CHUYÊN ĐỀ: SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ
I. LÝ THUYẾT
1. Phép đo các đại lượng vật lí – Hệ đơn vị SI
a) Phép đo các đại lượng vật lí
Phép đo một đại lượng vật lí là phép so sánh nó với đại lượng cùng loại được quy ước làm đơn vị.
- Công cụ để so sánh gọi là dụng cụ đo
- Phép so sánh trực tiếp thông qua dụng cụ đo gọi là phép đo trực tiếp.
- Phép xác định một đại lượng vật lí thông qua một công thức liên hệ với các đại lượng đo trực tiếp gọi là phép đo gián tiếp.
b) Đơn vị đo
- Đơn vị đo thông dụng hiện nay là hệ đơn vị SI.
- Hệ SI quy định 7 đơn vị cơ bản:
+ Độ dài: mét (m)
+ Nhiệt độ: kenvin (K)
+ Thời gian: giây (s)
+ Cường độ dòng điện: ampe (A)
+ Khối lượng: kilôgam (kg)
+ Cường độ sáng: canđêla (Cd)
+ Lượng chất: mol (mol)
2. Sai số của phép đo
a) Sai số hệ thống
Là sự sai lệch do phần lẻ không đọc được sự chính xác trên dụng cụ (gọi là sai số dụng cụ ΔA') hoặc điểm 0 ban đầu bị lệch.
Sai số dụng cụ ΔA' thường lấy bằng nửa hoặc một độ chia trên dụng cụ.
b) Sai số ngẫu nhiên
Là sự sai lệch do hạn chế về khả năng giác quan của con người do chịu tác động của các yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài.
c) Giá trị trung bình
Giá trị trung bình khi đo nhiều lần một đại lượng A được tính:
\(\overline A = \frac{{{A_1} + {A_2} + ... + {A_n}}}{n}\)
d) Cách xác định sai số của phép đo
- Sai số tuyệt đối ứng với mỗi lần đo là trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình và giá trị của mỗi lần đo.
\(\begin{array}{l} \Delta {A_1} = \left| {\overline A - {A_1}} \right|;\\ \Delta {A_2} = \left| {\overline A - {A_2}} \right|;\\ \Delta {A_3} = \left| {\overline A - {A_3}} \right|;\\ ... \end{array}\)
- Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo gọi là sai số ngẫu nhiên và được tính:
\(\overline {\Delta A} = \frac{{\Delta {A_1} + \Delta {A_2} + ... + \Delta {A_n}}}{n}\)
- Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ:
\(\Delta A = \overline {\Delta A} + \Delta A'\)
Trong đó sai số dụng cụ ΔA' có thể lấy bằng nửa hoặc một độ chia nhỏ nhất trên dụng cụ.
e) Cách viết kết quả đo
Kết quả đo đại lượng A được viết dưới dạng \(A = \overline A \pm \Delta A\), trong đó ΔA được lấy tối đa đến hai chữ số có nghĩa còn \(\overline A \) được viết đến bậc thập phân tương ứng.
f) Sai số tỉ đối
Sai số tỉ đối \(\delta A\) của phép đo là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng đo, tính bằng phần trăm:
\(\delta A = \frac{{\Delta A}}{{\overline A }}.100\% \)
Sai số tỉ đối càng nhỏ thì phép đo càng chính xác.
g) Cách xác định sai số của phép đo gián tiếp
- Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng.
- Sai số tỉ đối của một tích hay thương thì bằng tổng sai số tỉ đối của các thừa số.
- Nếu trong công thức vật lí xác định các đại lượng đo gián tiếp có chứa các hằng số thì hằng số phải lấy đến phần thập phân lẻ nhỏ hơn 1/10 tổng các sai số có mặt trong cùng công thức tính.
- Nếu công thức xác định đại lượng đo gián tiếp tương đối phức tạp và các dụng cụ đo trực tiếp có độ chính xác tương đối cao thì có thể bỏ qua sai số dụng cụ.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
- Tính giá trị trung bình:
\(\overline A = \frac{{{A_1} + {A_2} + ... + {A_n}}}{n}\)
- Xác định sai số tuyệt đối ứng với mỗi lần đo là trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình và giá trị của mỗi lần đo
\(\begin{array}{l} \Delta {A_1} = \left| {\overline A - {A_1}} \right|;\\ \Delta {A_2} = \left| {\overline A - {A_2}} \right|;\\ \Delta {A_3} = \left| {\overline A - {A_3}} \right|;\\ ... \end{array}\)
- Tính sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo gọi là sai số ngẫu nhiên:
\(\overline {\Delta A} = \frac{{\Delta {A_1} + \Delta {A_2} + ... + \Delta {A_n}}}{n}\)
- Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ:
\(\Delta A = \overline {\Delta A} + \Delta A'\)
- Viết kết quả tính sai số:
Kết quả đo đại lượng A được viết dưới dạng \(A = \overline A \pm \Delta A\), trong đó ΔA được lấy tối đa đến hai chữ số có nghĩa còn \(\overline A \) được viết đến bậc thập phân tương ứng.
III. BÀI TẬP MINH HỌA
Dùng một thước milimet đo 5 lần khoảng cách s giữa hai điểm A,B đều cho một giá trị như nhau bằng 798mm. Tính sai số phép đo này và viết kết quả đo.
Giải
Sai số của phép đo khoảng cách giữa hai điểm AB được đánh giá bởi sai số dụng cụ
Lấy ∆S = 1mm
Kết quả đo được viết: S=798±1mm
----------
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề Sai số của phép đo các đại lượng vật lí môn Vật Lý 10 năm 2020, để theo dõi nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác vui lòng đăng nhập vào hệ thống Chúng tôi chọn chức năng xem online hoặc tải về máy!
Chúc các em học tập thật tốt!
