Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài 7: Sai số trong phép đo các đại lượng vật lý (Bản đẹp)

1.Phép đo các đại lương vật lý. 
Phép đo một đại lượng vật lý là phép đo so sánh nó với đại lượng cùng loại được quy ước làm đơn vị. 
Phép so sánh trực tiếp nhờ dụng cụ đo gọi là phép đo trực tiếp. 
Phép đo xác định một đại lượng vật lý thông qua một công thức liên hệ với các đại trực lượng đo trực tiếp,gọi là phép đo gián tiếp. 
Phép đo các đại lượng vật lý là gì ? 
Trong vật lý người ta đưa ra 2 loại phép đo :phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp. 
Ví dụ : Các đại lượng vật lý có thể đo trực tiếp như chiều dài, khối lượng ,thời gian  
Ví dụ : Phép đo gián tiếp khi tính vận tốc của một viên bi ,ta đo quảng đường,sau đó dùng công thức 
2.Đơn vị đo. 
Tính theo đơn vị hệ SI 
Hệ đơnvịSI quy định 7 đơn vị cơ bản là 
đơn vị độ dài: mét (m) 
đơn vị thời gian là :giây(s) 
đơn vị khối lượng kilôgam(kg) 
đơn vị nhiệt độ : kenvin(K) 
đơn vị cường độ dòng điện là ampe(A) 
cường độ sáng : canđêla (Cd) 
đơn vị lượng chất :( mol) 
Ngoài 7 đơn vị cơ bản ,các đơn vị khác là những đơn vị dẫn xuất,được suy ra từ các đơn vị cơ bản theo một công thức. 
Ví dụ :Đơn vị lực F là Niutơn(N),được định nghĩa: 1N = 1kg.m/s 2 
Một hệ thống các đơn vị đo các đại lượng vật lý đã được quy định thống nhất tại nhiều nước trên thế giới,trong đó có Việt Nam,gọi là hệ SI(Système International) 
Trong các đại lượng vật lý đã biết, đại lượng nào có đơn vị quy định theo hệ SI ? 
1.Sai số hệ thống 
- Sự sai lệch do chính đặc điểm cấu tạo của dụng cụ đo gây ra,gọi là sai số dụng cụ. 
- Sai số dụng cụ là không thể tránh khỏi ,thậm chí nó còn tăng lên khi điểm 0 ban đầu bị lệch đi,mà ta sơ suất trước khi đo không hiệu chỉnh lại.Kết quả thu được luôn luôn lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị đúng của đại lượng cần đo.Sự lệch do những nguyên nhân trên gây ra gọi là sai số hệ thống. 
Giả sử một vật có độ dài l = 32,7mm.Dùng một thước đo có độ chia nhỏ nhất 1mm đề đo l ,ta chỉ có thể xác định được l có giá trị nằm trong khoảng giữa 32mm và 33mm,còn phần lẻ không đọc trên thước đo.Sự sai lệch này do đặc điểm cấu tạo dụng cụ gây ra,gọi là sai số dụng cụ. 
Trong các phép đo các đại lượng vật lý mà ta đã tiến hành ,nhận thấy khi đo nhiều lần một đại lượng vật lý,vì những lí do khác nhau,thường có nhưng kết qủa khác nhau ,mặc dù những khác nhau đó không nhiều.Nếu lấy giá trị trung bình các giá trị nhiều lần đo cùng đại lượng cho ta kết qủa gần giá trị thực .Sự sai lệch so với giá trị trung bình tính được gọi là sai số của phép đo. 
Vậy sai số đó là do đâu? 
Do dụng cụ,do hạn chế khả năng giác quan của con người,do môi trường. . . 
C1. Em hãy cho biết gía trị nhiệt độ chỉ trên nhiệt kế ở Hình 7.1 bằng bao nhiêu? 
Độ lệch điểm 0 ban đầu của vôn kế gây ra sai số hệ thống. 
2.Sai số ngẫu nhiên. 
Sự sai lệch không có nguyên nhân rõ ràng,có thể do hạng chế về khả năng giác quan của con người dẫn đến thao tác đo không chuẩn,hoặc do điều kiện làm thí nghiệm không ổn định,chịu tác động của các yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài. . .Sai số gây ra trong trường hợp này gọi là sai số ngẫu nhiên. 
Thế nào là sai số ngẫu nhiên? 
3.Giá trị trung bình. 
Khi đo n lần cùng một đại lượng A,ta nhận được các giá trị khác nhau: A1,A2,. . . An . 
Giá trị trung bình được tính : 
4.Cách xác định sai số của phép đo . 
a) Trị số tuyệt đối của hiệu số giữa giá trị trung bình và giá trị của mỗi lần đo gọi là sai số tuyệt đối ứng với lần đo đó. 
Sai số tuyệt đối n lần đo được tính theo công thức: 
Giá trị còn gọi là sai số ngẫu nhiên 
4.cách xác định sai số của phép đo. 
b)Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ: 
Trong đó sai số dụng cụ thông thường có thể lấy bằng nửa hoặc độ chia nhỏ nhất trên dụng cụ. 
5. Cách viết kết qủa đo. 
Chú ý: Sai số tuyệt đối của phép đo thu được từ phép tính sai số thường chỉ được viết đến một hoặc tối đa là hai chữ số có nghĩa,còn giá trị được viết đến bật thập phân tương ứng.các chữ số có nghĩa là tất cả các chữ số có trong con số,tính từ trái sang phải ,kể từ chữ số khác không đầu tiên. 
Ví dụ :Phép đo thời gian đi hết quảng đường S cho giá trị trung bình t = 2,2458s,với sai số phép đo tính được là Δ t = 0,00256s.H ãy viết kết qủa phép đo trong các trường hợp này: 
Δ t lấy một chữ số có nghĩa 
Δ t lấy hai chữ số có nghĩa 
Kết qủa: 
a. t = (2,2458 ± 0,002)s 
b. t = (2,2458 ± 0,0025)s 
6.Sai số tỉ đối. 
Sai số tỉ đối δ A c ủa phép đo là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng cần đo,tính bằng phần trăm: 
Sai số tỉ đối càng nhỏ thì phép đo càng chính xác. 
7.Cách xác định sai số phép đo gián tiếp. 
a.Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu,thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng. 
b.Sai số tỉ đối của một tích hay thương,thì bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số. 
Để xác định sai số phép đo gián tiếp,ta có thể vận dụng quy tắc sau đây: 
Ví dụ: Giảsử F là đại lượng đo trực tiếp,còn X,Y,Z là những đại lượng đo trực tiếp. 
Nếu F = X + Y + Z thì 
 ΔS = ΔX+ΔY+ΔZ 
Nếu thì 
Củng cố bài giảng 
BÀI TẬP 
Dùng thước thẳng có giới hạn đo 20cm và có độ chia nhỏ nhất là 0,5cm để đo chiều dài chiết bút máy.Nếu chiếc bút máy có độ dài cỡ 15cm thì phép đo này có saisố tuyệt đối và sai số tỉ đối là bao nhiêu? 
Đáp án 
Sai số tuyệt đối là 0,25cm 
Sai số tỉ đối là 1,6 %