Giáo án vật lí 10 chân trời bài 3: Đơn vị và sai số trong vật lí (3 tiết)

K (Những kiến thức các em đã biết về chủ đề đơn vị và sai số trong vật lí)

W (Những điều các em muốn biết thêm xoay quanh nội dung trên)

L (Những nội dung chính, câu trả lời trong bài học)

…..

…..

…..

K

W

L

- Một đại lượng vật lí sẽ bao gồm: kí hiệu, giá trị số và đơn vị của số đo.

- Các số hạng trong một phép cộng, trừ phải có cùng đơn vị đo mới thực hiện được.

- Có 2 cách để đo một đại lượng là: đo trực tiếp và đo gián tiếp.

- Khi thực hiện phép đo, thường có sự chênh lệch giữa giá trị thất và giá trị đo được.

- Hệ đơn vị đo lường quốc tế SI. Phân biết đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất và mối liên hệ của chúng.

- Khái niệm thứ nguyên

- Phân biệt đơn vị và thứ nguyên trong vật lí.

- Các loại sai số của phép đo.

- Cách biểu diễn sai số phép đo.

- Có cách nào để hạn chế sai số phép đo?

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu hệ đơn vị SI, đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất.

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV dẫn dắt đi vào nội dung của phần này: Trong chương trình học môn Khoa học tự nhiên ở cấp Trung học cơ sở, các em đã được tìm hiểu một số đại lượng vật lí cũng như thực hành đo. Kết quả của phép đo sẽ bao gồm hai thông tin là: số đo (cho biết giá trị của đại lượng đang xét) và đơn vị của số đo.

- GV cho HS nhắc lại kiến thức cũ mà các em đã được học.

+ GV tổ chức cho HS làm việc nhóm đôi để trả lời Thảo luận 1: 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.

- GV mở rộng kiến thức về các đơn vị khác nhau của cùng một đại lượng:

+ GV đặt ra câu hỏi, yêu cầu HS trả lời: Em hãy cho biết một số đơn vị thường dùng của tốc độ, quãng đường, thời gian?

- GV giới thiệu hệ đơn vị SI, đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất.

+ GV hỏi HS: Em hãy cho biết hệ đơn vị là gì?

+ GV giới thiệu bảng 3.1. Các đơn vị cơ bản trong hệ SI: Trong khoa học có rất nhiều hệ đơn vị được sử dụng. Trong đó thông dụng nhất là hệ đo lường quốc tế SI được xây dựng trên cơ sở 7 đơn vị cơ bản trong bảng 3.1 sau đây. ( GV chiếu bảng 3.1 cho HS quan sát).

+ GV đề cập đến tiếp đầu ngữ và bảng 3.2 cho HS hiểu: Khi số đo của một đại lượng đang xem xét là một bội số hoặc ước số thập phân của mười, ta có thể sử dụng tiếp đầu ngữ như trong bảng 3.2 ngay trước đơn vị để phần số đo được trình bày ngắn gọn hơn.

+ GV đưa ra ví dụ để HS dễ hiểu:

VD: 1 730 000 m có thể viết là 1 730. m. Để trình bày ngắn gọn hơn nữa chúng ta còn có thể viết 1 730 km.

- GV mời một bạn HS lấy thêm ví dụ.

- GV đề cập đến đơn vị dẫn xuất và mối liên hệ giữa đơn vị dẫn xuất và đơn vị cơ bản.

+ GV hỏi: 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?

+ GV tiếp nhận câu trả lời của HS để liên hệ đưa ra kiến thức về đơn vị dẫn xuất.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS nhớ lại kiến thức cũ kết hợp với quan sát hình ảnh, đọc thông tin SGK. HS làm việc nhóm đôi, trao đổi ý kiến với bạn để tìm ra câu trả lời.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời 1-2 bạn đứng tại chỗ trả lời câu hỏi

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới về thứ nguyên

Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu về thứ nguyên.

- GV yêu cầu HS theo dõi SGK và nêu khái niệm thứ nguyên và cách biểu diễn thứ nguyên.

- GV giới thiệu bảng 3.3 và đưa ra kết luận về thứ nguyên.

+ Thứ nguyên của một đại lượng cơ bản thường sử dụng được thể hiện trong bảng 3.3.

+ Đưa ra kết luận về thứ nguyên

- GV yêu cầu HS làm việc nhóm đôi để trả lời câu Thảo luận 2: Phân biệt đơn vị và thứ nguyên trong vật lí và đưa ra ví dụ.

- GV đưa ra lưu ý về thứ nguyên trong các biểu thức vật lí.

VD: Không thể thực hiện phép tính: [Chiều dài] + [Khối lượng]. Vì [Chiều dài] có thứ nguyên là L, còn [Khối lượng] có thứ nguyên là M.

- GV cho HS thảo luận nhóm 5-6 để trả lời câu Thảo luận 3: Phân tích thứ nguyên của khối lượng riêng ρ theo thứ nguyên của các đại lượng cơ bản. Từ đó cho biết đơn vị của ρ trong hệ SI.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin sgk,trao đổi nhóm với bạn học để trả lời câu hỏi.

- GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- Đại diện 2 - 3 HS của 2- 3 nhóm đứng dậy trình bày câu trả lời.

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.

Nhiệm vụ 3. Tìm hiểu cách vận dụng mối liên hệ giữa đơn vị dẫn xuất với 7 đơn vị cơ bản trong hệ SI.

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS thảo luận nhóm 5-6 tìm hiểu về ví dụ trong SGK, sau đó yêu cầu các nhóm trình bày lại theo cách diễn đạt của mình.

VD: SGK trang 17.

- GV cho HS thảo luận đôi cho phần vận dụng: Lực cản không khí tác dụng lên vật phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của vật theo công thức F = -k.  . Biết thứ nguyên của lực là M.L. . Xác định thứ nguyên và đơn vị của k trong hệ SI.

- GV nhấn mạnh tầm quan trọng của đơn vị đối với các đại lượng vật lí: Nếu không thống nhất đơn vị trong việc tính toán sẽ làm cho kết quả bị sai lệch trong khi làm bài tập và trong thực tế, có thể xảy ra những tai nạn nghiệm trọng.

- Rồi sau đó cho HS đọc phần mở rộng trong SGK về tàu thăm dò khí hậu của hỏa tinh vào ngày 23 tháng 9 năm 1999.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận nhóm để trả lời câu hỏi. GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời đại diện 2 nhóm HS lên bảng trình bày câu trả lời của nhóm mình.

- Các bạn trong nhóm khác nhận xét, bổ sung ý kiến.

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung mới.

1. ĐƠN VỊ VÀ THỨ NGUYÊN TRONG VẬT LÍ.

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

Trả lời:

Một số đại lượng vật lí và đơn vị của chúng trong môn Khoa học tự nhiên là:

+ Lực: đơn vị Newton (N)

+ Điện trở: đơn vị Ohm (

+ Tốc độ: đơn vị mét/giây (m/s)

+ Quãng đường: đơn vị mét (m)

+ Thời gian: đơn vị giây (s).

Trả lời:

+ Đơn vị của tốc độ: mét/giây (m/s), kilomet/giờ (km/h).

+ Đơn vị quãng đường ngoài mét (m) thì còn có kilomet (km),dặm, hải lí…

+ Đơn vị thời gian ngoài giây (s) thì còn có giờ (h), canh, hồi hương (thời phong kiến hay dùng)…

Trả lời:

Hệ đơn vị là tập hợp của đơn vị.

Trả lời:

Có thể viết 2 mg thay cho 2. g.

Trả lời:

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.

2. Thứ nguyên

- 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.

Trả lời:

+ Thứ nguyên là một khái niệm gắn liền với các đại lượng vật lí, không bao gồm số đo đại lượng đó.

+ Đơn vị luôn kết hợp với một con số diễn tả độ lớn của đại lượng cần đo.  

Ví dụ: Chiều dài, độ sâu, độ cao, quãng đường đi được đều chỉ có duy nhất một thứ nguyên là [chiều dài] L, trong khi lại có thể được đo bằng nhiều đơn vị khác nhau như mét, kilomet, hải lí, dặm…

Trả lời:

+ Dựa vào công thức tính khối lượng riêng ρ=, ta có thứ nguyên của khối lượng riêng là M.

+ Đơn vị của ρ theo hệ SI là:

kg. hoặc kg/

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

HS trình bày lại theo cách diễn đạt của mình.

Thứ nguyên các đại lượng s, v, t lần lượt là L, L. , T.

Theo công thức bạn HS viết thì vế trái có thứ nguyên là L, còn vế phải do α không có thức nguyên nên thứ nguyên của cả vế là L.T=> 2 vế không có cùng thứ nguyên nên kết quả bị sai.

Từ những phân tích trên, để có công thức đúng, ta cần sửa lại như sau:

s = α.v.t

Trả lời:

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.