Lời giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 3: Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo sách Kết nối tri thức ngắn gọn, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 3 từ đó học tốt môn Lí 10.

Giải bài tập Vật Lí lớp 10 Bài 3: Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo 

Video bài giảng Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo  - Kết nối tri thức

Giải vật lí 10 trang 17 Tập 1 Kết nối tri thức

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.

Giải vật lí 10 trang 19 Tập 1 Kết nối tri thức

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 (v_A = 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:

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

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

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

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

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 2: Các quy tắc an toàn trong phòng thực hành vật lí

Bài 4: Độ dịch chuyển và quãng đường đi được 

Bài 5: Tốc độ và vận tốc

Bài 6: Thực hành: Đo tốc độ của vật chuyển động

Lý thuyết 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 phép đo một đại lượng bằng dụng cụ đo, kết quả được đọc trực tiếp trên dụng cụ đo. Ví dụ: đo trọng lượng, đo chiều dài, đo thể tích,…

Đo trọng lượng của quả nặng bằng lực kế lò xo

Đo chiều dài bằng thước

Các dụng cụ đo độ dài, đo góc

Đo thể tích của vật rắn không thấm nước, bỏ lọt bình chia độ

Đo nhiệt độ bằng nhiệt kế thủy ngân

- Phép đo gián tiếp là phép đo một đại lượng thông qua công thức liên hệ với các đại lượng có thể đo trực tiếp. Ví dụ: đo vận tốc,….

II. Sai số phép đo

1. Phân loại sai số

a. Sai số hệ thống

- Sai số hệ thống hay sai số dụng cụ là sự sai lệch luôn có khi đo các đại lượng vật lí bằng dụng cụ đo, do đặc điểm và cấu tạo của dụng cụ đo gây ra.

- Sai số gây bởi dụng cụ đo thường lấy bằng một nửa độ chia nhỏ nhất trên dụng cụ hoặc được ghi trực tiếp trên dụng cụ đo do nhà sản xuất quyết định.

b. 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 giảm sai số ngẫu nhiên, người ta thường tiến hành thí nghiệm nhiều lần và tính sai số.

2. Cách xác định sai số phép đo

- Sai số ngẫu nhiên tuyệt đối của từng lần đo 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.

+ Sai số ngẫu nhiên tuyệt đối trung bình của n lần đo được tính theo công thức:

$\overline{\text{ΔA}}=\frac{{\text{ΔA}}_{\text{1}}{\text{+ΔA}}_{\text{2}}\text{+}\mathrm{......}{\text{+ ΔA}}_{\text{n}}}{\text{n}}$

Trong đó ${\text{ΔA}}_{\text{1}}\text{=}\left|\overline{\text{A}}{\text{ - A}}_{\text{1}}\right|;{\text{ ΔA}}_2\text{=}\left|\overline{\text{A}}{\text{ - A}}_2\right|;\mathrm{....};{\text{ΔA}}_n\text{=}\left|\overline{\text{A}}{\text{ - A}}_n\right|$ và $\overline{\text{A}}=\frac{{\text{A}}_{\text{1}}{\text{+A}}_{\text{2}}\text{+}\mathrm{......}{\text{+ A}}_{\text{n}}}{\text{n}}$

+ Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ

$\text{ΔA= }\overline{\text{ΔA}}{\text{ + ΔA}}_{\text{dc}}$

- 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.

$\mathrm{\delta A}=\frac{\mathrm{\Delta A}}{\overline{\mathrm{A}}}.100\%$

3. Cách xác định sai số phép đo gián tiếp

Để xác định sai số của phép đo gián tiếp, ta vận dụng quy tắc:

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

$\text{A = B + C}$

$\mathrm{\Delta }\text{A = }\mathrm{\Delta }\text{B + }\mathrm{\Delta }\text{C}$

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

$\text{A = B + C}$

$\text{δA = δB + δC}$

Từ sai số tỉ đối, ta có thể tính được sai số tuyệt đối dựa vào công thức

$\text{δA = }\frac{\text{ΔA}}{\overline{\mathrm{A}}}\text{.100\% }\Rightarrow \text{ΔA = δA.}\overline{\text{A}}$

Ví dụ: Đo tốc độ theo công thức $\text{v = }\frac{\text{s}}{\text{t}}$, sai số phép đo theo công thức

$\text{δv= }\frac{\text{Δs}}{\overline{\text{s}}}\text{.100\% + }\frac{\text{Δt}}{\overline{\text{t}}}\text{.100\%}$

$\text{Δv = δv.}\overline{\text{v}}$

4. Cách ghi kết quả đo

Kết quả đo của đại lượng A được viết dưới dạng một khoảng giá trị

$\text{(}\overline{\text{A}}\text{ - ΔA) }\le \text{ A }\le \text{ (}\overline{\text{A}}\text{ + ΔA)}$

Trong đó

+$\text{ΔA}$ là sai số tuyệt đối thường được viết đến số chữ số có nghĩa tới đơn vị của độ chia nhỏ nhất (ĐCNN) trên dụng cụ đo.

+ Giá trị trung bình $\overline{\text{A}}$  được viết đến bậc thập phân tương ứng với $\text{ΔA}$

- 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 ở hàng bỏ đi lớn hơn hoặc bằng 5 thì chữ số bên trái tăng thêm một đơn vị.