逐差法教学
逐差法是在教学过程中一个难点。
有关匀变速直线运动纸带的求法。
对于偶数段加速度的计算,可以平分成两段。
这是两个相邻相等时间间隔对应的位移。
用公式△X=aT2,算出位移差,选对时间间隔,即可将加速度准确的求出来。
对于奇数段加速度的计算,则有好多种做法。
常用的可以选择首末两端,用公式求解。
还可以剔除首段或者末段,然后用偶数段的求法进行求解。
这样必然出现好多种答案。
所以老师说:“有关逐差法求奇数段加速度的问题,相当混乱,不要对学生讲的太多,不然会混乱的。
”
在求解过程中。
这种做法是这样的。
举例说明。
对于分成六段的纸带。
取前三段,后三段。
分别求出前三段后三段的平均速度,根据平均速度等于此段中间时刻的瞬时速度的推论,代替这两个时刻的速度。
然后找出这两段的时间隔,代入公式即可求出。
例子:如图是某同学在做探究小车速度随时间变化的规律实验时,从若干纸带中所选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,数据如图示。
(单位:cm)
O A B C D E F
2.8 4.4 5.95 7.57 9.1 10.71
S1 S2 S3 S4 S5 S5
O A B C D E F
2.8 4.4 5.95 7.57 9.1 10.71
S1 S2 S3 S4 S5 S5
OC中间时刻的速度可以用V OC=OC/t OC
CE中间时刻的速度可以用V CE=CE/t CE
OC中间时刻和CE中间时刻的时间间隔为总时间的一半,即0.3s。
用公式
a=△V/△T,即可求出加速度。
用OC间的平均速度代替中间时刻的瞬时速度V OC,用CF间的平均速度代替中间时刻的瞬时速度V CF,两者之间的时间间隔△T=(3*0.1)s。
用加速度的公式a=△V/△T=(V CF-V OC)/△T,可以求出来。
其实,对于偶数段来说,学生的这种做法跟用逐差法求解是一样的,通过公式变换可以相互转换。
a=△V/△T=(V CF-V OC)/△T=(X CF/△T-X OC/△T)/ △T’ ,其中△T=△T’ =(3*0.1)s,
故a=X CF/△T2-X OC/△T2=△X=aT2。
由此可见,在处理偶数段的问题上,二者本质是相同的。
(我们姑且称第二种方法为公式法)
在学生这种做法的引导下,我想到了奇数段是否也可以用如此方法求呢?举例说明。
因为选择段数的不同,亦会造成不同结果。
以五段为例,有的选择前两段后三段,有的会选择前三段后两段,甚至有的会选择前四段后一段,或者前一段后四段。
这样会使结果产生很大的误差,使计算更加混乱。
是的,李老师的问题直接击中了这个做法的要害。
到底该如何做呢?
我们退而求其次,看看各种做法到底会产生多大的误差。
还是以上面这个题做例子。
要确定纸带打出的纸带是不是匀速直线运动,因为只有匀变速直线运动才满足ΔX=at2。
EF-DE=1.61,DE-CD=1.53,CD-BC=1.62 , BC-AB=1.55,4个ΔX近似相等,可以当成匀变速直线运动,可以用逐差法,以及我提到的那种方法可以用。
经过几个月的教学,渐渐发觉自己研究的这个问题有点钻牛角尖的感觉。
逐差法的目的是尽可能使更多的数据用到计算中,这样可以减小误差;而公式法也是如此,只不过多用了一段数据而已。
这样做,仅仅是减小误差而已。
没有多大的研究价值。
原来对于求加速度的问题,最准确的办法是通过图像来求解。
对于匀变速直线运动,那些误差大的点可以一目了然,直接在图像中剔除掉,剩下的在直线上,或直线两侧,这样会使数据最准确。
因为计算混乱的问题,逐差法在高考中已经逐渐舍弃了。
平日里的考试,尤其是高一的考试,往往会涉及到求加速度。
这个时候,并不要求非用逐差法了。
只要算出的加速度在允许范围内,我们就可以认为是对的。
所以题目往往是填空题。
这个时候,让学生通过图像法来求解显然是不合适的。
可以让学生了解逐差法和公式法,会用两种方法,并且明确求解时候要尽可能的多用数据,这样求解加速度时就不会那么混乱啦!。