HỌC VẬT LÝ_CHỦ ĐỀ: THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM

I. CÁC CHỮ SỐ CÓ NGHĨA VÀ QUI TẮC LÀM TRÒN

1. Các chữ số có nghĩa: Tất cả các chữ số từ trái sang phải, kể từ số khác “0” đầu tiên đều là các chữ số có nghĩa.

Ví dụ:  Với số 0,57 có hai chữ số có nghĩa; Với số số 0,0087 có hai chữ số có nghĩa; Với số 5,018 có 4 chữ số có nghĩa;  Với số 0,014030 có 5 chữ số có nghĩa.

 Qui tắc xác định các chữ số có nghĩa:

a. Tất cả những chữ số không phải là số “0” trong các phép đo đều là các chữ số có nghĩa ( ví dụ: các số 23,4; 0,243; 615; 100 đều có 3 số có nghĩa).

b. Những số “0” xuất hiện ở giữa những số không phải là số “0” là những số có nghĩa (ví dụ: các số 2004; 30,47; 2,503 đều có 4 số có nghĩa)

c.  Những số “0” xuất hiện trước tất cả những số không phải là số “0” là không có nghĩa ( ví dụ: các số 0,0034; 0,23; 0,00054 đều chỉ có 2 số có nghĩa).

d. Những số  “0” ở cuối mỗi số và ở bên phải dấu phẩy thập phân là số có nghĩa (ví dụ: 43,00; 7,000; 2,030 đều có 4 số có nghĩa).

e. Những số lũy thừa thập phân thì các số ở phần nguyên được tính vào số có nghĩa ( ví dụ: số 1034 = 1,034.103 có 4 số có nghĩa).

Chú ý: Số liệu 3,4g có 2 số có nghĩa và nếu qui ra mg thì phải viết là 3,4.103mg (có 2 số có nghĩa). Không được viết là 3400mg ( có 4 số có nghĩa).

2. Qui tắc làm tròn:

- Nếu chữ số ở hàng bỏ đi có giá trị <5 thì chữ số bên trái nó vẫn giữ nguyên( ví dụ: 3,83245  3.83).

- Nếu chữ số ở hàng bỏ đi  5 thì chữ số bên trái nó tăng thêm một đơn vị ( ví dụ: 3,83545  3.84).

II. ĐO LƯỜNG VẬT LÍ.

1. Đo trực tiếp.

Trong thực tế, đại lượng vật lí nào dùng phương pháp so sánh để đo được kết quả người ta gọi chung là đại lượng đo trực tiếp ( chiều dài, khối lượng, thời gian là các đại lượng đo tr ực tiếp).

2. Đo gián tiếp.

Đa số các đại lượng vật lí như khối lượng riêng, gia tốc, xung lượng thì không thể đo trực tiếp được mà phải thông qua công thức tính toán. Chúng được gọi chung là các đại lượng đo gián tiếp.

III. SAI SỐ CỦA PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ.

1.Sai số phép đo:

a. Sai số dụng cụ: do các dụng cụ đo có độ chính xác giới hạn gây ra sai số dụng cụ.

b. Sai số ngẫu nhiên: Không do một nguyên nhân rõ ràng nào cả làm cho kết quả phép đo kém tin cậy ( có thể là do thao tác của người đo không chuẩn, điều kiện làm thí nghiệm không ổn định, …).

c. Sai số hệ thống: do điểm 0 ban đầu của dụng cụ đo bị lệch đi, do hạn chế của dụng cụ đo cộng với sơ suất của người đo.

2. Cách xác định sai số phép đo trực tiếp.

a. Giá trị trung bình.

 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 A1, A2, A3,…., An. Trung bình số học của các đại lượng đo là giá trị gần giá trị thực A .

Số lần đo n càng lớn thì giá trị càng tiến gần đến giá trị thực.

b. Sai số ngẫu nhiên.

 Sai số tuyệt đối của mỗi lần đo là trị số tuyệt đối của các hiệu số.

Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo gọi là sai số ngẫu nhiên:

 Trong trường hợp không cho phép thực hiện phép đo nhiều lần ( n <5), người ta không lấy sai số ngẫu nhiên bằng cách lấy trung bình mà chọn giá trị cực đại Amax trong số các giá trị sai số tuyệt đối thu được là sai số ngẫu nhiên.

c. Sai số dụng cụ đo.

 Thông thường, sai số dụng cụ có thể lấy bằng nửa hoặc một độ chia nhỏ nhất trên dụng cụ đo.

Ví dụ: Dùng thước đo chiều dài có độ chia nhỏ nhất là mm thì  sai số  dụng cụ là A’= 0,5mm hay A’= 1mm.

Trong một số dụng cụ đo có cấu tạo phức tạp, ví dụ như đồng hồ đo điện đa năng hiện số, sai số dụng cụ được tính theo một công thức do nhà sản suất qui định.

d. Sai số của phép đo.

Sai số của phép đo (A) bằng tổng của sai số ngẫu nhiên () và sai số dụng cụ (A’).

Sai số  tỉ đối: A = (%)

 Sai số tỉ đối càng nhỏ thì phép đo càng chinh xác.

e. Cách viết kết quả đo.

 A =  A hay A =  A

 Ví dụ 1:  Một học sinh dùng đồng hồ bấm giây có thang chia nhỏ nhất là 0,01s để đo chu kì dao động (T) của một con lắc. Kết quả đo thời gian của 5 dao động toàn phần như sau:

Lần đo	1	2	3	4	5
T(s)	3,00	3,20	3,00	3,20	3,00

  Lấy sai số dụng cụ đo bằng độ chia nhỏ nhất. Chu kì dao động của con lắc là:

A. T = ( 3,08  0,11)s T = ( 3,08  0,10)s  C. T = ( 3,09  0,10)s  D. T = ( 3,08  0,11)s

 Ví dụ 2 ( CĐ 2014):  Dùng một thước có chia độ đến milimet đo 5 lần khoảng cách d giữa hai điểm A và B đều cho cùng một giá trị là 1,345m. Lấy sai số dụng cụ là một độ chia nhỏ nhất. Kết quả đo được viết là:

A. d = ( 1,345  0,001)m B. d = ( 1,345  0,0005)m   C. d = ( 1,345  2)mm D.d = ( 1,345  3)mm

3. Cách xác định sai số 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.

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

 Giả sử F là đại lượng đo gián tiếp, còn X,Y,Z là những đại lượng đo trực tiếp.

Nếu F = X + Y + Z thì  F = X +Y + Z

Nếu F = thì F = X + Y + Z với X = (%) ; Y = (%);  Z = (%)

* Ta chủ yếu thường gặp trường hợp đo gián tiếp: F = với m,n,k  > 0

 Bước 1:

Tính:

 X =  X =  X với X = (%) ; Y =  Y =  Y với Y = (%)

Z =  Z =  Z  với Z = (%)

 Thường đề  bài trắc nghiệm cho sẵn các kết quả: X =  X =  X  ;

Y =  Y =  Y ;       Z =  Z =  Z 

Bước 2:

- Tính giá trị trung bình 

- Tính sai số tỉ đối : F =

- Sai số tuyệt đối:  F =

 Bước 3:

Kết quả: F =

IV. THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÍ.

1. Trình tự thí nghiệm.

Bước 1: Bố trí thí nghiệm

 Bước 2: Đo các đại lượng trực tiếp ( thường tiến hành tối thiểu 5 lần đo cho một đại lượng).

Bước 3: Tính giá trị trung bình và sai số.

Bước 4: biểu diễn kết quả.

2. Trình tự thực hiện phép đo liên quan đến dụng cụ đo điện điện tử.

Bước 1: điều chỉnh dụng cụ đo đến thang đo thích hợp.

Bước 2:  Lắp dây liên kết ( bộ phận liên kết) với dụng cụ đo.

Bước 3: Ấn nút ON/OFF để bật nguồn cho dụng cụ hoạt động.

 Bước 4: Lắp dây liên kết (bộ phận liên kết) đã nối dụng cụ đo với các đối tượng cần đo.

 Bước 5: Chờ cho ổn định, đọc trị số trên dụng cụ đo.

Bước 6:  Kết thúc thao tác đo, nhấn nút ON/OFF để tắt nguồn của dụng cụ.

V. BÀI TẬP TỰ RÈN LUYỆN.

Câu 1. Một học sinh dùng đồng hồ bấm giây để đo chu kỳ dao động điều hòa T của một vật bằng cách đo thời gian mỗi dao động. Ba lần đo cho kết quả thời gian của mỗi dao động lần lượt là 2,00s; 2,05s; 2,00s ; 2,05s; 2,05s. Thang chia nhỏ nhất của đồng hồ là 0,01s. Kết quả của phép đo chu kỳ được biểu diễn bằng

A. T = 2,025  0,024 (s) B. T = 2,030  0,024 (s) 

C. T = 2,025  0,024 (s) D. T = 2,030  0,034 (s)

Câu 2: Một học sinh làm thí nghiệm đo chu kỳ dao động của con lắc đơn. Dùng đồng hồ bấm giây đo 5 lần thời gian 10 đao động toàn phần lần lượt là 15,45s; 15,10s; 15,86s; 15,25s; 15,50s. Bỏ qua sai số dụng cụ. Kết quả chu kỳ dao động là

A. 15,43 (s)  0,21%  B. 1,54 (s)  1,34% 

C. 15,43 (s)  1,34%  D. 1,54 (s)  0,21%

Câu 3: Một học sinh làm thí nghiệm đo gia tốc trọng trường dựa vào dao động của con lắc đơn. Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian 10 đao động toàn phần và tính được kết quả t = 20,102  0,269 (s). Dùng thước đo chiều dài dây treo và tính được kết quả L = 1  0,001(m). Lấy 2=10 và bỏ qua sai số của số pi (π). Kết quả gia tốc trọng trường tại nơi đặt con lắc đơn là

A. 9,899 (m/s2)  1,438% B. 9,988 (m/s2)  1,438% 

C. 9,899 (m/s2)  2,776% D. 9,988 (m/s2)  2,776%

Câu 4: Một học sinh làm thí nghiệm đo gia tốc trọng trường dựa vào dao động của con lắc đơn. Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian 10 đao động toàn phần và tính được kết quả t = 20,102  0,269 (s). Dùng thước đo chiều dài dây treo và tính được kết quả L = 1  0,001(m). Lấy 2=10 và bỏ qua sai số của số pi (π). Kết quả gia tốc trọng trường tại nơi đặt con lắc đơn là

A. 9,899 (m/s2)  0,142 (m/s2) B. 9,988 (m/s2)  0,144 (m/s2)

C. 9,899 (m/s2)  0,275 (m/s2) D. 9,988 (m/s2)  0,277 (m/s2)

Câu 5: Một học sinh dùng cân và đồng hồ bấm giây để đo độ cứng của lò xo. Dùng cân để cân vật nặng và cho kết quả khối lượng m = 100g  2%. Gắn vật vào lò xo và kích thích cho con lắc dao động rồi dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian t của một dao động, kết quả t = 2s  1%. Bỏ qua sai số của số pi (). Sai số tương đối của phép đo độ cứng lò xo là

A. 4% B. 2% C. 3% D. 1%

Câu 6. Để đo tốc độ truyền sóng v trên một sợi dây đàn hồi AB, người ta nối đầu A vào một nguồn dao động có tần số  f

= 100 (Hz)  0,02%. Đầu B được gắn cố định. Người ta đo khoảng cách giữa hai điểm trên dây gần nhất không dao động với kết  quả d = 0,02 (m)  0,82%. Tốc độ truyền sóng trên sợi dây AB là

A. v = 2(m/s)  0,84% B. v = 4(m/s)  0,016% 

C. v = 4(m/s)  0,84% D. v = 2(m/s)  0,016%

Câu 7. Để đo tốc độ truyền sóng v trên một sợ dây đàn hồi AB, người ta nối đầu A vào một nguồn dao động có tần số  f

= 100 (Hz)  0,02%. Đầu B được gắn cố định. Người ta đo khoảng cách giữa hai điểm trên dây gần nhất không dao động với kết quả d = 0,02 (m)  0,82%. Tốc độ truyền sóng trên sợi dây AB là

A. v = 2(m/s)  0,02 (m/s) B. v = 4(m/s)  0,01 (m/s) 

C. v = 4(m/s)  0,03 (m/s) D. v = 2(m/s)  0,04 (m/s)

Câu 8. Một học sinh làm thí nghiệm đo bước sóng của nguồn sáng bằng thí nghiệm khe Young. Khoảng cách hai khe sáng là 1,00 ± 0,05 (mm). Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn đo được là 2000 ± 1,54 (mm); khoảng cách 10 vân sáng liên tiếp đo được là 10,80 ± 0,14 (mm). Kết quả bước sóng bằng

A. 0,60m ± 6,37%  B. 0,54m ± 6,22% 

C. 0,54m ± 6,37%  D. 0,6m ± 6,22%

Câu 9. Một học sinh làm thí nghiệm đo bước sóng của nguồn sáng bằng thí nghiệm khe Young. Khoảng cách hai khe sáng là 1,00 ± 0,05 (mm). Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn đo được là 2000 ± 1,54 (mm); khoảng cách 10 vân sáng liên tiếp đo được là 10,80 ± 0,14 (mm). Kết quả bước sóng bằng

A. 0,600m ± 0,038m B. 0,540m ± 0,034m 

C. 0,540m ± 0,038m D. 0,600m ± 0,034m

Câu 10. Một học sinh dùng cân và đồng hồ bấm giây để đo độ cứng của lò xo. Dùng cân để cân vật nặng và cho kết quả khối lượng m = 100g  2%. Gắn vật vào lò xo và kích thích cho con lắc dao động rồi dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian t của một dao động, kết quả t = 2s  1%. Bỏ qua sai số của số pi (π). Sai số tương đối của phép đo độ cứng lò xo là

A. 4% B. 2% C. 3% D. 1%

Câu 11. Một học sinh tiến hành thí nghiệm đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa khe Y-âng. Học sinh đó đo được khoảng cách hai khe a = 1,2  0,03 (mm); khoảng cách từ hai khe tới màn D = 1,6  0,05 (m) và độ rộng của 10 khoảng vân L = 8,00  0,16 (mm). Sai số tương đối của phép đo là

A.  = 1,6% B.  = 7,63% C.  =0,96%. D.  = 5,83%

Câu 12. Dùng một thước chia độ đến milimet đo khoảng cách d giữa hai điểm A và B, cả 5 lần đo đều cho cùng giá trị là 1,345 m. Lấy sai số dụng cụ là một độ chia nhỏ nhất. Kết quảđo được viết là

A. d = (1345 ± 2) mm. B.d = (1,345 ± 0,001) m. 

C. d = (1345 ± 3) mm. D. d = (1,3450 ± 0,0005) m.