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逐差法物理实验

逐差法求加速度
一、用逐差法求加速度的原因:
如果物体做匀变速直线运动,S1,S2……Sn为其在连续相等时间T内的位移,a为其加速度,T为相等时间间隔值,则有
假如用相邻的距离之差ΔS1,ΔS2……ΔSn-1分别除以T的平方,再取其平均值,有
从上式中可以看成,在取算术平均值的过程中,中间各数值S2,S3,S4……Sn-1都被消去,只剩下首尾两个数值S1、Sn起作用,因而不能起到利用多个数据减少偶然误差的作用。

二、逐差法
(1)偶数段
逐差法是把连续的数据(必须是偶数个)S1,S2,S3……Sn从中间对半分成两组,每组有m=n/2个数据,前一半为S1,S2,S3……Sm,后一半为Sm+1,Sm+2……Sn,将后一
半的第一个数据减去前一半的第一个数据得,后一半的第二个数据减去前一半的第二个数据,则由这些差值求得的加速度分为:。

取这样得到的加速度的平均值
从上式可以看出,所有的数据S1,S2……Sn都用到了,因而减少了偶然误差。

例:以下纸带记录了某匀变速运动物体的位移,每段位移时间间隔均为T 。

如果计算该物体的加速度,可以将这四段位移分成两大段:S OB 和S BD ,每段的时间均为2T ,所以加速度为2
12342)
2()
()()2(T S S S S T S S a OB BD +-+=-=
(2)奇数段
如果连续的数据是奇数个S1,S2,S3……Sn ,则舍去最中间的数据,其余分成两组,每组有m =(n-1)/2个数据,前一半为S1,S2,S3……Sm ,后一半为Sm+2,Sm+3……Sn ,
将后一半的第一个数据减去前一半的第一个数据得2
121)1(aT m S S S m +=-=∆+,后一半的第二个数据减去前一半的第二个数2
232)1(aT m S S S m +=-=∆+,第n 个数据减去前一半最后一个数据2
)1(aT m S S S m n m +=-=∆,则由这些差值求得的加速度分为:
2
22
2211)1(,)1(,)1(T m s a T m s a T m s a m m
+∆=+∆=+∆=。

取这样得到的加速度的平均值
2
13222121)1()
()()1(T m m S S S S S T m m s s s m a a a a m n m m m m ++-++=+∆+∆+∆=++=
++
例:以下纸带记录了某匀变速运动物体的位移,每段位移时间间隔均为T 。

如果计算该物体的加速度,可以舍去第4段,再分成两大段:S OC 和S DG ,每一大段有
3小段,其中第5段和第1段差4aT 2
,所以加速度为
2
123567243)
()(43T S S S S S S T S S a OC DG ⨯++-++=
⨯-=。

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