Dưới đây là phần tóm tắt lý thuyết và các bài tập minh họa có hướng dẫn giải chi tiết của bài Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo thuộc chương trình KNTT môn Vật Lý 10 được DapAnHay biên soạn chi tiết về kiến thức cần nhớ, giúp các em học sinh lớp 10 dễ dàng nắm vững kiến thức quan trọng của bài. Mời các em cùng tham khảo.
- Đo trực tiếp một đại lượng bằng dụng cụ đo, kết quả được đọc trực tiếp trên dụng cụ đo được gọi là phép đo trực tiếp.
- Đo một đại lượng không trực tiếp mà thông qua công thức liên hệ với các đại lượng có thể đo trực tiếp gọi là phép đo gián tiếp.
a. Phân loại sai số
- Sai số hệ thống
+ Khi sử dụng dụng cụ đo để đo các đại lượng vật lí luôn có sự sai lệch do đặc điểm và cấu tạo của dụng cụ gây ra.
+ Sự sai lệch này gọi là sai số dụng cụ hoặc sai số hệ thống. Sai số hệ thống có nguyên nhân khách quan (do dụng cụ), nguyên nhân chủ quan do người đó (cần loại bỏ).
- Sai số ngẫu nhiên
+ Khi lặp lại các phép đo, ta nhận được các giá trị khác nhau, sự sai lệch này không có nguyên nhân rõ ràng nên gọi là sai. Số ngẫu nhiên, có thể do thao tác đo không chuẩn, điều kiện làm thí nghiệm không ổn định hoặc hạn chế về giác quan,...
+ Để khắc phục người ta thường tiến hành thí nghiệm nhiều lần và tính sai số.
Lưu ý:
Sai số gây bởi dụng cụ sử dụng đó có thể lấy bằng một nửa độ chia nhỏ nhất trên dụng cụ (ví dụ thước đo chiều dài có độ chia nhỏ nhất là 1 mm thì sai số dụng cụ là 0,5 mm), hoặc được ghi trực tiếp trên dụng cụ do nhà sản xuất xác định.
b. Cách xác định sai số phép đo
- Sai số tuyệt đối là trị tuyệt đối của hiệu số giữa giá trị trung bình các lần đo và giá trị của mỗi lần đo của phép đo trực tiếp.
\(\Delta {A_1} = \left| {\overline A - {A_1}} \right|;\Delta {A_2} = \left| {\overline A - {A_2}} \right|;...;\Delta {A_n} = \left| {\overline A - {A_n}} \right|\,\,\,\,\,\,\,(3.1)\)
Trong đó: \(\overline A = \frac{{{A_1} + {A_2} + ... + {A_n}}}{n}\)
- Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo được tính theo công thức:
\(\overline {\Delta A} = \frac{{\Delta {A_1} + \Delta {A_2} + ... + \Delta {A_n}}}{n}\) (3.2)
- Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số dụng cụ và sai số ngẫu nhiên:
\(\Delta A = \overline {\Delta A} + \Delta {A_{dc}}\)
- Sai số tỉ đối của phép đo là tỉ lệ phần trăm giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng đo, cho biết mức độ chính xác của phép đo.
\(\delta A = \frac{{\Delta A}}{{\overline A }}.100\% \) (3.3)
c. Cách xác định sai số phép đo gián tiếp
Để xác định sai số của phép đo gián tiếp, vận dụng quy tắc sau:
- Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng.
A =B+C
\({\Delta A = \Delta B + \Delta C}\)
- Sai số tỉ đổi của một tích hay thường thì bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số.
\(\delta v = \delta s + \delta t\)
- Từ sai số tỉ đối, có thể sử dụng công thức (3.3) để tính được sai số tuyệt đối.
Ví dụ 1: Đo quãng đường s từ A đến C bằng tổng quãng đường si từ A đến B và sp từ B đến C.
Sai số tuyệt đối: \(\Delta s = \Delta {s_1} + \Delta {s_2}\)
Ví dụ 2: Đo tốc độ theo công thức v = s/t, sai số phép đo là:
\(\begin{array}{l}
\delta v = \frac{{\Delta s}}{{\overline s }}.100\% + \frac{{\Delta t}}{{\overline t }}.100\% \\
\Delta v = \Delta s.\overline v
\end{array}\)
d. Cách ghi kết quả đo
- Kết quả đo đại lượng A được ghi dưới dạng một khoảng giá trị:
\((\overline A - \Delta A) \le A \le (\overline A + \Delta A)\) hoặc \(A = \overline A \pm \Delta A\)
Trong đó:
+ \(\Delta A\) là sai số tuyệt đối thường viết đến số chữ số có nghĩa tới đơn vị của ĐCNN trên dụng cụ đo.
+ Giá trị trung bình \(\overline A \) được viết đến bậc thập phân trong ứng với \(\Delta A\)
- Quy tắc làm tròn số:
+ Nếu chữ số ở hàng bỏ đi nhỏ hơn 5 thì chữ số bên trái vẫn giữ nguyên.
+ Nếu chữ số hàng bỏ đi lớn hơn hoặc bằng 5 thì chữ số bên trái tăng thêm một đơn vị.
Bài 1: Dùng một thước có ĐCNN là 1 mm và một đồng hồ đo thời gian có ĐCNN 0,01s để đo 5 lần thời gian chuyển động của chiếc xe đồ chơi chạy bằng pin từ điểm A (vA = 0) đến điểm B (Hình 3.1). Ghi các giá trị vào Bảng 3.1 và trả lời các câu hỏi.
Bảng 3.1
n | s(m) | \(\Delta s\) (m) | t (s) | \(\Delta t\) (s) |
1 | ||||
2 | ||||
3 | ||||
4 | ||||
5 | ||||
Trung bình | \(\overline s \) = ... | \(\overline {\Delta s} \) | \(\overline t \) = ... | \(\overline {\Delta t} \) |
a) Nguyên nhân nào gây ra sự sai khác giữa các lần đo?
b) Tính sai số tuyệt đối của phép đo s, t và điền vào Bảng 3.1.
c) Viết kết quả đo:
s = …..; t = …..
d) Tính sai số tỉ đối:
\(\delta t = \frac{{\Delta t}}{{\overline t }}.100\% = ...;\delta s = \frac{{\Delta s}}{{\overline s }}.100\% = ...\)
\(\delta v = ...;\,\Delta v = ...\)
Hướng dẫn giải
n | s (m) | Δs (m) | t (s) | Δt (s) |
1 | 0,649 | 0,0024 | 3,49 | 0.024 |
2 | 0,651 | 0,0004 | 3,51 | 0,004 |
3 | 0,654 | 0,0026 | 3,54 | 0,026 |
4 | 0,653 | 0,0016 | 3,53 | 0,016 |
5 | 0,650 | 0,0014 | 3,50 | 0,014 |
Trung bình | \(\overline s = 0,6514\) | \(\overline {\Delta s} = 0,00168\) | \(\overline t = 3,514\) | \(\overline {\Delta t} = 0,0168\) |
a) Nguyên nhân gây ra sự sai khác giữa các lần đo là:
- Do đặc điểm và cấu tạo của dụng cụ đo
- Do điều kiện làm thí nghiệm chưa được chuẩn
- Do thao tác khi đo
b) Ta có:
\(\overline {\Delta s} = \frac{{\left| {\overline s - {s_1}} \right| + \left| {\overline s - {s_2}} \right| + ... + \left| {\overline s - {s_5}} \right|}}{5} = 0,00168\)
\(\overline {\Delta t} = \frac{{\left| {\overline t - {t_1}} \right| + \left| {\overline t - {t_2}} \right| + ... + \left| {\overline t - {t_5}} \right|}}{5} = 0,0168\)
c) Viết kết quả đo:
Ta có:
\(\Delta s = \overline {\Delta s} + \Delta {s_{dc}} = 0,00168 + \frac{{0,001}}{2} = 0,00218\)
\(\Delta t = \overline {\Delta t} + \Delta {t_{dc}} = 0,0168 + \frac{{0,01}}{2} = 0,0218\)
Suy ra:
\(s = \overline s \pm \Delta s = 0,6514 \pm 0,00218\left( m \right)\)
\(t = \overline t \pm \Delta t = 3,514 \pm 0,0218\left( s \right)\)
d) Tính sai số tỉ đối:
\(\delta t = \frac{{\Delta t}}{{\overline t }}.100\% = \frac{{0,0218}}{{3,514}}.100\% = 0,620\)
\(\delta s = \frac{{\Delta s}}{{\overline s }}.100\% = \frac{{0,00218}}{{0,6514}}.100\% = 0,335\)
\(\delta v = \frac{{\Delta s}}{{\overline s }}.100\% + \frac{{\Delta t}}{{\overline t }}.100\% = 0,335 + 0,620 = 0,955\)
\(\Delta v = \delta v.\overline v = 0,955.\frac{{0,6514}}{{3,514}} = 0,177\left( {m/s} \right)\)
Bài 2: Em hãy lập phương án đo tốc độ chuyển động của chiếc xe ô tô đồ chơi chỉ dùng thước; đồng hồ bấm giây và trả lời các câu hỏi sau:
a) Để đo tốc độ chuyển động của chiếc xe cần đo đại lượng nào?
b) Xác định tốc độ chuyển động của xe theo công thức nào?
c) Phép đo nào là phép đo trực tiếp? Tại sao?
d) Phép đo nào là phép đo gián tiếp? Tại sao?
Hướng dẫn giải
* Phương án:
- Dụng cụ: ô tô đồ chơi, thước, đồng hồ bấm giây.
- Cách tiến hành:
+ Chọn vạch xuất phát làm mốc, cho ô tô bắt đầu chuyển động
+ Dùng đồng hồ bấm giây để xác định thời gian từ lúc ô tô bắt đầu chuyển động đến khi ô tô dừng lại
+ Dùng thước đo quãng đường từ vạch xuất phát đến điểm ô tô dừng lại.
a) Để đo tốc độ chuyển động của chiếc xe cần đo các đại lượng là: Thời gian (t) và quãng đường (s).
b) Xác định tốc độ chuyển động của chiếc xe bằng công thức: \(v = \frac{s}{t}\)
c) Phép đo thời gian và quãng đường là phép đo trực tiếp vì chúng lần lượt được đo bằng dụng cụ đo là đồng hồ và thước. Kết quả của phép đo được đọc trực tiếp trên dụng cụ đo.
d) Phép đo tốc độ là phép đo gián tiếp vì nó được xác định thông qua công thức liên hệ với các đại lượng được đo trực tiếp là quãng đường và thời gian.
Sau bài học này, học sinh sẽ nắm được:
- Có 2 loại phép đo là phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp
- Hai loại sai số gồm sai số dụng cụ và sai số ngẫu nhiêu
- Nêu được cách ghi kết quả đo.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật Lý 10 KNTT Bài 3 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Sai số nào có thể loại trừ trước khi đo ?
Sai số hệ thống
Chọn ý sai ? Sai số ngẫu nhiên
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật Lý 10 KNTT Bài 3để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Giải câu hỏi trang 17 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Hoạt động trang 19 SGK Vật Lý 10 Kết nối tri thức - KNTT
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Sai số nào có thể loại trừ trước khi đo ?
Sai số hệ thống
Chọn ý sai ? Sai số ngẫu nhiên
Phép đo của một đại lượng vật lý
Gọi \( \overline A \) là giá trị trung bình, \(\Delta A'\) là sai số dụng cụ, \( \overline {\Delta A }\) là sai số ngẫu nhiên, \(\Delta A\) là sai số tuyệt đối. Sai số tỉ đối của phép đo là
Trong một bài thực hành, gia tốc rơi tự do được tính theo công thức \( g = \frac{{2h}}{{{t^2}}}\) . Sai số tỉ đối của phép đo trên tính theo công thức nào?
Diện tích mặt tròn tính bằng công thức \( S = \frac{{\pi {d^2}}}{4}\) . Đo đường kính d, ta có sai số tỉ đối của phép đo diện tích là:
Dùng thước thẳng có giới hạn đo là 15cm và độ chia nhỏ nhất là 0,5cm để đo chiều dài chiếc bút máy. Nếu chiếc bút có độ dài cỡ 15cm thì phép đo này có sai số tuyệt đối và sai số tỷ đối là
Trong bài thực hành đo gia tốc rơi tự do tại phòng thí nghiệm, một học sinh đo quãng đường vật rơi là \( s = 798 \pm 1(mm)\) và thời gian rơi là \( t = 0,404 \pm 0,005(mm)\) . Gia tốc rơi tự do tại phòng thí nghiệm bằng:
Dùng một thước chia độ đến milimét để đo khoảng cách l giữa hai điểm A, B và có kết quả đo là 600 mm. Lấy sai số dụng cụ là một độ chia nhỏ nhất. Cách ghi nào sau đây không đúng với số chữ số có nghĩa của phép đo?
Em hãy lập phương án đo tốc độ chuyển động của chiếc xe ô tô đồ chơi chỉ dùng thước; đồng hồ bấm giây và trả lời các câu hỏi sau:
a) Để đo tốc độ chuyển động của chiếc xe cần đo đại lượng nào?
b) Xác định tốc độ chuyển động của xe theo công thức nào?
c) Phép đo nào là phép đo trực tiếp? Tại sao?
d) Phép đo nào là phép đo gián tiếp? Tại sao?
Dùng một thước có ĐCNN là 1 mm và một đồng hồ đo thời gian có ĐCNN 0,01s để đo 5 lần thời gian chuyển động của chiếc xe đồ chơi chạy bằng pin từ điểm A (vA = 0) đến điểm B (Hình 3.1). Ghi các giá trị vào Bảng 3.1 và trả lời các câu hỏi.
a) Nguyên nhân nào gây ra sự sai khác giữa các lần đo?
b) Tính sai số tuyệt đối của phép đo s, t và điền vào Bảng 3.1.
c) Viết kết quả đo:
s = …..; t = …..
d) Tính sai số tỉ đối:
\(\delta t = \frac{{\Delta t}}{{\overline t }}.100\% = ...;\delta s = \frac{{\Delta s}}{{\overline s }}.100\% = ...\)
\(\delta v = ...;\,\Delta v = ...\)
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *