Cách xác định sai số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên của phép đo trực tiếp và gián tiếp – Vật lý 10 bài 7
Trong thực tế, chúng tôi thường sử dụng các phép đo như chiều cao hoặc cân nặng và trong các phép đo này có một số sai số (hầu hết những gì bạn mua trong siêu thị đều có thông tin sai về chúng).
Bạn thấy: Sai số tương đối của phép đo là
Vậy sai số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên là gì? Làm thế nào để xác định sai số tuyệt đối và sai số ngẫu nhiên trong phép đo trực tiếp hoặc gián tiếp? Công thức tính như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu câu trả lời qua bài viết dưới đây.
I. Đo khối lượng cơ thể. Hệ đơn vị SI
1. Đo khối lượng cơ thể
– Đo khối lượng của một vật rồi so sánh với khối lượng cùng loại đã dùng làm đơn vị.
– Ước lượng trực tiếp thông qua dụng cụ đo gọi là phép đo trực tiếp.
– Việc xác định khối lượng cơ thể thông qua công thức liên hệ với khối lượng của nó gọi là phép đo gián tiếp.
2. Đơn vị đo
Đơn vị đo lường được sử dụng phổ biến nhất trong hệ đơn vị SI.
– Hệ đơn vị SI là hệ đơn vị đo khối lượng cơ thể đã được kiểm soát và sử dụng ở nhiều nước trên thế giới.
– Hệ SI liệt kê 7 đơn vị cơ bản:
+ Chiều dài: mét (m)
+ Nhiệt độ: độ kelvin (K)
+ Thời lượng: giây (s)
+ Cường độ dòng điện: ampe (A)
+ Trọng lượng: kilogam (kg)
+ Cường độ sáng: candela (Cd)
+ Khối lượng chất: mol (mol)
II. Lỗi đo lường
1. Loại sai
a) Lỗi hệ thống
Đó là độ lệch do phần lẻ của độ chính xác đọc sai của thiết bị (được gọi là lỗi thiết bị ΔA”) hoặc số 0 đầu tiên của đường cong.
Lỗi thiết bị ΔA” thường được lấy bằng một nửa hoặc một đơn vị cho thiết bị.
b) Sai số ngẫu nhiên
Đó là sự sai lệch do năng lực của con người bị giảm sút do tác động của các yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài.
2. Giá trung bình
• Giá trị trung bình cộng của một số lần đo đại lượng A được tính:
• Đây là giá trị gần đúng nhất với giá trị thực của đại lượng A.
3. Cách phát hiện sai số phép đo
– Sai số tuyệt đối đối với mỗi phép đo là giá trị tuyệt đối của hiệu số giữa giá trị trung bình và giá trị trị số của mỗi phép đo.
– Độ lệch chuẩn của n phép đo gọi là sai số ngẫu nhiên và được tính như sau:
Tổng sai số của phép đo là tổng của các sai số ngẫu nhiên và dụng cụ:
– Làm thế nào các công cụ sai
nó có thể được coi là một nửa hoặc một trong những phần nhỏ hơn của nhạc cụ.
4. Cách ghi kết quả đo
Kết quả đo lượng A được viết như sau:
trong đó
có thể lấy tới hai chữ số có nghĩa và
viết đến chữ số thập phân tương ứng.
5. Lỗi số
Sai số tương đối δA của một phép đo là tỷ lệ của tổng sai số với giá trị đo được, được biểu thị bằng phần trăm:
6. Cách xác định sai số của phép đo gián tiếp
– Sai số tuyệt đối của tổng hoặc hiệu bằng tổng các sai số của biểu thức.
Sai số tương đối của một thừa số hay thương số bằng tổng sai số của các thừa số.
– Nếu trong công thức vật lý mô tả các phép đo gián tiếp có hằng số thì hằng số phải lấy đến phần thập phân nhỏ hơn 1/10 của tất cả các sai số hiện diện trong cùng một con số.
– Nếu phương pháp xác định các ẩn số đo rất khó và các dụng cụ đo trực tiếp có độ chính xác cao thì có thể bỏ qua sai số của dụng cụ.
III. Hành động sử dụng lỗi đo lường
* Bài 1 trang 44 SGK Vật Lý 10: Dùng đồng hồ đo có pha tối thiểu 0,001 s để đo n lần chuyển động rơi tự do của một vật từ điểm A (vA = 0) đến điểm B, kết quả cho ở bảng 7.1.
Tính toán thời gian rơi trung bình, lỗi ngẫu nhiên, lỗi thiết bị và lỗi đo thời gian. Biện pháp này là trực tiếp hay gián tiếp? Nếu chỉ thử ba lần (n=3) thì kết quả thế nào?
* Đáp án bài 1 trang 44 sgk Vật Lý 10:
Sai số ngẫu nhiên được xác định như sau:
– Sau đó:
– Sai số thiết bị Δt’ có thể lấy bằng một nửa hoặc một phần rất nhỏ. Ở đây qua giá trị của bảng ta thấy việc đo thời gian có vấn đề với dao và các chi tiết nhỏ là 0.001s → Δt’ = 0.001s.
Thời gian rơi trung bình là:
– Ta tính Δti (i = 1,..,7) như sau:
Bằng cách tính toán phần còn lại, chúng tôi nhận được bảng sau:
|
N |
t |
Và |
t’ |
|
Đầu tiên |
0,398 |
0,006 |
0,001 |
|
2 |
0,399 |
0,005 |
0,001 |
|
3 |
0,408 |
0,004 |
0,001 |
|
4 |
0,410 |
0,006 |
0,001 |
|
5 |
0,406 |
0,002 |
0,001 |
|
6 |
0,405 |
0,001 |
0,001 |
|
7 |
0,402 |
0,002 |
0,001 |
|
Trung bình |
0,404 |
0,004 |
0,001 |
⇒ Sai số ngẫu nhiên là:
– Sự cố phần cứng:
Sai số thực tế khi đo thời gian:
Kết quả đo được viết như sau:
– Phép đo này là phép đo trực tiếp;
– Nếu chỉ đo 3 lần (n=3) thì sai số ngẫu nhiên không tính bằng cách đếm mà lấy giá trị Δtmax lớn nhất trong 3 lần đo.
Từ bảng dữ liệu, chúng tôi nhận được:
Sau đó, sai số của phép đo thời gian là:
Kết quả đo sẽ được viết như sau:
* Bài 2 trang 44 SGK Vật Lí 10: Dùng thước milimet đo 5 lần khoảng cách s giữa 2 điểm A và B đều cho cùng một giá trị là 798mm.
* Đáp án bài 2 trang 44 SGK Vật lý 10:
– Dưới góc độ bài toán, ta lập bảng yêu cầu, ta được:
– Do đó, ta có:
– Sai số ngẫu nhiên:
– Sai số dụng cụ đo:
Sai số đo lường:
Kết quả đo:
* Bài 3 trang 44 SGK Vật Lí 10: Viết phương trình vận tốc tại B: v = 2s/t và gia tốc rơi tự do: g = 2s/t2
Dựa vào kết quả của phép đo trên và quy tắc tính gián tiếp và sai số, hãy tính v, g, Δv, Δg, δv, δg và ghi lại kết quả cuối cùng.
* Trả lời bài 3 trang 44 SGK Vật Lý 10:
– Sử dụng công thức tính sai số tương đối ta có:
Vì vậy, qua bài viết cách xác định sai số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên của phép đo trực tiếp và gián tiếp, các bạn cần ghi nhớ những điểm chính sau:
¤ Đo lường trực tiếp là ước tính trực tiếp bằng dụng cụ đo lường
¤ Phép đo gián tiếp là việc xác định khối lượng cơ thể thông qua một quá trình bao gồm các phép đo.
¤ Giá trị trung bình để đo đại lượng A thường là:
là giá trị gần đúng nhất của đại lượng A.
¤ Công thức, cách tính tổng sai số của từng lần đo:
¤ Công thức, cách tính sai số ngẫu nhiên (vấn đề lớn với n lần đo):
¤ Công thức, cách tính tổng sai số đo (là tổng của sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ):
– Làm thế nào các công cụ sai
nó có thể được coi là một nửa hoặc một trong những phần nhỏ hơn của nhạc cụ.
¤ Kết quả đo lượng của A được viết như sau:
¤ Công thức, cách tính sai số tỷ lệ:
¤ Sai số của phép đo gián tiếp được xác định theo quy tắc sau:
– Sai số tuyệt đối về số lượng hoặc chênh lệch đó là nó bằng tổng tỷ lệ lỗi trái ngược với lời nói.
– Lỗi tương đối của một yếu tố hoặc thương số đó là nó bằng tỷ lệ lỗi của các số bổ sung.
Xem thêm: Bảo Vệ Môi Trường Và Bảo Vệ Cuộc Sống Của Chúng Ta Địa Lí 7
Chúng tôi hy vọng với bài viết này, các bạn đã hiểu và sử dụng hiệu quả Cách xác định sai số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên của phép đo trực tiếp và gián tiếp.
