3. Bài 3. Đơn vị và sai số trong Vật Lí

Chọn đáp án có từ/cụm từ thích hợp để hoàn thành bảng sau:

A. (1) K; (2) Khối lượng; (3) Cường độ dòng điện; (4) Lượng chất.

B. (1) K; (2) Nhiệt độ; (3) Cường độ dòng điện; (4) Cường độ ánh sáng.                            

C. (1) K; (2) Nhiệt độ; (3) Cường độ dòng điện; (4) Lượng chất.                            

D. (1) K; (2) Khối lượng; (3) Cường độ dòng điện; (4) Cường độ ánh sáng.

Phương pháp giải:

Nắm vững kiến thức về các đơn vị cơ bản trong hệ SI.

Lời giải chi tiết:

=> Chọn B.

Đơn vị nào sau đây không thuộc thứ nguyên L [Chiều dài]?

A. Dặm                       B. Hải lí                       C. Năm ánh sáng                     D. Năm

Phương pháp giải:

Nắm vững các đơn vị của thứ nguyên L [Chiều dài].

Lời giải chi tiết:

- Tọa độ, quãng đường đi được có thể được biểu diễn bằng đơn vị mét, cây số, hải lí, feet, dặm, năm ánh sáng… nhưng chỉ có một thứ nguyên L.

=> Chọn D

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) Đại lượng.       

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

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

Phương pháp giải:

Nắm vững lưu ý về thứ nguyên trong sách giáo khoa.

Lời giải chi tiết:

Trong các biểu thức vật lí:

- Các số hạng trong phép cộng (hoặc trừ) phải có cùng thứ nguyên và nên chuyển về cùng đơn vị.

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

=> Chọn D

Trong các phép đo dưới đây, đâu là phép đo trực tiếp?

(1) Dùng thước đo chiều cao.

(2) Dùng cân đo cân nặng.

(3) Dùng cân và ca đong đo khối lượng riêng của nước.

(4) Dùng đồng hồ và cột cây số đo tốc độ của người lái xe.

A. (1), (2).                   B. (1), (2), (4).                         C. (2), (3), (4).             D. (2), (4).

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về các phép đo trong Vật lí.

Lời giải chi tiết:

Các phép đo trực tiếp bao gồm: Dùng thước đo chiều cao, dùng cân đo cân nặng.

=> Chọn A

Đáp án nào sau đây gồm có một đơn vị cơ bản và một đơn vị dẫn xuất?

A. Mét, kilôgam.                                 B. Niutơn, mol.                      

C. Paxcan, jun.                                   D. Candela, kenvin

Phương pháp giải:

Nắm vững về các đơn vị cơ bản trong hệ SI.

Lời giải chi tiết:

Có tất cả 7 đơn vị cơ bản trong hệ SI: mét, kilôgram, giây, kelvin, ampe, mol, candela. Ngoài 7 đơn vị cơ bản, những đơn vị còn lại đều được gọi là đơn vị dẫn xuất.

=> Chọn B

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.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khái niệm các chữ số có nghĩa.

Lời giải chi tiết:

201 có 3 chữ số có nghĩa; 0,02 có 3 chữ số có nghĩa; 20 có 1 chữ số có nghĩa; 210 có 2 chữ số có nghĩa.

=> Chọn D

Một bánh xe có bán kính là \(R = 10,0 \pm 0,5\,\,cm\). Sai số tương đối của chu vi bánh xe là

A. 0,05%.                    B. 5%.                                    

C. 10%.                       D. 25%.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về quy tắc tính sai số tương đối.

Lời giải chi tiết:

Sai số tương đối của bán kính: \(\delta R = \frac{{\Delta R}}{R} = \frac{{0,5}}{{10,0}} = 5\% \)

Chu vi hình tròn: \(P = 2\pi .R\)

Suy ra: \(\delta P = \delta R = 5\% \)

=> Chọn B

Hãy kể tên và kí hiệu thứ nguyên của một số đại lượng cơ bản.

Phương pháp giải:

Nắm vững khái niệm về thứ nguyên và thứ nguyên của một số đại lượng cơ bản.

Lời giải chi tiết:

Thứ nguyên của một số đại lượng cơ bản: L [Chiều dài], M [Khối lượng], T [Thời gian], I [Cường độ dòng điện], K [Nhiệt độ].

Vật lí có bao nhiêu phép đo cơ bản? Kể tên và trình bày khái niệm của từng phép đo.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về các phép đo trong Vật lí.

Lời giải chi tiết:

Có hai phép đo cơ bản trong Vật lí:

- 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.

Theo nguyên nhân gây sai số thì sai số của phép đo được chia thành mấy loại? Hãy phân biệt các loại sai số đó.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về sai số của phép đo Vật lí.

Lời giải chi tiết:

Xét theo nguyên nhân gây sai số thì sai số của phép đo được phân thành hai loại: sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên.

Sai số hệ thống là sai số có quy luật và được lặp lại ở tất cả các lần đo. Sai số hệ thống làm cho giá trị đo tăng hoặc giảm một lượng nhất định so với giá trị thực.

Sai số ngẫu nhiên là sai số xuất phát từ sai sót, phản xạ của người làm thí nghiệm hoặc từ những yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài. Sai số này thường có nguyên nhân không rõ ràng và dẫn đến sự phân tán các kết quả đo xung quanh một giá trị trung bình.

Hình 3.1 thể hiện nhiệt kế đo nhiệt độ t1 (0C) và t2(0C) của một dung dịch trước và sau khi đun. Hãy xác định và ghi kết quả độ tăng nhiệt độ t của dung dịch này.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về cách biểu diễn sai số của phép đo.

Lời giải chi tiết:

Từ hình vẽ, ta đọc được: \({t_1} = 24,0 \pm 0,{5^0}C\) và \({t_2} = 68,0 \pm 0,{5^0}C\)

Suy ra: \(\overline t  = \overline {{t_2}}  - \overline {{t_1}}  = 68,0 - 24,0 = 44,{0^0}C.\)

Sai số tuyệt đối: \(\Delta t = \Delta {t_2} + \Delta {t_1} = 0,5 + 0,5 = 1,{0^0}C.\)

Vậy độ tăng nhiệt độ của dung dịch là: \(t = \overline t  \pm \Delta t = 44,0 \pm 1,{0^0}C.\)

Hãy xác định số CSCN của các số sau đây:

123,45; 1,990; 3,110.10^-9; 1 907,21; 0,002 009; 12 768 000

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về cách xác định số các CSCN.

Lời giải chi tiết:

123,45: 5 CSCN; 1,990: 4 CSCN; 3,110.10^-9: 4 CSCN; 1 907,21: 6 CSCN.

0, 002 099:  4 CSCN; 12 768 000: 5 CSCN.

Viên bi hình cầu có bán kính r đang chuyển động với tốc độ v trong dầu. Viên bi chịu tác dụng của lực cản có độ lớn được cho bởi biểu thức F = c.r.v, trong đó c là một hằng số. Xác định đơn vị của c theo đơn vị của lực, chiều dài và thời gian trong hệ SI.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về cách biểu diễn đơn vị của các đại lượng khi có mối liên hệ giữa đại lượng đó và các đại lượng trong bảng đơn vị cơ bản.

Lời giải chi tiết:

Theo đề bài: F = c.r.v ta được \(c = \frac{F}{{r.v}}\). Suy ra đơn vị của c là N.m^-2.s.

Một vật có khối lượng m và thể tích V, có khối lượng riêng \(\rho \) được xác định bằng công thức \(\rho  = \frac{m}{V}\). Biết sai số tương đối của m và V lần lượt là 12% và 5%. Hãy xác định sai số tương đối của \(\rho \).

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về cách xác định sai số tương đối trong phép đo Vật lí.

Lời giải chi tiết:

Vì \(\rho  = \frac{m}{V}\) nên \(\delta \rho  = \delta m + \delta V = 12\%  + 5\%  = 17\% .\)

Một học sinh muốn xác định gia tốc rơi tự do g bằng cách thả rơi một quả bóng từ độ cao h và dùng đồng hồ để bấm thời gian rơi của t của quả bóng. Sau đó, thông qua quá trình tìm hiểu, bạn sử dụng công thức \(h = \frac{1}{2}g{t^2}\) để xác định g. Hãy nêu ít nhất 2 giải pháp giúp bạn học sinh đó làm giảm sai số trong quá trình thực nghiệm để thu được kết quả gần đúng nhất.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về cách làm giảm sai số trong quá trình làm thí nghiệm.

Lời giải chi tiết:

Xét theo nguyên nhân gây sai số thì sai số của phép đo được phân thành hai loại: sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên.

Sai số hệ thống là sai số có quy luật và được lặp lại ở tất cả các lần đo. Sai số hệ thống còn gọi là sai số của dụng cụ đo, ta sẽ không thay đổi được trong quá trình đo đạc, làm thí nghiệm.

Sai số ngẫu nhiên là sai số xuất phát từ sai sót, phản xạ của người làm thí nghiệm hoặc từ những yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài. Một số giải pháp phù hợp: hạn chế sự tác động của lực cản không khí, thả rơi quả bóng ở nhiều độ cao khác nhau, sử dụng đồng hồ có độ nhạy cao, thao tác bấm đồng hồ dứt khoát.

Thông qua sách báo, internet, em hãy tìm hiểu sai số của các hằng số vật lí trong bảng sau:

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về các quy tắc an toàn trong nghiên cứu và học tập Vật lí.

Lời giải chi tiết:

Hãy xác định số đo chiều dài của cây bút chì trong các trường hợp dưới đây.

Trường hợp 1:

Trường hợp 2:

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về cách biểu diễn sai số của phép đo.

Lời giải chi tiết:

Độ dài của cây bút chì đo được trong các trường hợp là:

- Trường hợp 1: Sai số dụng cụ bằng nửa độ chia nhỏ nhất \(\Delta x = \Delta {x_{dc}} = \frac{{0,5}}{2} \approx 0,3\,cm.\)

Kết quả đo: \(x = \overline x  + \Delta x = 6,0 \pm 0,3\,cm.\)

- Trường hợp 2: Sai số dụng cụ bằng nửa độ chia nhỏ nhất:

\(\Delta x = \Delta {x_{dc}} = \frac{{0,1}}{2} = 0,05\,cm.\)

Kết quả đo: \(x = \overline x  + \Delta x = 6,20 \pm 0,05\,cm.\)