skkn cấp tỉnh biện pháp giúp học sinh lớp 10 trường thpt thạch thành 1 tháo gỡ khó khăn khi giải bài toán vật lí phần sai số

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (602.95 KB, 23 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

MỤC LỤC

Nội dung Trang

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

BIỆN PHÁP GIÚP HỌC SINH LỚP 10 TRƯỜNG THPTTHẠCH THÀNH 1 THÁO GỠ KHĨ KHĂN KHI

GIẢI BÀI TỐN VẬT LÍ PHẦN SAI SỐ.

Người thực hiện: Lê Thị HạnhChức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh mực (môn): Vật lí.

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

1.2. Mục đích nghiên cứu……… 2

1.3. Đối tượng nghiên cứu……… 2

1.4. Phương pháp nghiên cứu……….. 2

1.5. Phạm vi nghiên cứu………... 2

2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ……….... 2

2.1. Cơ sở của sáng kiến kinh nghiệm………... 2

2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm…. 42.3. Giải pháp giải quyết vấn đề………. 4

2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm……….. 17

3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 17

Tài liệu tham khảo……….. 19

Danh mục các sáng kiến đã được hội đồng đánh giá xếp loại cấp SởGD&ĐT và các cấp cao hơn xếp loại từ C trở lên………. 20

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

1. MỞ ĐẦU.1.1. Lí do chọn đề tài.

“Hiền tài là nguyên khí của quốc gia”, chính vì vậy Đảng và nhà nướcln đặt giáo dục lên hàng đầu, luôn quan tâm đầu tư cho giáo dục.

Việt Nam là quốc gia đang trong q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa và hộinhập quốc tế. Cuộc cách mạng 4.0 mở ra cho nước ta nhiều cơ hội trong việcnâng cao trình độ cơng nghệ, nâng cao năng lực sản xuất và cạnh tranh; đồngthời cũng tạo ra nhiều thách thức. Nếu không bắt nhịp được với tốc độ phát triểncủa thế giới và khu vực thì chúng ta sẽ bị tụt hậu về công nghệ, ảnh hưởng tớisản xuất kinh doanh, dư thừa lao động có trình độ và kĩ năng thấp, tác động tiêucực tới tình hình kinh tế xã hội đất nước.

Đứng trước những cơ hội cũng như những khó khăn thách thức đó, trongnhững năm qua Giáo dục nước nhà đã liên tục có những đổi mới trong dạy học,trong kiểm tra đánh giá. Trong những năm gần đây, giáo dục đã thay đổi căn bảnkhi thay đổi sách giáo khoa và thay đổi phương pháp dạy học. Sách giáo khoamới đã được viết theo cách mới: sách nêu, gợi mở vấn đề, học sinh đi tìm tịiphương pháp để tiếp cận và rút ra kiến thức mới đó. Nội dung sách được viếttheo cách mới nên cách dạy cũng phải thay đổi theo. Phương pháp thực nghiệm,thí nghiệm được sử dụng triệt để và thường xuyên. Hầu hết các bài học, học sinhđều tiến hành thí nghiệm và xử lí kết quả và viết kết quả đại lượng cần đo.Chính vì vậy bài toán sai số được dùng thường xuyên.

Những năm giảng dạy, cả chương trình cũ và mới, tơi thấy học sinhthường rất ngại khi gặp bài toán về sai số, bài tốn xử lí kết quả thí nghiệm.Xuất phát từ thực tế giảng dạy, tôi mạnh dạn đề xuất đề tài: “Biện pháp giúphọc sinh lớp 10 trường THPT Thạch Thành 1 tháo gỡ khó khăn khi giải bài tốnVật lí phần sai số” và áp dụng trong qúa trình lên lớp của mình.

1.2. Mục đích nghiên cứu.

Đề tài nhằm mục đích cung cấp học sinh đầy đủ kiến thức về cách xácđịnh chữ số có nghĩa, cách tính sai số phép đo trực tiếp, gián tiếp để từ đó viếtkết quả phép đo. Quá trình thực hiện đề tài cũng giúp học sinh khắc sâu thêmnhiều phần kiến thức Vật lí khác nhau.

1.3. Đối tượng nghiên cứu.

Đề tài đề cập tới kiến thức phần xử lí kết quả thí nghiệm bao gồm xácđịnh chữ số có nghĩa, cách tính sai số và cuối cùng là viết kết quả phép đo.

Đối tượng thực hiện đề tài là học sinh lớp 10 của trường THPT ThạchThành 1.

1.4. Phương pháp nghiên cứu.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nghiên cứu sách giáo khoa Vật lí 10 chươngtrình mới và sách giáo khoa 10 cũ, sách tham khảo, các trang mạng….

- Phương pháp quan sát, đánh giá: quan sát q trình học sinh làm việc và có sựtrợ giúp, điều chỉnh khi cần thiết.

- Phương pháp đàm thoại, trao đổi, thảo luận: Học sinh làm việc nhóm, trao đổi,thảo luận với nhau. Học sinh trình bày, giáo viên theo dõi và cùng học sinhnhóm khác đặt câu hỏi phản biện.

- Phương pháp thống kê, xử lí số liệu. Giáo viên tiến hành áp dụng đề tài trênlớp 10C1. Làm bài kiểm tra đánh giá, thống kê, so sánh kết quả ở hai lớp cóđiểm đầu vào lớp 10 tương đương là 10C1, 10C2. Từ đó đánh giá hiệu quả củađề tài.

1.5. Phạm vi và thời gian nghiên cứu.

- Đề tài được thực hiện trong năm học 2023-2024.

- Đề tài được tiến hành tại trường THPT Thạch Thành 1, Thanh Hóa.

2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM.2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.2.1.1. Cách xác định chữ số có nghĩa.

Trước khi tiếp cận bài tốn xử lí kết quả thí nghiệm, học sinh phải đượctrang bị kiến thức liên quan. Đầu tiên là khái niệm chữ số có nghĩa. Cách xácđịnh số chữ số có nghĩa đơn giản nhất là xét từ trái sang phải, bắt đầu đếm từchữ số khác 0 đầu tiên. Ví dụ 0,001 có 1 chữ số có nghĩa; 0,0010 có 2 chữ số cónghĩa, 0,00100 có 3 chữ số có nghĩa…

2.1.2. Phép đo các đại lượng Vật lí.

-Phép đo một đại lượng Vật lí là phép so sánh nó với đại lượng cùng loạiđược quy ước làm đơn vị.

-Phép đo được chia làm 2 loại:

+ Phép đo trực tiếp là phép so sánh trực tiếp thông qua dụng cụ đo. Ví dụphép đo chiều dài một phịng học, dụng cụ dùng là thước đo. Phép đo cân nặngmột vật, dụng cụ là cân, phép đo thời gian vật thực hiện 5 dao động, dụng cụ làđồng hồ……

+ Phép đo gián tiếp là phép đo không thể tiến hành trực tiếp. Muốn xácđịnh đại lượng đó, ta cần đo các đại luợng liên quan rồi lắp vào cơng thức đểtính tốn. Ví dụ phép đo thể tích phịng học; ta cần đo chiều dài, chiều rộng,chiều cao rồi lắp vào công thức tính thể tích hình hộp để tính…..

2.1.3. Sai số phép đo.

Sai số phép đo đuợc chhia làm 2 loại.

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

- Sai số hệ thống: sai số khôngg thể tránh khỏi do đặc điểm cấu tạo của dụng cụ.Ví dụ trên thước đo ĐCNN là cm nhưng phép đo chiều dài phịng học kết quảkhơng phải ngun đến cm, vậy khi đọc kết quả ta đã áng chừng phần lẻ. Chínhđiều này dẫn đến sai số. Hoặc khi đo ta không hiệu chỉnh về số 0 cũng dẫn đếnsai số.

- Sai số ngẫu nhiên: Là sai số khơng có ngun nhân rõ ràng, có thể do khả nănggiác quan của ngưòi đo, do kĩ năng thao tác tiến hành thí nghiệm, do điều kiệnlàm thí nghiệm ko ổn định….dẫn đến sai số.

2.1.4. Giá trị trung bình của đại lượng cần đo.

Sai số ngẫu nhiên làm phép đo giảm độ tin cậy. Vì vậy để giảm sai số ngẫunhiên, người ta tiến hành nhiều lần. Khi tiến hành n lần đo đại lượng A ta thuđựơc các kết quả khác nhau: A1, A2 , A3, ….., An.

Khi đo n lần cùng một đại lượng A, giá trị trung bình được tính là

2.1.5. Cách xác định sai số.

- Sai số tuyệt đối của mỗi lần đo:

Được xác định bằng độ lớn hiệu số giữa giá trị trung bình các lần đo và giátrị của mỗi lần đo.

Với là giá trị đo lần thứ i

Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo được tính theo cơng thức

Đây cũng chính là sai số ngẫu nhiên của phép đo.

-Sai số tuyệt đối của phép đo:

Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số dụng cụ và sai số ngẫu nhiên

Sai số dụng cụ được xác định bằng 1 ĐCNN hoặc nửa ĐCNN. Thường nếu đềbài khơng nói rõ thì ta lấy 1 ĐCNN. Trong rất nhiều trường hợp người ta bỏ quasai số dụng cụ. Trong một số dụng đo có cấu tạo phức tạp, ví dụ đồng hồ đo điệnđa năng hiện số, sai số dụng cụ được tính bằng cơng thức do nhà sản xuất quyđịnh.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

- Sai số tỉ đối (tương đối):

Sai số tỉ đối của phép đo là tỉ lệ phần trăm giữa sai số tuyệt đối và giá trịtrung bình của đại lượng đó.

Sai số tỉ đối cho biết mức độ chính xác của phép đo.

- Cách xác định sai số phép đo gián tiếp:

Với phép đo gián tiếp, ta có hai quy tắc để tính sai số.

+Quy tắc 1: Nếu đại luợng cần đo là tổng hay hiệu, ví dụ phép đo độ tăng nhiệt

độ của bình nước sau khi ta nhúng thanh sắt nóng vào; độ giảm cân nặng saumột tháng ăn kiêng….thì sai số được tính như sau:

Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu bằng tổng các sai số tuyệt đối của các sốhạng

Nếu X=Y+Z hoặc X=Y-Z thì

+Quy tắc 2: Quy tắc này áp dụng khi đại lượng cần đo là tích hay thương của

các đại lượng đo trực tiếp, ví dụ đo vận tốc, đo gia tốc rơi tự do….. Khi đó sai sốtỉ đối của đại lượng cần đo được tính như sau:

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

2.1.6. Cách ghi kết quả đo.

Kết quả đo đại lượng A được ghi dưới dạng một khoảng giá trị

+ : là sai số tuyệt đối thường được viết đến chữ số có nghĩa tới đơn vị củaĐCNN trên dụng cụ đo.

+ Giá trị trung bình được viết đến bậc thập phân tương ứng với .

2.2. Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.

Thực tế giảng dạy những năm qua cho thấy đa phần học sinh của trườngrất sợ các môn khoa học tự nhiên. Đặc biệt các em cảm thấy khó khăn khi họcmơn Vật lí. Ngun nhân chủ quan là do số đơng các em có học lực yếu, trungbình, thiếu kiến thức cơ bản về tốn học. Ngun nhân khách quan là các mơn tựnhiên đòi hỏi sự tư duy, sự hiểu thấu đáo vấn đề hơn là sự học thuộc. Cịn mơn

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

vật lí là mơn học gắn liền với các hiện tượng tự nhiên, đề cập tới nhiều đạilượng, do vậy xuất hiện nhiều công thức, nhiều đơn vị kiến thức. Hơn nữaphương pháp dạy học phổ biến hiện nay làm các em tiếp thu kiến thức khá thụđộng. Do những nguyên nhân trên mà học sinh không mấy u thích mơn Vậtlí.

Sách giáo khoa mới địi hỏi học sinh phải liên tục đề xuất phương án thínghiệm, tiến hành thí nghiệm và xử lí kết quả. Khi tiếp cận với bài tốn về phépđo trực tiếp thì học sinh còn cảm thấy dễ dàng. Nhưng với bài toán sai số phépđo gián tiếp, học sinh bắt đầu lúng túng. Đặc biệt với những phép đo gián tiếpkhá dài học sinh cảm thấy khó khăn, khơng phân tách rạch ròi được từng bướcđo để giải quyết yêu cầu.

Xuất phát từ thực tế giảng dạy trong nhà trường những năm qua, hiểu rõnhững vướng mắc của học sinh, tôi đã mạnh dạn áp dụng đề tài trong qúa trìnhdạy học của mình.

2.3. Giải pháp giải quyết vấn đề.

Để học sinh tiếp cận bài toán phần sai số một cách dề dàng, hệ thống bài tậpđược phân chia thành các dạng ứng với phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp.

2.3.1. Dạng 1: Bài toán xác định số chữ số có nghĩa.

Bài 1. Cho các số 13,1 ; 13,10 ; 1,3.103 ; 1,30.103 ; 1,3.10-3 ; 1,30.10-3. I. Có mấy số có hai chữ số có nghĩa ?

2.3.2. Dạng 2: Bài toán sai số của phép đo trực tiếp. 2.3.2.1. Ví dụ minh họa:

Ví dụ 1 : Quan sát các hình sau và phân tích các ngun nhân gây ra sai số của

phép đo trong các trường hợp được nêu.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Ví dụ 2 : Quan sát hình bên, hãy xác

định sai số dụng cụ của hai thước đo

Hướng dẫn giải

- Hình 1: Thước có độ chia nhỏ nhấtlà 0,1 cm => Sai số dụng cụ là 0,1 cm

- Hình 2: Thước có độ chia nhỏ nhất là 0,2 cm => Sai số dụng cụ là 0,2 cm

Ví dụ 3 : Cho bảng số liệu thể hiện kết quả đo khối lượng của một túi trái cây

bằng cân đồng hồ. Em hãy xác định sai số tuyệt đố ứng với từng lần đo, sai sốtuyệt đối và sai số tương đối của phép đo và viết kết quả phếp đo. Biết sai sốdụng cụ là 0,1 kg

- Giá trị trung bình khối lượng của túi trái cây là:

- Sai số tuyệt đối ứng với mỗi lần đo:

- Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo:

- Sai số tuyệt đối của phép đo:

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

- Sai số tương đối của phép đo:

- Kết quả phép đó:

Ví dụ 4 : Cho bảng số liệu thể hiện kết quả đo đường kính của một viên bi thép

bằng thước kẹp có sai số dụng cụ là 0,02 mm. Tính sai số tuyệt đối, sai số tươngđối của phép đo và biểu diễn kết quả đo có kèm theo sai số

- Giá trị trung bình của đường kính viên bi:

- Sai số tuyệt đối ứng với mỗi lần đo

- Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo:

- Sai số tuyệt đối của phép đo:- Sai số tương đối của phép đo:

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

- Kết quả phép đo:

2.3.2.2. Bài tập vận dụng.Bài tập tự luận:

Bài 1 : Trong giờ thực hành, một học sinh đo chu kì dao động của con lắc đơn

bằng đồng hồ bấm giây. Kết quả 5 lần đo được cho ở bảng sau

Bài 2 : Hai người cùng đo chiều dài của cánh cửa sổ, kết quả thu được như sau:

- Người thứ nhất: - Người thứ hai:

Trong hai người, ai là người đo chính xác hơn ? Vì sao ?

Bài 3 : Dùng một đồng hồ đo thời gian có độ chia nhỏ nhất 0,001 s để đo thời

gian rơi tự do của một vật. Kết quả đo cho trong bảng sau:

Bài 4. Một học sinh dùng đồng hồ bấm giây để đo chu kỳ dao động T của một

vật bằng cách đo thời gian mỗi dao động. Năm lần đo cho kết quả thời gian của

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

mỗi dao động lần lượt là 2,00s; 2,05s; 2,00s ; 2,05s; 2,05s. Thang chia nhỏ nhấtcủa đồng hồ là 0,01s. Sai số tuyệt đối trung bình bằng trung bình cộng sai sốtuyệt đối của mỗi lần đo. Sai số dụng cụ bằng 1 độ chia nhỏ nhất. Hãy viết kếtquả của phép đo trên.

Bài tập trắc nghiệm khách quan :

Bài 1 : Dùng một thước chia độ đến milimét để đo khoảng cách l giữa hai điểm

A, B và có kết quả đo là 600 mm. Lấy sai số dụng cụ là một độ chia nhỏ nhất.

Cách ghi nào sau đây không đúng với số chữ số có nghĩa của phép đo? A. ℓ = (6,00 ± 0,01) dm. B. ℓ = (0,6 ± 0,001) m.

C. ℓ = (60,0 ± 0,1) cm. D. ℓ = (600 ± 1) mm

Bài 2 : Dùng một thước có chia độ đến milimét đo 5 lần khoảng cách d giữa hai

điểm A và B đều cho cùng một giá trị là 1,345 m. Lấy sai số dụng cụ là một độchia nhỏ nhất. Kết quả đo được viết là

Bài 3 : Một học sinh dùng đồng hồ bấm giây có độ chia nhỏ nhất của đồng hồ là

0,01s để đo chu kỳ dao động điều hòa T của một vật bằng cách đo thời gian mộtdao động. Ba lần đo cho kết quả thời gian của mỗi dao động lần lượt là 2,01s;2,12s; 1,99s.

a. Sai số tuyệt đối trung bình được tính bằng giá trị lớn nhất trong các sai số

tuyệt đối của mỗi lần đo. Kết quả của phép đo chu kì là:

A. T = 2,04 ± 0,08 s B. T = 2,04 ± 0,05 s C. T = 2,04 ± 0,09 s D. T = 2,04 ± 0,06 s

b. Sai số tuyệt đối trung bình được tính bằng trung bình cộng của các sai số

tuyệt đối của mỗi lần đo. Kết quả của phép đo chu kì là:

A. T = 2,04 ± 0,08 s B. T = 2,04 ± 0,05 s C. T = 2,040 ± 0,063 s D. T = 2,04 ± 0,06 s

c. Sai số tuyệt đối của phép đo được tính theo cơng thức . Kếtquả của phép đo chu kì là:

A. T = 2,040 ± 0,065 s B. T = 2,04 ± 0,05 s

C. T = 2,04 ± 0,07 s D. T = 2,04 ± 0,06 s

Bài 4. Trong bộ thí nghiệm đo chu kì dao động với biên độ nhỏ của con lắc

đơn: Dây treo chiều dài tối đa là 50 cm; Các vật nặng có khối lượng 50 g, 100 g,150 g; Thời gian được đo bằng đồng hồ đo thời gian hiện số. Mặt trước và mặtsau của đồng hồ như hình dưới.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Khi lắp ráp đồng hồ với cổng quang điện và đặt chế độ đo để đo thời gian conlắc thực hiện 20 dao động toàn phần, cách lắp ráp đúng là:

A. Cổng quang nối với ổ cắm A hoặc B của đồng hồ, chọn Mode A hoặc B,

thang đo 9,999 hoặc 99,99.

B. Cổng quang nối với ổ cắm A của đồng hồ, chọn Mode T, thang đo 9,999.C. Cổng quang nối với ổ cắm A của đồng hồ, chọn Mode T, thang đo 99,99.D. Cổng quang nối với ổ cắm A của đồng hồ, chọn Mode A, thang đo 99,99. 2.3.3. Dạng 3: Bài tốn sai số của phép đo gián tiếp.

2.3.3.1. Ví dụ minh họa:

Bài 1: Một học sinh dùng thước có ĐCNN là 1 mm và một đồng hồ đo thời

gian có ĐCNN 0,01 s để đo 5 lần thời gian chuyển động của một chiếc xe đồchơi chạy bằng pin từ điểm A đến điểm B. Kết quả đo được cho ởbảng sau

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

b) Tính sai số tuyệt đối và sai số tỉ đối của phép đo s, t c) Biểu diễn kết quả đo s và t

d) Tính sai sối tỉ đối sai số tuyệt đối . Biểu diễn kết quả tính v

Hướng dẫn giải

a) Nguyên nhân gây ra sai khác giữa các lần đo: Do cấu tạo của dụng cụ thínghiệm, thao tác khi đo chưa chuẩn xác.

b) Giá trị trung bình của phép đo s và t:

- Sai số tuyệt đối mỗi lần đo

- Sai số tuyệt đối trung bình:

- Sai sô dụng cụ đo: ,

- Sai số tuyệt đối của phép đo:

- Sai số tỉ đối của phép đo:

- Kết quả phép đo:

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

c) Ta có cơng thức tính vận tốc:

- Sai số tỉ đối

- Sai số tuyệt đối của phép đo:

- Kết quả tính:

Bài 2: Một vật chuyển động thẳng đều với quãng đường đi được

trong thời gian . Biết tốc độ của vật chuyển động

thẳng đều được tính bằng cơng thức

a) Phép đo tốc độ của vật có sai số tỉ đổi và sai số tuyệt độ bằng bao nhiêu?

b) Viết kết quả phép đo tốc độ của vật.

Hướng dẫn giải

a) Sai số tỉ đổi: - Sai số tuyệt đối: b) Tốc độ của vật:

- Kết quả đo tốc độ của vật:

Lưu ý: Trong khi làm bài tập sai số, nếu gặp những kiến thức mà học sinhlớp 10 chưa được học thì giáo viên giải thích phần có liên quan và cung cấpcông thức. Quan trọng là từ cơng thức đó học sinh biết cách vận dụng cácquy tắc sai số để xử lí yêu cầu của bài.

Bài 3: Tiến hành thí nghiệm đo gia tốc trọng trường bằng con lắc đơn, một học

sinh đo được chiều dài con lắc đơn là (cm), chu kì dao động nhỏ của nólà (s). Lấy và bỏ qua sai số của số π. Xác định gia tốc

</div>