Vật lí 10 Bài 3: Thực hành tính sai số trong phép đo. Ghi kết quả đo Soạn Lý 10 trang 17 sách Kết nối tri thức với cuộc sống

Câu hỏi 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?

Gợi ý đáp án

- 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 : 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 những 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 giãn tiếp. Tại sao ?

Gợi ý đáp án

a. Để đo tốc độ chuyển động của chiếc xe, cần đo những đại lượng : quãng đường xe dịch chuyển được (s) và thời gian của xe (t)

b. Xác định tốc độ chuyển động của xe theo công thức : v= s/t

c. Phép đo quãng đường và thời gian của xe ở câu a là phép đo trục tiếp vì : kết quả được đọc trục tiếp từ dụng cụ đo

d. Phép đo vận tốc ở câu b là gián tiếp vì : kết quả có được phải thông qua một công thức

II. Giải bài tập Vật lí 10 Bài 3 trang 19

Thảo luận : Dùng một thước đo có DCNN 1mm và một đồng hồ đo thời gian có ĐCNN là 0,01s để đo 5 lần chuyển động của một chiếc xe ô tô đồ chơi chạy bằng pin từ điểm v =0 đến điểm B. Ghi các giá trị vào bảng 3.1 và trả lời các câu hỏi sau :

a. Nguyên nhân nào gây ra sự khác biệt giữa các lần đo ?

b. Tính sai số tuyệt đối của phép đo s,t và điền vào bảng trên

c. Viết kết quả đo s=..., t=...

d. Tính sai số tỉ đối $\delta t=\frac{\mathrm{\Delta }t}{\bar{t}}.100$

Gợi ý đáp án

n	s(m)	Δ s (m)	t(s)	Δ t (s)
1	0,1	0,0106	0,02	0,0012
2	0,12	0,0094	0,023	0,0018
3	0,11	0,0006	0,022	0,0008
4	0,123	0,0124	0,021	0,0002
5	0,1	0,0106	0,02	0,0012
Trung bình	$\bar{S}=0,1106$	$\overline{\mathrm{\Delta }S}=0,00872$	$\bar{t}=0,0212$	$\overline{\mathrm{\Delta }t}=0,00104$

(Khoảng cách AB = 10cm = 0,1m )

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:

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

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

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:

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

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

d) Tính sai số tỉ đối:

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

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

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

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