兩種情況，得出結(jié)論：在絕對(duì)誤差相同的情況下，被測(cè)量的數(shù)值越大，測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差就越小，測(cè)量結(jié)果的可靠性就越大。（二）系統(tǒng)誤差和偶然誤差1．系統(tǒng)誤差定義：由于測(cè)量原理不完善或儀器本身缺陷等造成的誤差。舉例加深理解。例：表盤(pán)刻度不準(zhǔn)確所造成的誤差引導(dǎo)學(xué)生，根據(jù)系統(tǒng)誤差的形成原因，總結(jié)由系統(tǒng)誤差造成的數(shù)據(jù)特點(diǎn)和減小系統(tǒng)誤差的途徑。特點(diǎn)：測(cè)量的結(jié)果總是偏大或者總是偏小。減小途徑：校準(zhǔn)儀器；完善原理；改進(jìn)方法2．偶然誤差定義：對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，由于各種偶然因素而造成的誤差。例：讀數(shù)時(shí)因人眼位置變化而產(chǎn)生的誤差引導(dǎo)學(xué)生，根據(jù)偶然誤差的形成原因，總結(jié)由偶然誤差造成的數(shù)據(jù)特點(diǎn)和減小偶然誤差的途徑。特點(diǎn)：多次實(shí)驗(yàn)中有時(shí)偏大、有時(shí)偏小減小途徑：多次測(cè)量取平均值二、科學(xué)測(cè)量中的有效數(shù)字學(xué)生閱讀課本，了解有效數(shù)字，得到有效數(shù)字的定義。定義：在操作中所能實(shí)際測(cè)量得到的有實(shí)際意義的數(shù)值。它由準(zhǔn)確數(shù)字和最后一位估讀數(shù)字組成。通過(guò)直接讀取獲得的準(zhǔn)確數(shù)字為可靠數(shù)字+通過(guò)估讀獲得的數(shù)字為估讀數(shù)字。問(wèn)題：讀出AB間的有效長(zhǎng)度。通過(guò)讀數(shù)，鞏固學(xué)生對(duì)有效數(shù)字這一概念的理解和使用?？煽繑?shù)字3.4+估讀數(shù)字0.06有效數(shù)字3.46cm問(wèn)題：讀出工件的有效長(zhǎng)度。通過(guò)該讀數(shù)讓學(xué)生體會(huì)在有效數(shù)字中“0”的使用。甲：讀數(shù)為10.4cm 乙：讀數(shù)為10.40cm問(wèn)題：哪位同學(xué)讀數(shù)正確？通過(guò)該問(wèn)題讓學(xué)生體會(huì)在有效數(shù)字中，當(dāng)“0”表示估讀數(shù)據(jù)時(shí)，測(cè)量值最后的0不可隨意舍去。問(wèn)題：測(cè)量值10.40cm有幾位有效數(shù)字？ 0.1040m有幾位有效數(shù)字？通過(guò)該問(wèn)題引出有效數(shù)字位數(shù)問(wèn)題。有效數(shù)字位數(shù)的確定方法：從該數(shù)左方第一個(gè)不為零的數(shù)算起到最末一個(gè)數(shù)字（包括零）的個(gè)數(shù)，它與小數(shù)點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。注意有效數(shù)字中“0”的使用。1、數(shù)字前的“0”只起定位作用，本身不是有效數(shù)字。2、數(shù)字之間的“0”和小數(shù)末尾的“0”都是有效數(shù)字。關(guān)鍵能力?素養(yǎng)形成：有效數(shù)字的應(yīng)用1．有效數(shù)字的位數(shù)反映了測(cè)量的相對(duì)誤差（如稱量某物體的質(zhì)量是0.5180g，表示該物體質(zhì)量是0.5180±0.0001，其相對(duì)誤差為0.02%，如果少取一位有效數(shù)字，表示該物體的質(zhì)量是0.518±0.001，其相對(duì)誤差為0.2%）。2．有效數(shù)字的位數(shù)與量的使用單位無(wú)關(guān)。（如稱得某物的質(zhì)量是12g，兩位有效數(shù)字，若以mg為單位時(shí)，應(yīng)記為1.2×104mg，而不應(yīng)記為12000mg。）3．?dāng)?shù)字前的零不是有效數(shù)字（0.025），起定位作用；數(shù)字后的零都是有效數(shù)字（120、0.5000）。4．若被舍棄的第一位大于5，則其前一位數(shù)字加1（如28.2645，取三位有效數(shù)字，為28.3）；若被舍棄的第一位小于5，則舍棄。素養(yǎng)訓(xùn)練1．甲、乙兩位同學(xué)用兩只刻度尺測(cè)同一物體長(zhǎng)度，甲測(cè)量后記錄數(shù)據(jù)是16mm，乙測(cè)量后記錄數(shù)據(jù)是16.0mm，下面說(shuō)法正確的是（）A．甲用的刻度尺最小刻度為厘米B．甲用的刻度尺最小刻度為毫米C．乙用的刻度尺最小刻度為分米D．乙用的刻度尺最小刻度為厘米2．（多選）下列測(cè)量值中有三位有效數(shù)字的是（）A．0.03cmB．6.01sC．1.80mD．50.0kg課堂檢測(cè)1．下列測(cè)量值有3位有效數(shù)字的是（）A．0.003mB．6.01kgC．2.30sD．4.00×2．下列情況會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)誤差的是（）A．刻度尺刻度不均勻B．測(cè)質(zhì)量時(shí)，天平?jīng)]有調(diào)節(jié)水平C．用光電門測(cè)瞬時(shí)速度時(shí)，遮光片較寬D．讀數(shù)時(shí)，對(duì)最小分度的后一位進(jìn)行估讀課堂