Giáo án và PPT Vật lí 10 chân trời Bài 3: Đơn vị và sai số trong Vật lí

BÀI 3. ĐƠN VỊ VÀ SAI SỐ TRONG VẬT LÍ

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

- GV giới thiệu về bảng KWL

- GV yêu cầu HS điền vào cột K, W của bảng KWL. Trong quá trình học, sẽ điền nốt vào cột L để cuối bài học, nộp lại cho GV.

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. ĐƠN VỊ VÀ THỨ NGUYÊN TRONG VẬT LÍ

Hoạt động 1. Hệ đơn vị SI, đơn vị cơ bản, đơn vị dẫn xuất.

GV đưa ra câu hỏi: 

• Kể tên một số đại lượng vật lí và đơn vị của chúng mà các em đã được học trong môn Khoa học tự nhiên.

• Em hãy cho biết một số đơn vị thường dùng của tốc độ, quãng đường, thời gian?

• Những đơn vị cơ bản trong hệ đơn vị SI đã thực sự đầy đủ để biểu diễn cho tất cả các đại lượng vật lí chưa?

Sản phẩm dự kiến:

Hệ đơn vị là tập hợp của đơn vị.

Các đơn vị cơ bản trong hệ SI ở bảng 3.1 chưa thực sự đầy đủ để biểu diễn cho tất cả các đại lượng vật lí, nó chưa đề cập đến những đơn vị của đại lượng tốc độ, thể tích, diện tích…. 

- Ngoài 7 đơn vị cơ bản được nêu ở trong bảng 3.1 thì những đơn vị còn lại như đơn vị của tốc độ, thể tích…. sẽ được gọi là đơn vị dẫn xuất. Mọi đơn vị dẫn xuất đều có thể phân tích thành đơn vị cơ bản. 

Hoạt động 2. Thứ nguyên

GV đặt câu hỏi yêu cầu học sinh suy nghĩ trả lời: 

• Thứ nguyên là gì?

• Phân biệt đơn vị và thứ nguyên trong vật lí và đưa ra ví dụ.

Sản phẩm dự kiến:

- Thứ nguyên của một đại lượng là quy luật nêu lên sự phụ thuộc của đơn vị đo đại lượng vào các đơn vị cơ bản. 

- Cách biểu diễn thứ nguyên của đại lượng X: được biểu diễn dưới dạng [X].

=> Một đại lượng vật lí có thể được biểu diễn bằng nhiều đơn vị khác nhau nhưng chỉ có một thứ nguyên duy nhất. Một số đại lượng vật lí khác nhau có thể có cùng thứ nguyên. 

*Lưu ý: 

Trong các biểu thức vật lí: 

+ Các số hạng trong phép cộng hoặc trừ phải có cùng thứ nguyên

+ Hai vế của biểu thức vật lí phải có cùng thứ nguyên.

Hoạt động 3. Vận dụng mối liên hệ giữa đơn vị dẫn xuất với 7 đơn vị cơ bản trong hệ SI. 

HS trao đổi trả lời câu hỏi: 

• Em hãy tìm hiểu về ví dụ trong SGK, sau đó yêu cầu các nhóm trình bày lại theo cách diễn đạt của mình.

• Xác định thứ nguyên và đơn vị của k trong hệ SI.

Sản phẩm dự kiến:

Từ công thức F= -k. . Thứ nguyên ở vế trái theo đề là M.L. , thứ nguyên của v là L.

=>Từ công thức F= -k.  ta suy ra: k= - ( dấu – thể hiện ngược chiều chuyển động)

Vậy thứ nguyên của k là:

  = M.

Đơn vị của k trong hệ SI là kg.

Hoặc kg/m.

2. CÁC PHÉP ĐO TRONG VẬT LÍ

Hoạt động 1. Các phép đo trong vật lí.

HS trao đổi theo cặp trả lời: Em hãy trình bày các phép đo trong vật lí.

Sản phẩm dự kiến:

- Phép đo các đại lượng vật lí là phép so sánh chúng với các đại lượng cùng loại được quy ước làm đơn vị.

- Phép đo trực tiếp: Giá trị của đại lượng cần đo được đọc trực tiếp trên dụng cụ đo.

- Phép đo gián tiếp: Giá trị của đại lượng cần đo được xác định thông qua các đại lượng được đo trực tiếp. 

Hoạt động 2. Các loại sai số của phép đo.

GV yêu cầu học sinh trao đổi tìm hiểu: 

• Sai số của phép đo là gì?

• Những nguyên nhân nào gây ra sai số của phép đo?

• Có những kiểu sai số nào trong phép đo vật lí?

Sản phẩm dự kiến:

Các nguyên nhân gây ra sai số là:

a) Vật cần đo không được đặt song song với thước và không được đặt tại điểm 0 của thước.

b) Góc nhìn sai.

c) Không căn chỉnh dụng cụ đo về số 0 trước khi đo.

Khái niệm: Sai số phép đo là sự chênh lệch giữa giá trị thật và giá trị đo được trong quá trình thực hiện phép đo. 

*Sai số hệ thống: 

+ Nguyên nhân: Sai số hệ thống thường xuất phát từ dụng cụ đo, từ độ chia nhỏ nhất của dụng cụ đo. Đối với một số dụng cụ, sai số này thường được xác định bằng một nửa độ chia nhỏ nhất. 

+ Cách hạn chế: thường xuyên hiệu chỉnh dụng cụ đo, sử dụng thiết bị đo có độ chính xác cao. 

*Sai số ngẫu nhiên:

+ Nguyên nhân: Nguyên nhân không rõ ràng. Có thể do kĩ năng của người thực hiện phép đo, góc nhìn bị hạn hẹp, do gió làm xê dịch dụng cụ,…

+ Cách khắc phục: Thực hiện phép đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình để hạn chế sự phân tán của số liệu đo.

Hoạt động 3. Cách biểu diễn phép đo. Cách xác định sai số trong phép đo gián tiếp.

GV đưa ra câu hỏi: Em hãy trình bày cách biểu diễn phép đp và cách xác định sai số trong phép đo gián tiếp.

Sản phẩm dự kiến:

a. Cách biểu diễn phép đo

+ Giá trị trung bình sẽ được tính theo công thức sau:

(3.1)

+ Lúc đó, giá trị x của một đại lượng vật lí thường được ghi dưới dạng : 

              x= (3.2) 

Với  là sai số tuyệt đối và được xác định: , trong đó  là giá trị đo lần thứ i.

+ Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo được xác định theo công thức: 

- Sai số tuyệt đối của phép đo cho biết phạm vi biến thiên của giá trị đo được và bằng tổng của sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ. 

- Sai số tương đối được xác đinh bằng tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng cần đo. Nó cho biết mức độ chính xác của phép đo. 

.100%.

b. Cách xác định sai số trong phép đo gián tiếp.

- Sai số tuyệt đối của một tổng hay một hiệu bằng tổng sai số tuyệt đối của các số hạng.

- Sai số tương đối của một tích hay một thương bằng tổng sai số tương đối của các thừa số.

Lưu ý: 

Các chữ số có nghĩa là các chữ số khác 0, chữ số 0 nằm giữa các chữ số khác 0 hoặc nằm bên phải của dấu thập phân và một chữ số khác 0.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Câu 1:  Kết quả đúng số chữ số có nghĩa của phép tính sau: (250 - 23,1.0,3451)+0,1034-4,56

A. 237,57159.

B. 237.

C. 237,5.

D. 237,57.

Câu 2: Giá trị nào sau đây có 2 chữ số có nghĩa (CSCN)?

A. 201 m.

B. 0,02 m.

C. 20 m.

D. 210 m.

Câu 3: Chọn đáp án có từ/ cụm từ thích hợp để hoàn thành các câu sau:

Các số hạng trong phép cộng (hoặc trừ) phải có cùng (1) … và nên chuyển về cùng (2) …

(3) … của một biểu thức vật lí phải có cùng thứ nguyên.

A. (1) đơn vị; (2) thứ nguyên; (3) Đại lượng.

B. (1) thứ nguyên; (2) đại lượng; (3) Hai vế.

C. (1) đơn vị; (2) đại lượng; (3) Hai vế.

D. (1) thứ nguyên; (2) đơn vị; (3) Hai vế.

Câu 4: Một bánh xe có bán kính là R = 10,0 ± 0,5 cm. Sai số tương đối của chu vi bánh xe là:

A. 0,05%.

B. 5%.

C. 10%.

D. 25%.

Sản phẩm dự kiến:

Câu 1: B

Câu 2: D

Câu 3: D

Câu 4: B

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Để xác định thời gian đi của bạn A trong quang đường 100m, người ta sử dụng đồng hồ bấm giây, ta có bảng số liệu dưới đây:

Coi tốc độ đi không đổi trong suốt quá trình chuyển động, sai số trong phép đo này là bao nhiêu?

Câu 2: Kết quả của phép đo là v=3,41±0,12(m/s). Sai số tỉ đối của phép đo là bao nhiêu?