Vật lý 10 Bài 7: Sai số của phép đo các đại lượng vật lí

5 trắc nghiệm 3 bài tập SGK

Khi nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên, có rất nhiều câu hỏi được đặt ra như:  phép đo các đại lượng vật lí là gì? Vì sao có sự sai lệch giữa giá trị đúng của đại lượng cần đo và kết quả đo? Làm thế nào để đánh giá được độ chính xác của phép đo?

Nội dung bài học này sẽ giúp các em trả lời các câu hỏi trên, cũng như làm quen với các phương pháp thực nghiệm Vật lí , biết cách tiến hành phép đo các đại lượng vật lí đặc trưng cho hiện tượng, xác định mối liên hệ giữa chúng, từ đó rút ra quy luật vật lí.

Mời các em cùng nhau nghiên cứu Bài 7: Sai số của phép đo các đại lượng vật lí nhé!

Tóm tắt lý thuyết

I. Phép đo các đại lượng vật lí – Hệ đơn vị SI.

1. Phép đo các đại lượng vật lí.

  • Phép đo một đại lượng vật lí là phép so sánh nó với đại lượng cùng loại được qui ước làm đơn vị.

  • Công cụ để so sánh gọi là dụng cụ đo.

    • Đo trực tiếp : So sánh trực tiếp qua dụng cụ.

    • Đo gián tiếp : Đo một số đại lượng trực tiếp rồi suy ra đại lượng cần đo thông qua công thức.

2. Đơn vị đo.

  • Hệ đơn vị đo thông dụng hiện nay là hệ SI.

  • Hệ SI qui định 7 đơn vị cơ bản :

    • Độ dài : mét (m) ;

    • Thời gian : giây (s) ;

    • Khối lượng : kilôgam (kg) ;

    • Nhiệt độ : kenvin (K) ;

    • Cưòng độ dòng điện : ampe (A) ;

    • Cường độ sáng : canđêla (Cd) ;

    • Lượng chất : mol (mol).

II. Sai số của phép đo.

1. Sai số hệ thống.

  •   Là sự sai lệch do phần lẻ không đọc được chính xác trên dụng cụ (gọi là sai số dụng cụ  \(\Delta A'\) ) hoặc điểm 0 ban đầu bị lệch.

  •   Sai số dụng cụ \(\Delta A'\) thường lấy bằng nữa hoặc một độ chia trên dụng cụ.

2. Sai số ngẫu nhiên.

  •   Là sự sai lệch do hạn chế về khả năng giác quan của con người do chịu tác động của các yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài.

3. Giá trị trung bình.

\(\overline A  = \frac{{{A_1} + {A_2} + ... + {A_n}}}{n}\)

4. Cách xác định sai số của phép đo.

  • Sai số tuyệt đối của mỗi lần đo :

\(\Delta {A_1} = \left| {\overline A  - {A_1}} \right|;\,\,\Delta {A_1} = \left| {\overline A  - {A_2}} \right|\)

  • Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo :

\(\Delta \overline A  = \frac{{\Delta {A_1} + \Delta {A_2} + ... + \Delta {A_n}}}{n}\)

  • Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số tuyệt đối trung bình và sai số dụng cụ :

\(\Delta A = \Delta \overline A  + \Delta A'\)

5. Cách viết kết quả đo.

\(A = \overline A  + \Delta A\)

6. Sai số tỉ đối.

\(\partial A = \frac{{\Delta A}}{{\overline A }}.100\% \)

7. Cách xác định sai số của phép đo gián tiếp.

  • Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng.

  • Sai số tỉ đối của một tích hay thương thì bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số.

  • Nếu trong công thức vật lí xác định các đại lượng đo gián tiếp có chứa các hằng số thì hằng số phải lấy đến phần thập phân lẻ nhỏ hơn \(\frac{1}{{10}}\)   tổng các sai số có mặt trong cùng công thức tính.

  • Nếu công thức xác định đại lượng đo gián tiếp tương đối phức tạp và các dụng cụ đo trực tiếp có độ chính xác tương đối cao thì có thể bỏ qua sai số dụng cụ.

Bài tập minh họa

Bài 1:

Dùng một thước milimet đo 5 lần khoảng cách s giữa hai điểm A,B đều cho một giá trị như nhau bằng 798mm. Tính sai số phép đo này và viết kết quả đo.

Hướng dẫn giải:

  • Sai số của phép đo khoảng cách giữa hai điểm AB được đánh giá bởi sai số dụng cụ, lấy ∆S = 1mm

  • Kết quả đo được viết: \(\small S = 798 \pm 1mm\)

Bài 2:

Cho công thức tính vận tốc tại B:

 \(v =\frac{2s}{t}\) và gia tốc rơi tự do:  \(\small g =\frac{2s}{t^{2}}\).

Dựa vào các kết quả đo ở trên và các quy tắc tính sai số đại lượng đo gián tiếp, hãy tính v, g, ∆v, ∆g, δv, δg và viết các kết quả cuối cùng.

Hướng dẫn giải:

  • Áp dụng công thức tính sai số tỉ đối

\(\delta \)v =  =  +  =  +  = 0,014

\(\delta \)g =  =  +  =  +2.  = 0,026

 =   = 2. = 3,95 m/s

∆v = . \(\delta \)v = 3,95 . 0,014 = 0,06 m/s

v =  ± ∆v = 3,95 ± 0,06 m/s

mà  =  =  = 9,78 m/s2.

∆g = .\(\delta \)g = 9,78.0,026 = 0,26 m/s2.

g =  ± ∆g = 9,78 ±  0,26 m/s2

Lời kết

Qua bài giảng Sai số của phép đo các đại lượng vật lí này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

  • Phát biểu được định nghĩa về phép đo các đại lượng vật lí. Phân biệt phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp.

  • Nắm được các khái niệm cơ bản về sai số của phép đo các đại lượng vật lí và cách xác định sai số của phép đo

  • Biết cách viết đúng kết quả phép đo, với số các chữ số có nghĩa cần thiết.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua Giải bài tập Vật lý 10 Bài 7 và làm bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 7 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. Các em được làm bài thi MIỄN PHÍ để kiểm tra kiến thức cho bản thân nhé. Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ,  các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt, chuẩn bị sẵn sàng kiến thức để đạt thành tích cao nhất trong học tập nhé!      

-- Mod Vật Lý 10 HỌC247