Bài giảng Vật lí 10 bài 3 sách Chân trời sáng tạo: Đơn vị và sai số trong vật lí

Bài giảng Vật lí 10 bài 3 sách Chân trời sáng tạo: Đơn vị và sai số trong vật lí có nội dung tìm hiểu về đơn vị và thứ nguyên trong vật lí, sai số trong phép đo và cách hạn chế, đồng thời vận dụng giải các bài tập có trong bài để củng cố kiến thức bản thân. Mời các em cùng tham khảo.

Bài 3: Đơn vị sai số vật lí Khởi động Khi tiến hành đo đại lượng vật lí, ta cần quan tâm đến đơn vị Vậy, có loại đơn vị nào? Khởi động Ngồi ra, khơng có phép đo cho ta kết thực đại lượng cần đo mà ln có sai số Ta gặp phải loại sai số cách hạn chế chúng sao? Thảo luận Kể tên số đại lượng vật lí đơn vị chúng mà em học môn Khoa học tự nhiên Khối lượng, chiều dài, thời gian, diện tích, thể tích, áp suất, nhiệt độ, I Đơn vị thứ nguyên vật lí Hệ đơn vị SI, đơn vị đơn vị dẫn xuất • • Một số đại lượng vật lí như: khối lượng, chiều dài, thời gian, diện tích, thể tích, áp suất, nhiệt độ Kết phép đo bao gồm hai thơng tin: • Số đo cho biết giá trị đại lượng xét • Đơn vị số đo VD: phép đo cho biết: § Giá trị: 100 § Đơn vị: mm I Đơn vị thứ nguyên vật lí Hệ đơn vị SI, đơn vị đơn vị dẫn xuất Khi số đo đại lượng xem xét bội số ước số thập phân mười, ta sử dụng tiếp đầu ngữ trước đơn vị để phần số đo trình bày ngắn gọn Ví dụ: Ta viết - Khoảng cách TP HCM Hà Nội: 1730 km thay 1730.103m, - Khối lượng trung bình muỗi: mg thay 2.10-3g I Đơn vị thứ nguyên vật lí Trong hệ SI có đơn vị đơn vị bảng sau: Đại lượng Đơn vị Chiều dài Khối lượng Thời gian Cường độ dòng điện Nhiệt độ Lượng chất Cường độ sáng Mét (m) Kilogram (kg) Giây (s) Ampe (A) Kelvin (K) Mol (mol) Candela (cd) I Đơn vị thứ nguyên vật lí Hệ đơn vị SI, đơn vị đơn vị dẫn xuất Ngoài đơn vị bản, đơn vị lại gọi đơn vị dẫn xuất Mọi đơn vị dẫn xuất phân tích thành đơn vị dựa vào mối liên hệ đại lượng tương ứng I Đơn vị thứ nguyên vật lí Thứ nguyên Thứ nguyên đại lượng quy luật nêu lên phụ thuộc đơn vị đo đại lượng vào đơn vị • • Thứ nguyên đại lượng X biểu diễn dạng [X] Một số đại lượng vật lí có thứ nguyên Đại lượng Thứ nguyên [Chiều dài] L [Khối lượng] M [Thời gian] T [Cường độ dòng điện] I [Nhiệt độ] K Thứ nguyên số đại lượng I Đơn vị thứ nguyên vật lí Thứ nguyên Một đại lượng vật lí biểu diễn nhiều đơn vị khác có thứ ngun Ví dụ: - Toạ độ, quãng đường được biểu diễn đơn vị mét, số, hải lý, feet, dặm, có thứ nguyên L - Tốc độ, vận tốc biểu diễn đơn vị m/s, km/h, dặm/giờ có thứ nguyện, Lưu ý: - Các số hạng phép cộng (hoặc trừ) phải có thứ nguyên - Hai vế biểu thức vật lí phải có thứ nguyên II Sai số phép đo cách hạn chế Các loại sai số phép đo Trong trình thực phép đo, tránh khỏi chênh lệnh giá trị thật số đo (giá trị đo được) Độ chênh lệch gọi sai số Như vậy, phép đo tồn sai số Ø Nguyên nhân gây sai số Độ xác dụng cụ đo Kĩ thuật đo Quy trình đo Chủ quan người đo Sai số Sai số hệ thống Sai số ngẫu nhiên Sai số phép đo cách hạn chế II Các loại sai số phép đo Sai số hệ thống • • Sai số hệ thống sai số có tính quy luật lặp lại tất lần đo Sai số hệ thống làm cho giá trị đo tăng giảm lượng định so với giá trị thực Sai số hệ thống thường xuất phát từ dụng cụ đo Sai số hệ thống xuất phát từ độ chia nhỏ dụng cụ đo (gọi sai số dụng cụ) Đối với số dụng cụ đo, sai số thường xác định nửa độ chia nhỏ Ví dụ: Kết khối lượng lần đo nhỏ giá trị thật lượng xác định ta không hiệu chỉnh kim cán vị trí Thảo luận Quan sát, em xác định sai số dụng cụ hai thước đo Đề xuất phương án hạn chế sai số thực phép đo Sai số hệ thống xuất phát từ độ chia nhỏ dụng cụ đo (gọi sai số dụng cụ) Đối với số dụng cụ đo, sai số thường xác định nửa độ chia nhỏ II Sai số phép đo cách hạn chế Các loại sai số phép đo Sai số ngẫu nhiên Sai số ngẫu nhiên sai số xuất phát từ sai sót, phản xạ người làm thí nghiệm từ yếu tố ngẫu nhiên bên Sai số thường có ngun nhân khơng rõ ràng dẫn đến phân tán kết đo xung quanh giá trị trung bình VD: Khi đo thời gian rơi vật đồng hồ bấm giây, phản xạ người đo gây sai số ngẫu nhiên VD: Khi đo khối lượng vật nhỏ cân số có độ nhạy cao, yếu tố khách quan gió, bụi gây sai số ngẫu nhiên Thực phép đo nhiều lần lấy giá trị trung bình để hạn chế phân tán số liệu đo Luyện tập Để đo chiều dài bút chì, em nên sử dụng loại thước hình để thu kết xác hơn? 70m Vận dụng Một bạn chuẩn bị thực đo khối lượng túi trái cân Hình sai số bạn mắc phải Từ đó, nêu cách hạn chế sai số II Sai số phép đo cách hạn chế Các biểu diễn sai số phép đo Khi tiến hành đo đạc, giá trị x đại lượng vật lí thường ghi dạng Với x giá trị trung bình đại lượng cần đo tiến hành phép đo nhiều lần Giá trị trung bình xem giá trị gần với giá trị thật đại lượng vật lí cần đo II Sai số phép đo cách hạn chế Các biểu diễn sai số phép đo Sai số phép đo biểu diễn dạng: v Sai số tuyệt xi giá trị đo lần thứ i Sai số tuyệt đối trung bình n lần đo xác định theo công thức: II Sai số phép đo cách hạn chế Các biểu diễn sai số phép đo v Sai số tuyệt đối Sai số tuyệt đối phép đo cho biết phạm vi biến thiên giá trị đo tổng sai số ngẫu nhiên sai số dụng cụ: • Trong nhiều trường hợp, sai số dụng cụ thường cung cấp xác nhà sản xuất II Sai số phép đo cách hạn chế Các biểu diễn sai số phép đo v Sai số tương đối Sai số tương đối xác định tỉ số sai số tuyệt đối giá trị trung bình đại lượng cần đo theo công thức: Sai số tương đối cho biết mức độ xác phép đo II Sai số phép đo cách hạn chế Cách xác định sai số phép đo gián tiếp Trong đa số trường hợp, đại lượng cần đo (có giá trị F) xác định gián tiếp thông qua việc đo trực tiếp đại lượng khác (có giá trị x, y, z, ) VD: Khối lượng riêng xác định thương số khối lượng thể tích m VD: Chu vi hình chữ nhật xác định hai lần tổng hai cạnh liên tiếp b V a Đo khối lượng riêng S = x (a+b) Luyện tập 70m II Sai số phép đo cách hạn chế Cách xác định sai số phép đo gián tiếp Nguyên tắc xác định sai số phép đo gián tiếp sau: - Sai số tuyệt đối tổng hay hiệu tổng sai số tuyệt đối số hạng: F=x y z F= x y - Sai số tương đối tích thương tổng sai số tương đối thừa số: z… II Sai số phép đo cách hạn chế Cách xác định sai số phép đo gián tiếp Ví dụ: • 678 có ba chữ số có nghĩa, • 008 có bốn chữ số có nghĩa • 0,0800 có ba chữ số có nghĩa Vận dụng Bảng 3.4 thể kết đo khối lượng túi trái cân đồng hồ Em xác định sai số tuyệt đối ứng với lần đo, sai số tuyệt đối sai số tương đối phép đo Biết sai số dụng cụ 0,1 kg ... (mol) Candela (cd) I Đơn vị thứ nguyên vật lí Hệ đơn vị SI, đơn vị đơn vị dẫn xuất Ngoài đơn vị bản, đơn vị lại gọi đơn vị dẫn xuất Mọi đơn vị dẫn xuất phân tích thành đơn vị dựa vào mối liên hệ đại... lượng xét • Đơn vị số đo VD: phép đo cho biết: § Giá trị: 100 § Đơn vị: mm I Đơn vị thứ nguyên vật lí Hệ đơn vị SI, đơn vị đơn vị dẫn xuất Khi số đo đại lượng xem xét bội số ước số thập phân... trước đơn vị để phần số đo trình bày ngắn gọn Ví dụ: Ta viết - Khoảng cách TP HCM Hà Nội: 1 730 km thay 1 730 .1 03 m, - Khối lượng trung bình muỗi: mg thay 2 .10- 3g I Đơn vị thứ nguyên vật lí Trong