Lý thuyết Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo Bài 3: Đơn vị và sai số trong vật lí

---

Haylamdo biên soạn và sưu tầm tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 3: Đơn vị và sai số trong vật lí sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 10.

Lý thuyết Vật Lí 10 Chân trời sáng tạo Bài 3: Đơn vị và sai số trong vật lí

1. Đơn vị và thứ nguyên trong đơn vị

Hệ đơn vị SI, đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất

- Kết quả của phép đo bao gồm hai thông tin: số đo cho biết giá trị của đại lượng đang xét và đơn vị của số đo.

- Tập hợp của đơn vị được gọi là hệ đơn vị. Thông dụng nhất là hệ đơn vị đo lường quốc tế SI (Système International d’unités) được xây dựng trên 7 đơn vị cơ bản.

- Khi số đo của đại lượng đang xem xét là một bội số hoặc ước số thập phân của mười, ta có thể sử dụng tiếp đầu ngữ ngay trước đơn vị để phần số đo được trình bày ngắn gọn.

- Ngoài 7 đơn vị cơ bản, những đơn vị còn lại là những đơn vị dẫn xuất. Mọi đơn vị dẫn xuất đều có thể phân tích thành các đơn vị cơ bản dựa vào mối liên hệ của các đại lượng tương ứng.

Ví dụ: Đơn vị của 1 km = 1000 m; đơn vị của vận tốc $km/h=\frac{1000m}{3600s}=\frac{10}{36}m/s$

Thứ nguyên

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

- Thứ nguyên của một đại lượng X được biểu diễn dưới dạng [X].

- Một đại lượng 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 có thể có cùng thứ nguyên.

Ví dụ:

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

- Tốc độ, vận tốc có thể có các đơn vị m/s; km/h; dặm/giờ … nhưng chỉ có một thứ nguyên là L.T^-1

Lưu ý: Trong các biểu thức vật lí:

- Số hạng trong phép cộng (hoặc trừ) phải có cùng thứ nguyên.

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

2. Sai số trong phép đo và cách hạn chế

Các phép đo trong Vật lí

- Phép đo các đại lượng vật lí là phép so sánh chúng với 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 (ví dụ như đo khối lượng bằng cân, đo thể tích bằng bình chia độ).

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

Ví dụ như đo khối lượng riêng thông qua khối lượng (đo bằng cân) chia cho thể tích (đo bằng bình chia độ) theo công thức.

Các loại sai số trong phép đo

- Độ chênh lệch giữa giá trị thật và số đo (giá trị đo được) được gọi là sai số.

- Nguyên nhân là do giới hạn về độ chính xác của dụng cụ đo, do kĩ thuật đo, quy trình đo, chủ quan của người đo…

- Các loại sai số.

Cách biểu diễn sai số của phép đo

- Giá trị x của một đại lượng vật lí thường được ghi dưới dạng: $x=\overline{x}+\Delta x$

Trong đó:

$\overline{x}$: là giá trị trung bình của đại lượng cần đo khi tiến hành phép đo nhiều lần. Được tính bằng công thức: $\overline{x}=\frac{x_1+x_2+\mathrm{...}+x_3}{n}$

∆x: là sai số tuyệt đối ứng với mỗi lần đo.

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

$\Delta x=\overline{\Delta x}+\Delta x_{dc}$

Trong đó: $\Delta x_{dc}$ sai số dụng cụ thường được xem như bằng nửa độ chia nhỏ nhất.

Sai số tuyệt đối trung bình: $\overline{\Delta x}=\frac{\Delta x_1+\Delta x_2+\mathrm{...}+\Delta x_n}{n}$

Ta có $\Delta x_i=\left|\overline{x}-x_i\right|$ trong đó x_i là giá trị đo lần thứ i

- Sai số tương đối được tính bằng tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng cần đo theo công thức: $\delta x=\frac{\Delta x}{\overline{x}}.100\%$

Sai số tương đối cho biết sự chính xác của phép đo.

Cách xác định sai số trong phép đo gián tiếp

Nguyên tắc 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:

Nếu $F=x\pm y\pm z$…thì $\Delta F=\Delta x\pm \Delta y\pm \Delta z$…

- Sai số tương đối $F=x^m\frac{y^n}{z^k}$ thì $\delta F=\delta x.m\pm \delta y.n\pm \delta z.k$