Toptailieu biên soạn và sưu tầm lời giải bài tập Vật Lí 10 Bài 3: Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 3 từ đó học tốt môn Lí 10.

Vật lí 10 Kết nối tri thức Bài 3: Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo

Khởi động trang 17 Vật lí 10: Không một phép đo nào có thể cho ta giá trị đúng của đại lượng cần đo, mọi phép đo đều có sai số. Làm thế nào để xác định được các sai số này? Nguyên nhân gây ra các sai số là gì và cách khắc phục như thế nào?

Lời giải:

- Để xác định được các sai số này, chúng ta cần tính được các sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên, tính toán các sai số.

- Nguyên nhân gây ra sai số có thể do nguyên nhân khách quan (do dụng cụ, điều kiện thực hành, thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm), nguyên nhân chủ quan (thao tác đo chưa chính xác) hoặc có thể do dụng cụ ban đầu đã có sai số (sai số hệ thống).

- Cách khắc phục: thao tác đúng cách, lựa chọn thiết bị phù hợp, tiến hành đo nhiều lần.

I. Phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp

Câu hỏi trang 17 Vật lí 10: 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?

Phương pháp giải:

Vận dụng các kiến thức đã học về vận tốc.

Lời 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.

II. Sai số phép đo

Hoạt động trang 19 Vật lí 10: 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:

$\delta t=\frac{\mathrm{\Delta }t}{\overline{t}}.100\mathrm{\%}=...;\delta s=\frac{\mathrm{\Delta }s}{\overline{s}}.100\mathrm{\%}=...$

$\delta v=...;\mathrm{\Delta }v=...$

Phương pháp giải:

- Tiến hành thí nghiệm theo yêu cầu của đề bài.

- Sử dụng các công thức tính sai số để trả lời câu hỏi.

Lời giải:

Bảng kết quả tham khảo:

 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:

$\overline{\mathrm{\Delta }s}=\frac{\left|\overline{s}-s_1\right|+\left|\overline{s}-s_2\right|+...+\left|\overline{s}-s_5\right|}{5}=0,00168$

$\overline{\mathrm{\Delta }t}=\frac{\left|\overline{t}-t_1\right|+\left|\overline{t}-t_2\right|+...+\left|\overline{t}-t_5\right|}{5}=0,0168$

c) Viết kết quả đo:

Ta có:

$\mathrm{\Delta }s=\overline{\mathrm{\Delta }s}+\mathrm{\Delta }{s}_{dc}=0,00168+\frac{0,001}{2}=0,00218$

$\mathrm{\Delta }t=\overline{\mathrm{\Delta }t}+\mathrm{\Delta }{t}_{dc}=0,0168+\frac{0,01}{2}=0,0218$

Suy ra:

$s=\overline{s}\pm \mathrm{\Delta }s=0,6514\pm 0,00218\left(m\right)$

$t=\overline{t}\pm \mathrm{\Delta }t=3,514\pm 0,0218\left(s\right)$

d) Tính sai số tỉ đối:

$\delta t=\frac{\mathrm{\Delta }t}{\overline{t}}.100\mathrm{\%}=\frac{0,0218}{3,514}.100\mathrm{\%}=0,620$

$\delta s=\frac{\mathrm{\Delta }s}{\overline{s}}.100\mathrm{\%}=\frac{0,00218}{0,6514}.100\mathrm{\%}=0,335$

$\delta v=\frac{\mathrm{\Delta }s}{\overline{s}}.100\mathrm{\%}+\frac{\mathrm{\Delta }t}{\overline{t}}.100\mathrm{\%}=0,335+0,620=0,955$

$\mathrm{\Delta }v=\delta v.\overline{v}=0,955.\frac{0,6514}{3,514}=0,177\left(m/s\right)$

Em có thể trang 19 Vật lí 10

Em có thể 1 trang 19 Vật lí 10: Giải thích được tại sao để đo một đại lượng chính xác người ta cần lặp lại phép đo nhiều lần và tính sai số.

Lời giải:

Để đo một đại lượng chính xác người ta cần lặp lại phép đo nhiều lần để làm giảm sai số ngẫu nhiên đến mức nhỏ nhất và tính sai số để xác định được độ tin cậy của phép đo.

Em có thể 2 trang 19 Vật lí 10: Tính được sai số tuyệt đối, sai số tỉ đối của phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp.

Lời giải:

Ví dụ: kết quả đo thời gian tấm chắn sáng (rộng 10 mm) đi qua cổng quang điện được cho ở bảng 1.2.

Bảng 1.2

+ Thời gian trung bình: $\overline{t}=\frac{t_1+t_2+t_3}{3}=\frac{0,101+0,098+0,102}{3}=0,100s$

+ Sai số tuyệt đối của các lần đo:

+ Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo:

$\overline{\Delta t}=\frac{\Delta t_1+\Delta t_2+\Delta t_3}{3}=1,{667.10}^{-3}s$

Lý thuyết Bài 3: Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo

I. Phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp

- Phép đo trực tiếp là đo trực tiếp một đại lượng bằng dụng cụ đo, kết quả được đọc trực tiếp trên dụng cụ đo

- Phép đo gián tiếp là đo đại lượng không trực tiếp mà thông qua công thức liên hệ với các đại lượng có thể đo trực tiếp.

II. Sai số phép đo

1. Phân loại sai số

a) Sai số hệ thống

Nguyên nhân:

+ Chủ quan: do người đo

+ Khách quan: do dụng cụ

b) Sai số ngẫu nhiên

Cách khắc phục: tiến hành thí nghiệm nhiều lần và tính sai số.

2. Cách xác định sai số phép đo

- Sai số ngẫu nhiên tuyệt đối:

Bước 1: Tính giá trị trung bình: $\overline{A}=\frac{A_1+A_2+...+A_n}{n}$

Bước 2: Tính sai số của từng lần đo:

$\mathrm{\Delta }{A}_1=\left|\overline{A}-A_1\right|;\mathrm{\Delta }{A}_2=\left|\overline{A}-A_2\right|;...;\mathrm{\Delta }{A}_n=\left|\overline{A}-A_n\right|$

Bước 3: Tính sai số nguẫ nhiên tuyệt đối trung bình của n lần đo:

$\overline{\mathrm{\Delta }A}=\frac{\mathrm{\Delta }{A}_1+\mathrm{\Delta }{A}_2+...+\mathrm{\Delta }{A}_n}{n}$

Bước 4: Sai số tuyệt đối của phép đo bằng tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ: $\mathrm{\Delta }A=\overline{\mathrm{\Delta }A}+\mathrm{\Delta }{A}_{dc}$

3. Cách xác định sai số phép đo gián tiếp

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

A = B + C

ΔA = ΔB + ΔC

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

A = B.C

$\delta A=\delta B+\delta C$

4. Cách ghi kết quả đo

- Kết quả đo đại lượng A được ghi dưới dạng một khoảng giá trị:

$(\overline{A}-\mathrm{\Delta }A)\le A\le (\overline{A}+\mathrm{\Delta }A)$ hoặc $A=\overline{A}\pm \mathrm{\Delta }A$

Sơ đồ tư duy về Sai số trong phép đo