Trả lời nhanh
Vật lí có 2 phép đo cơ bản: phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp. Đo trực tiếp là dùng dụng cụ đo để đọc ngay giá trị của đại lượng cần đo. Đo gián tiếp là đo các đại lượng khác bằng phép đo trực tiếp, rồi dùng công thức liên hệ để tính ra đại lượng cần tìm.
Đo một đại lượng vật lí nghĩa là gì?
Đo một đại lượng vật lí là so sánh đại lượng đó với một đại lượng cùng loại được chọn làm đơn vị. Ví dụ, nói bàn học dài 1,20 m nghĩa là chiều dài bàn gấp 1,20 lần độ dài chuẩn 1 m.
Tuỳ đại lượng và dụng cụ trong tay, ta có hai cách thực hiện phép so sánh này. Đó chính là hai phép đo cơ bản dưới đây.
Phép đo trực tiếp
Khái niệm: phép đo trực tiếp là phép đo mà giá trị của đại lượng cần đo được đọc trực tiếp trên dụng cụ đo, nhờ so sánh với đơn vị của đại lượng đó.
Ví dụ:
- Dùng thước kẻ đo chiều dài quyển sách.
- Dùng cân đo khối lượng quả cam.
- Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian một con lắc dao động.
- Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ nước.
- Dùng bình chia độ đo thể tích nước.
Phép đo gián tiếp
Khái niệm: phép đo gián tiếp là phép đo mà giá trị của đại lượng cần đo được tính qua công thức, từ các đại lượng khác đã được đo trực tiếp.
Ví dụ:
- Đo tốc độ trung bình: đo quãng đường s bằng thước, đo thời gian t bằng đồng hồ, rồi tính v = s/t.
- Đo diện tích mặt bàn hình chữ nhật: đo chiều dài a, chiều rộng b, rồi tính S = a·b.
- Đo khối lượng riêng: đo khối lượng m và thể tích V, rồi tính D = m/V.
- Đo điện trở: đo hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I, rồi tính R = U/I.
Bảng so sánh hai phép đo
| Tiêu chí | Đo trực tiếp | Đo gián tiếp |
|---|---|---|
| Cách có kết quả | Đọc ngay trên dụng cụ đo | Tính từ công thức |
| Số bước | Một bước | Đo trực tiếp nhiều đại lượng, rồi tính toán |
| Nguồn sai số | Dụng cụ và thao tác đọc | Sai số của từng đại lượng đo trực tiếp, cộng dồn qua công thức |
| Ví dụ | Chiều dài, khối lượng, thời gian | Tốc độ, diện tích, khối lượng riêng |
Mẹo nhận biết nhanh
Hãy tự hỏi: “Con số cần tìm có hiện ngay trên dụng cụ không, hay mình phải bấm máy tính mới ra?”
- Hiện ngay trên dụng cụ → đo trực tiếp.
- Phải dùng công thức để tính → đo gián tiếp.
Lưu ý: một số dụng cụ như tốc kế trên xe hay oát kế tự tính bên trong rồi hiển thị kết quả. Ở mức phổ thông, vì ta đọc kết quả ngay trên dụng cụ nên vẫn coi là đo trực tiếp.
Sai số trong hai phép đo
Dù đo kiểu nào cũng có sai số. Kết quả thường viết dạng A = Ā ± ΔA, trong đó Ā là giá trị trung bình và ΔA là sai số tuyệt đối. Sai số tỉ đối là δA = (ΔA/Ā)·100%.
Với phép đo gián tiếp, sai số của kết quả được suy ra từ sai số các đại lượng thành phần:
- Tổng hoặc hiệu F = X ± Y: ΔF = ΔX + ΔY.
- Tích hoặc thương F = X·Y hoặc X/Y: δF = δX + δY.
- Luỹ thừa F = Xn: δF = n·δX.
Cụ thể hơn, sai số tuyệt đối gồm sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ (thường lấy bằng nửa độ chia nhỏ nhất hoặc theo quy định của dụng cụ).
Ví dụ minh hoạ
Một bạn đo quãng đường s = 2,00 ± 0,01 m và thời gian t = 4,0 ± 0,1 s. Tính tốc độ trung bình và sai số.
- Giá trị: v = 2,00 / 4,0 = 0,50 m/s.
- Sai số tỉ đối: δs = 0,01/2,00 = 0,5%; δt = 0,1/4,0 = 2,5%.
- Vì v = s/t là thương: δv = 0,5% + 2,5% = 3,0%.
- Sai số tuyệt đối: Δv = 0,50 × 3,0% = 0,015 m/s ≈ 0,02 m/s.
Kết quả: v = 0,50 ± 0,02 m/s. Đây là ví dụ tự đặt để luyện cách tính.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng “đo gián tiếp” là đo không chính xác. Thực ra độ chính xác phụ thuộc vào sai số các phép đo thành phần.
- Nhầm đo diện tích bằng thước là đo trực tiếp. Thước chỉ cho chiều dài, còn diện tích phải tính nên là đo gián tiếp.
- Khi đo gián tiếp mà cộng sai số tuyệt đối cho tích và thương. Với tích và thương phải cộng sai số tỉ đối.
- Viết sai số có quá nhiều chữ số có nghĩa. Thường chỉ giữ 1 đến 2 chữ số có nghĩa ở sai số.
Bài luyện tập
Bài 1. Phân loại: (a) đo nhiệt độ phòng bằng nhiệt kế; (b) đo thể tích hòn đá bằng cách thả vào bình chia độ rồi lấy hiệu hai lần đọc; (c) đo khối lượng riêng của hòn đá.
Đáp án: (a) đo trực tiếp. (b) đo gián tiếp, vì thể tích hòn đá là hiệu của hai số đọc thể tích nước. (c) đo gián tiếp, vì tính từ D = m/V.
Bài 2. Đo chiều dài a = 20,0 ± 0,1 cm và chiều rộng b = 10,0 ± 0,1 cm của tấm bìa. Tính chu vi và sai số của chu vi.
Đáp án: chu vi P = 2(a + b) = 60,0 cm. Sai số: ΔP = 2(0,1 + 0,1) = 0,4 cm. Vậy P = 60,0 ± 0,4 cm.
Bài 3. Đo U = 6,0 ± 0,1 V và I = 2,0 ± 0,1 A. Tìm điện trở R và sai số tỉ đối.
Đáp án: R = 6,0/2,0 = 3,0 Ω. δU ≈ 1,7%; δI = 5,0%; δR ≈ 6,7%. Do đó ΔR ≈ 0,2 Ω, vậy R = 3,0 ± 0,2 Ω.
Câu hỏi thường gặp
Trong vật lí có mấy phép đo cơ bản?
Có hai phép đo cơ bản là phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp.
Đo trực tiếp và đo gián tiếp khác nhau ở điểm nào?
Đo trực tiếp cho kết quả đọc ngay trên dụng cụ đo. Đo gián tiếp phải đo các đại lượng khác rồi dùng công thức để tính đại lượng cần tìm.
Đo tốc độ của xe bằng thước và đồng hồ là phép đo gì?
Là phép đo gián tiếp, vì tốc độ được tính từ quãng đường đo bằng thước và thời gian đo bằng đồng hồ theo công thức v = s/t.
Sai số của phép đo gián tiếp tính thế nào?
Với tổng hoặc hiệu thì cộng sai số tuyệt đối. Với tích hoặc thương thì cộng sai số tỉ đối của các đại lượng thành phần.