逐差法是为提高实验数据的利用率,减小了随机误差的影响,另外也可减小中仪器误差分量,因此是一种常用的数据处理方法。常见的逐差法公式应用场景有两种:
匀变速直线运动中求加速度
在匀变速直线运动实验中,通过打点计时器得到纸带,纸带上有一系列计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,测量出各段位移x1、x2、x3⋯xn 。
当有偶数段位移(设为6段位移x1、x2、x3、x4、x5、x6 )时,加速度a的计算公式为:
a=9T2(x4+x5+x6)−(x1+x2+x3)
一般地,若有2n段位移,则加速度a的公式为:
a=n2T2(xn+1+xn+2+⋯+x2n)−(x1+x2+⋯+xn)
当有奇数段位移(设为7段位移x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7)时,通常舍去中间一段位移(这里舍去x4 ),然后按照偶数段位移的计算方式,加速度a的计算公式为:
a=9T2(x5+x6+x7)−(x1+x2+x3)
弹簧劲度系数测量实验中的应用
在探究弹簧弹力与伸长量关系实验中,给弹簧依次增加相同质量的钩码,记录弹簧的伸长量x1、x2、x3⋯xn 。与匀变速直线运动类似,若有2n个数据,根据胡克定律F=kx(F是弹簧弹力,k是劲度系数,x是弹簧伸长量),通过逐差法求弹簧劲度系数k的公式为:
k=(xn+1+xn+2+⋯+x2n)−(x1+x2+⋯+xn)(Fn+1+Fn+2+⋯+F2n)−(F1+F2+⋯+Fn)
其中Fi=mgi(m是单个钩码质量,g是重力加速度,gi表示第i次挂钩码的总质量对应的重力)。