Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 7: Sai số của phép đo các đại lượng vật lí

Bài 7 SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - 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 đuợc những khái niệm cơ bản về sai số của các phép đo các đại lượng vật lí, các quy tắc tính sai số và vận dụng các qui tắc đó để tính sai số phép đo trong một số trường hợp đơn giản. -Biết cách viết đúng kết quả phép đo, với số các chữ số có nghĩa cần thiết 2. Kĩ năng: Xác định chính xác giá trị trung bình và sai số của phép đo. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Soạn bài và tìm ví dụ cụ thể. 2. HỌC SINH: SOẠN BÀI TRƯỚC. III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC TIẾT 12 1.Hoạt động1. Tổ chức tình huống học tập - Tìm hiểu về phép đo các đại lượng vật lí – Hệ đơn vị (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Mở bài: Trong các phép đo luôn có sai số. Nguyên nhân nào gây nên sai số đó ? và làm thế nào để khắc phục được các sai số? - Phép đo là gì? - Để thực hiện phép đo ta cần phải có vật gì? - Nhiệm vụ của dụng cụ đo? - Có mấy loại phép đo? Đó là gì? - Thế nào là phép đo trực tiếp? - Thế nào là phép đo gián tiếp? - Thế nào là hệ đơn vị đo? - Lắng nghe và tìm cách trả lời câu hỏi. - Là phép so sánh đại lượng cần đo với đại lượng cùng loại mà ta qui ước chọn làm đơn vị - Dụng cụ đo. - Là phương tiện để thực hiện việc so sánh - Có 2 loại phép đo: phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp - Đại lượng cần đo được xác định trực tiếp bởi dụng cụ đo đại lượng đó - Đại lượng cần đo được xác định thông qua một công thức vật lí (Phải thực hiện nhiều phép đo trực tiếp) - Là một hệ thống các đơn vị đo các đại lượng vật lí đã được quy định thống nhất áp dụng tại nhiều nước trên thế giới, gọi là hệ SI. I- Phép đo các đại lượng vật lí – Hệ dơn vị 1. Phép đo các đại lượng vật lí: a. Định nghĩa: là phép so sánh đại lượng cần đo với đại lượng cùng loại mà ta qui ước chọn làm đơn vị b. Dụng cụ đo: Là phương tiện để thực hiện việc so sánh. c. Phân loại phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp: - Phép đo trực tiếp: Đại lượng cần đo được xác định trực tiếp bởi dụng cụ đo đại lượng đó - Phép đo gián tiếp: Đại lượng cần đo được xác định thông qua một công thức vật lí (Phải thực hiện nhiều phép đo trực tiếp) 2. Đơn vị đo: Là một hệ thống các đơn vị đo các đại lượng vật lí đã được quy định thống nhất áp dụng tại nhiều nước trên thế giới, gọi là hệ SI. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu về sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Giả sử có một vật dài thực là l = 32,7mm. Dùng thước đo nhỏ nhất 1mm để đo l, ta chỉ có thể xác định được l có giá trị nằm trong khoảng giữa 32mm và 33mm, còn phần lẻ không thể đọc được trên phép đo. Vậy nguyên nhân nào gây ra sự sai lệch này? - Nguyên nhân này gọi là gì? - Kết quả như thế nào với giá thị thực của đại lượng cần đo? - Trong thí nghiệm đo thời gian rơi tự do của cùng một vật giữa hai điểm A và B ta nhận được các kết quả khác nhau. Sự sai lệch này không có nguyên nhân rõ ràng. Vậy sai lệch này chủ yếu là do thao tác, giác quan của con người, hoặc điều kiện làm thí nghiệm không ổn định. Sai số trong trường hợp này gọi là sai số ngẫu nhiên. - Nguyên nhân là do chính đặc điểm cấu tạo của dụng cụ đo gây ra. - Gọi là sai số dụng cụ. - Kết quả thu được luôn lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị thực của đại lượng cần đo. - Ghi nhận II- SAI SỐ PHÉP ĐO 1. Sai số hệ thống: Là do chính đặc điểm cấu tạo của dụng cụ đo gây ra. Kết quả thu được luôn lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị thực của đại lượng cần đo. 2. Sai số ngẫu nhiên : là sai số do thao tác, do điều kiện làm thí nghiệm. 3. Hoạt động 3: Tìm hiểu về các giá trị của phép đo (23 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Sai số ngẫu nhiên làm cho kết quả phép đo trở nên kém tin cậy. Để khắc phục người ta lặp lại phép đo nhiều lần. Khi đo n lần cùng một đại lượng A, ta nhận được các giá trị khác nhau: A1, A2,..., An. - Làm thế nào để tìm chính xác giá trị thực của đại lượng A? - Giá trị này như thế nào với giá trị thực? - Sai số tuyệt đối của một lần đo được tính như thế nào? - Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo được tính rheo công thức nào? - Với điều kiện nào của n thì sai số này trở thành sai số ngẫu nhiên? - Sai số tuyệt đối của phép đo được tính như thế nào? - Kết quả đo đại lượng A không cho dưới dạng một con số, mà cho dưới dạng một khoảng giá trị, trong đó chắc chắn có chứa giá trị thực của đại lượng A. - Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu được tính như thế nào? - Sai số tuyệt đối của một tích hay thương được tính như thế nào? - Lắng nghe và trả lời câu hỏi. - Tính giá trị trung bình của các giá trị A1, A2,..., An. - Giá trị này sẽ là giá trị gần đúng nhất với giá trị thực của đại lượng A. - Là trị tuyệt đối giữa giá trị trung bình và giá gị mỗi lần đo đó. - Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo được tính theo công thức: - Với n ³ 5 . - Là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ - Ghi nhận. - Sai số tuyệt đối của một tổng hay một hiệu, thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng. - Sai số tỉ đối của một tích hay một thương, thì bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số. 3. Giá trị trung bình: - Giá trị trung bình được tính bằng công thức: (7.1) - Giá trị trung bình sẽ là giá trị gần đúng nhất với giá trị thực của đại lượng A. 4.Cách xác định sai số của phép đo: a. Sai số tuyệt đối của một lần đo: - Là trị tuyệt đối giữa giá trị trung bình và giá gị mỗi lần đo đó. ;; ; ..; (7.2) - Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo được tính theo công thức: (7.3) - Với n ³ 5 thì gọi là sai số ngẫu nhiên, còn khi n < 5 sai số ngẫu nhiên là giá trị lớn nhất của sai số tuyệt đối của một lần đo: = . b. Sai số tuyệt đối của phép đo: Là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ: (7.4). Trong đó gọi là sai số dụng cụ, có giá trị bằng nữa hoặc một độ chia nhỏ nhất trên dụng cụ đo. 5. Cách viết kết quả đo: (7.5) 6. Sai số tỉ đối: .100% (7.6) Sai số tỉ đối càng nhỏ phép đo càng chính xác. 7. Cách xác định sai số của phép đo gián tiếp: - Sai số tuyệt đối của một tổng hay một hiệu, thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng. F = X+Y–ZF =X +Y +Z - Sai số tỉ đối của một tích hay một thương, thì bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số. F = F =X+Y +Z - Trong công thức xác định đại lượng đo gián tiếp có chứa các hằng số thì hằng số phải được lấy gần đúng đến số lẻ thập phân ( nhỏ hơn 1/10 số hạng sai số đứng bên cạnh ) 4. Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Soạn bài 8. 2. Ôn và làm bài tập về cộng vận tốc. 1.Ghi nhận vào vở soạn. 2. Chi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: