CHUYÊN đề GIẢI PHÁP THỰC HÀNH PHẦN cơ – NHIỆT

CHUYÊN ĐỀ: GIẢI PHÁP THỰC HÀNH PHẦN CƠ – NHIỆT
PHẦN 1 . ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1.

Lý do chọn giải pháp:

Giảng dạy Vật lý không phải chỉ có mục đích trang bị cho học sinh những tri thức
cần thiết về bộ môn mà còn đào tạo học sinh có khả năng tư duy sáng tạo, độc lập, biết
vận dụng kiến thức, trước hết để làm các bài tập thực nghiệm, sau nữa là có kỹ năng
thực hành để sử lí các tình huống khó khăn gặp phải trong cuộc sống và trong kỹ thuật,
cũng như trong công cuộc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào vào đời sống
thực tế.
Hơn nữa việc làm các bài tập thực nghiệm giúp học sinh nắm chắc lý thuyết, hiểu
sâu về bản chất các khái niệm, các hiện tượng định luật, các thuyết Vật lý.
+ Việc làm các bài tập thực nghiệm Vật lý có tác dụng rất lớn về ba mặt: Giáo dục,
giáo dưỡng, và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, tác dụng đó càng tích cực nếu trong quá trình
giảng dạy có sự lựa chọn cận thận và phân loại bài tập khoa học, nội dung thích hợp và
bám sát mục đích dạy học, cuối cùng là làm cho học sinh lĩnh hội một cách có kết quả
nhất các kiến thức bộ môn và biết cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
+ Để đáp ứng được nhiệm vụ của trường PTTH chuyên thì bản thân mỗi thầy, cô
giáo trường THPT chuyên đều phải cố gắng hết sức mình, thường xuyên tìm tòi và
vươn lên trong chuyên môn. Trong chương trình thi học sinh giỏi quốc gia Vật lý lớp 12
trung học phổ thông có khá nhiều nội dung không có trong sách giáo khoa, đồng thời tài
liệu tham khảo cũng viết sơ sài, đặc biệt là các bài tập thuộc loại "Bài tập thực nghiệm"
nên việc luyện tập cho học sinh gặp nhiều khó khăn.

Đa số học sinh lúng túng

trước các bài tập thực nghiệm. Để khắc phục những khó khăn đó, nhóm giáo viên vật lý
chúng tôi đã đầu tư thời gian nghiên cứu một số tài liệu giảng dạy ở bậc đại học, cao

đẳng, các trường nghề cũng như các tài liệu nước ngoài về vấn đề thực hành, từ đó biên
soạn lại cho phù hợp với đối tượng học sinh.
1.2. Mục đích của giải pháp:


Nhằm trang bị kiến thức một cách đầy đủ cho học sinh về vấn đề "Nâng cao kỹ
năng thực hành" từ đó nâng cao năng lực cho Học sinh đội tuyển Vật lý khi tham gia
các kì thi chọn học sinh giỏi các cấp, nhằm bồi dưỡng các nhân tài tương lai cho đất
nước và cho tỉnh nhà.

PHẦN 2. NỘI DUNG
2.1. Cơ sở khoa học.


2.1.1. Những kiến thức vật lý cơ bản phần cơ học được sử dụng trong các bài tập
thí nghiệm
2.1.1.1. Lực – Cân bằng lực
- Khi vật chuyển động có gia tốc, ta nói có lực tác dụng lên vật.
- Lực là đại lượng vectơ. Vectơ lực có hướng của gia tốc do lực truyền cho vật.
- Khi các lực đồng thời tác dụng gây các gia tốc khử lẫn nhau, các lực gọi là cân bằng nhau.
2.1.1.2. Các định luật Niu-tơn (Newton)
2.1.1.2.1. Định luật I:
r r r r
Fhl = 0 ⇒ a = 0
2.1.1.2.2. Định luật II:

r
r Fhl
a=
m

Đơn vị:

m: (kg)
a: (m/s2)
Fhl: (N)

2.1.1.2.3. Định luật III:
r
r
F21 = −F12
Ghi chú:
• Hệ quy chiếu trong đó các định luật Newton nghiệm đúng gọi là hệ quy chiếu
quán tính.
• Một cách gần đúng, hệ quy chiếu gắn với Trái Đất có thể coi là hệ quy chiếu
quán tính.
2.1.1.3. Khối lượng
- Đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. Khối lượng là đại lượng vô hướng, dương,
cộng được và bất biến đối với mỗi vật (trong phạm vi cơ học cổ điển).
- Đo khối lượng bằng tương tác hay bằng phép cân.
- Khối lượng riêng:
m
D=
(kg/m3)
V
2.1.1.4.CÁC LOẠI LỰC
2.1.1.4.1. Lực hấp dẫn

+ Trường hợp tổng quát:
F =G

m1.m2
r2

( G là hằng số hấp dẫn; G ≈ 6, 68.10

+. Trọng lực:

−11

N .m 2
)
kg 2

P = mg = G

mM
r2

Biểu thức của gia tốc trọng lực:
•

Ở sát mặt đẩt:

g 0 = G.

M
R2

(M: khối lượng Trái Đất)

•

Ở độ cao h từ mặt đẩt:

g =G

M
( R + h) 2

(R: bán kính trái đất.)
2.1.1.4.2. Lực đàn hồi
Hoặc

r
r
F = − kx
r
r
F = −k∆l

r
(k: hệ số đàn hồi hay độ cứng; x , ∆l : độ biến dạng của vật đàn hồi)
2.1.1.4.3. Lực ma sát
+. Lực ma sát trượt (ma sát động):

Fms = µN

+. Lực ma sát nghỉ (ma sát tĩnh):

Ft < µN ; Fms = Ft
Ft ≥ µN ; Fms = µN
(Ft: ngoại lực tiếp tuyến)
2.1.1.4.4. Lực cản của mơi trường
v nhỏ: Fc = k1Sv.
v lớn: Fc = k2Sv2

2.1.1.5. Định luật bảo tồn
động lượng
Đối vớiuurhệuukín
hay uu
còn
gọi là hệ cơ lập thì động lượng của hệ được bảo tồn.
r
r
p1 + p2 + ..... + pn = hằng số
ur
uur
uur
Hay m1 v1 + m 2 v2 + ..... + m n vn = hằng số
2.1.1.6. Con lắc đơn :
Con lắc đơn (con lắc tốn học) gồm một vật nặng có kích thước nhỏ, có
khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây mềm không dãn có chiều dài l
và có khối lượng không đáng kể.
+ Phương trình động lực học
* Các lực tác dụng lê
urn vật
− Trọng lực P
ur
− Phản lực R của dây

* Phương trình chuyển động
(theo đònh luật II Niutơn)
ur ur
r
P + R = ma (1)
Chiếu (1) lên trục Mx tiếp tuyến với quỹ đạo, ta có :
− Psinα = mat {at = s’’
=> −mgsinα = ms’’
s
với α ≤ 10o thì sin α ≈α =
l


g
s=0
(2)
l
Pt (2) được gọi là pt động lực học dao động của con lắc đơn với góc lệch α nhỏ.
g
Đặt : ω2 =
l
2
=> s’’ + ω s = 0
(3)
+Nghiệm của phương trình động lực học của con lắc đơn :
Phương trình : s’’ + ω2s = 0 có nghiệm là phương trình dao động của con lắc đơn.
s = Acos (ωt + ϕ)
hay α = αocos(ωt + ϕ)
+ Chu kỳ − tần số
* Chu kỳ

2π
l
= 2π
T=
ω
g
=> s’’ +

* Tần số
f=

1
1
=
T 2π

g
l

2.1.2. Những kiến thức vật lý cơ bản phần nhiệt học được sử dụng trong các bài
tập thí nghiệm
2.1.2.1. Các định luật chất khí
2.1.2.1.1. Định luật Bơi lơ – Mariốt
+ ĐL: Ở nhệt độ khơng đổi tích của áp suất p và thể tích V của một lượng khí xác định là một hằng số.
pV = const

P
P1
p2
0

V1

V2

V

2.1.2.1.2. Định luật Sác - lơ
+ ĐL: Khi thể tích khơng đổi thì tỉ số giữa áp suất p nhiệt độ tuyệt đối T của một lượng khí xác định
là một hằng số.
p
= const
T

2.1.2.1.3. Định luật Gay – luy - xác
+ ĐL: Khi áp suất khơng đổi thì tỉ số giữa thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T của một lượng khí xác
định là một hằng số.
V
= const
T

2.2. Nội dung cụ thể
2.2.1 Bài tập thí nghiệm 1:
Đề bài :
Từ dụng cụ đã cho là chiếc thước thẳng có độ chia nhỏ nhất đến mm, hãy xác định hệ số
ma sát giữa một dây xích nhỏ và mặt bàn (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí


nghiệm, bảng số liệu cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để
giảm sai số).
Lời giải

• Cơ sở lý thuyết:
Ta đặt xích lên bàn, một phần ở trên bàn và một phần tự do thòng thẳng
xuống thẳng đứng. Điều chỉnh xích sao cho phần tự do là dài nhất mà xích chưa
trượt. Dùng thước đo chiều dài tự do là L1, đo toàn bộ chiều dài của xích là L. Để
xích trượt khỏi bàn thì lực ma sát của phần xích nằm ngang trên bàn phải nhỏ hơn
hoặc bằng trọng lượng xích tự do P1
P

L

1
1
Ta có: Fms ≤ P1 hay kP2 ≤ P1 mà P = L − L từ đó ta tìm được hệ số ma sát giữa xích và
2
1
mặt bàn là

k=

L1
L − L1

• Tiến hành thí nghiệm:
Trước hết ta điều chỉnh bàn sao cho mặt bàn nằm ngang (không để bàn bị dốc, bị
nghiêng). Sau đó ta đặt dây xích lên mặt bàn (một phần ở trên bàn và một phần tự do
thòng thẳng xuống thẳng đứng). sau đó ta điều chỉnh xích sao cho phần tự do là dài nhất
mà xích chưa trượt. Dùng thước đo chiều dài tự do là L1, đo toàn bộ chiều dài của xích
là L. Tiến hành thí nghiệm 5 lần rồi ghi các kết quả vào bảng dưới đây
•Bảng số liệu :
Chiều dài L của dây xích :L=………………. ± ………….mm

∆L1 mm
Lần đo L1(mm)
L1 mm
∆L1 mm
1
2
3
4
5
•Tính sai số của phép đo :
- Giá trị trung bình của hệ số ma sát:
k=

L1
=……………………….( mm)
L − L1

- Tính sai số tương đối của phép đo:
δ=

∆k L.∆L1
∆L
+
= ……………=……….(%)
k L1.( L − L1 ) ( L − L1 )

- Tính sai số tuyệt đối trung bình của hệ số ma sát:
∆k = k .δ =…………………..( mm)
Viết kết quả đo:k= k ± ∆k =………… ± ……..( mm)
•Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:

1. Ta có thể điều chỉnh mặt bàn nằm ngang băng cách dùng thước chiều cao các cạnh
của bàn nếu nền nhà phẳng
2. khi tiến hành thí nghiệm ta nên để dây xích nằm theo đường thẳng song song với mép
bàn
3. Khi tiến hành thí nghiệm tránh để các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng như :Quạt thổi từ
trên xuống, nếu dây xích băng sắt thì tránh để gần nam châm…
4. Vì thước có độ chia nhỏ nhất là mm do đó người đọc kết quả thí nghiệm phải chú ý
đọc chính xác tránh nhầm lẫn.
2.2.2. BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 2:
Đề bài:
Cho các dụng cụ sau:
Một ống thủy tinh thẳng, dài có đường kính trong 2-3mm
Cốc đựng chất lỏng
Một thước có độ chia nhỏ nhất đến mm
Hãy trình bày và giải thích một phương án thí nghiệm để xác định khối
lượng riêng của chất lỏng trên. (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí nghiệm, bảng số
liệu, cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để giảm sai số).
Lời giải:
• Cơ sở lý thuyết:
Nhúng thẳng ống thủy tinh vào chất lỏng, đo chiều cao ban đầu của cột khí
trong ống.
Bịt đầu trên ống, từ từ nâng thẳng đứng ống lên gần đến ngang mặt thoáng
chất lỏng, đo lại chiều cao cột khí.
Xem như trong quá trình di chuyển ống, nhiệt độ cột khí trong ống không
thay đổi. Áp dụng định luật Bôilơ-Mariôt sẽ xác định được khối lượng riêng chất
lỏng ban đầu.
ρ=

pa (h2 − h1 )
gh.h2

Pa: áp suất khí quyển
h: chiều cao cột chất lỏng trong ống thủy tinh so với mặt thoáng của nước trong cốc
h1, h2: chiều cao cột khí trong ống trước và sau khi di chuyển ổng thủy tinh.
• Tiến hành thí nghiệm
Trước tiên ta đặt cốc đựng chất lỏng ở trạng thái cân bằng sau đó nhúng thẳng ống thủy
tinh vào chất lỏng và đo chiều cao ban đầu của cột khí trong ống. Sau đó bịt đầu trên
ống rồi từ từ nâng thẳng đứng ống lên gần đến ngang mặt thoáng chất lỏng, đo lại chiều
cao cột khí.
h2
h1

Tiến hành thí nghiệm 5 lần rồi ghi các kết quả vào bảng dưới đây
• Bảng số liệu :
g = 9,8 ±0,1m/s 2 . Pa=……………….(N/m2)

h


Lần TN
1
2
3
4
5

Đơn vị độ cao là (10-3 m)
∆h

h1
h
∆h
h1

h

∆h1

∆h1

h2

h2

∆h2

∆h2

•.Tính sai số của phép đo:
- Tính giá trị trung bình:
ρ=

pa (h2 − h1 )
=………………….(kg/m3 )
gh.h2

- Tính sai số tương đối của phép đo:
ε=

∆ρ h1 ∆h2
∆g
∆h1
∆h
= .
+
+
+
=…………=……..(%)
ρ h2 h2 − h1 g h2 − h1 h

- Tính sai số tuyệt đối trung bình:
∆ρ = ε .ρ =…….........(kg/m3 )
- Viết kết quả cuối cùng:
ρ = ρ ± ∆ρ = …………. ± ……….(kg/m3 )
Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:
- Trong quá trình nâng ống thủy tinh lên thì ta phải nâng từ từ sao cho co thể coi là
nhiệt độ không đổi và phải bịt kín đầu trên của ống để không có sự trao đổi khí, khi đó
định luật
Bôi Lơ – Mariốt được nghiệm đúng và giảm được sai số.
- Quá trình giữ ống cố định để đọc kết quả thì phải giữ thẳng ống, người đọc kết quả
phải đọc chính xác kết quả đo. Tránh đọc nhầm kết quả.
2.2.3.BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 3:
Đề bài :
Cho lò xo có độ cứng k, Quả cầu rỗng có khối lượng riêng D, một cốc nước có khối
lượng riêng D0. Với dụng cụ là một chiếc thước thẳng có độ chia nhỏ nhất là mm,
Hãy xác định thể tích phần rỗng của quả cầu. (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí
nghiệm, bảng số liệu, cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để
giảm sai số).
Lời giải :

• Cơ sở lý thuyết:
Gọi V là thể tích toàn bộ quả cầu ,V0 là thể tích phần rỗng của quả cầu
Khi treo quả cầu vào lò xo ta có:
p = k .l1 ⇔ (V − V0 ) D.g = k .l1
k .l
⇒ V0 = V − 1 (1)
D.g

Khi treo quả cầu vào lò xo và nhúng vào trong nước
P − FA = k .l2
k (l − l )
⇒ V = 1 2 (2)
D0 .g

Từ (1) và (2) ta có:


⇒ V0 =

k l1 − l2 l1
(
− )
g D0
D

Vậy với dụng cụ đã cho ta hoàn toàn có thể tìm được V0
• Tiến hành thí nghiệm
Trước tiên ta treo quả cầu vào lò xo, đợi quả cầu nằm cân bằng khi đó ta đọc kết quả độ
dãn của lò xo l1 . Sau đó ta tiếp tục tiến hành thí nghiệm treo quả cầu vào lò xo rồi
nhúng toàn bộ quả cầu vào trong nước (chỉ có quả cầu chìm trong nước) khi đó ta đọc

kết quả độ dãn của lò xo l2 .

k

k

m

m

Tiến hành thí nghiệm 5 lần rồi ghi các số liệu vào bảng sau:
• Bảng số liệu

Lần TN L1( m)

L1 ( m)

g= 9,8 ± 0,1(m/s2 )
D=……… …..(kg/m3 )
D0=………….(kg/ m3)
∆L1 ( m) ∆L1 ( m) L2( m)

L 2 ( m)

1
2
3
4
5
• Tính sai số của phép đo:

- Tính giá trị trung bình :
V0 =

k l1 − l2 l1
(
− ) = .................. (m3 )
D
g D0

- Tính sai số tuyệt đối trung bình :
∆V0 =

k .∆l1 1 1
k .∆g l2
l
l
k .∆l2
.|
− |+
.|
− 1 + 1 |+
=………………(m3 )
2
D0 D
D0 D0 D
g
D0 .g
g

- Tính sai số tương đối của phép đo :

ε=

∆V 0
=………………=…………(%)
V0

Viết kết quả của phép đo:
V0 = V0 ± ∆V0 =…………… ± ………( m3)
Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:

∆L 2 ( m

∆L 2 ( m

)

)


- Trong quá trình tiến hành thí nghiệm ta chú ý khi lò xo cân bằng thì mới đọc giá L1,
L2. Và phải đọc chính xác các giá trị.
- Khi tiến hành thí nghiệm ta hạn chế các yếu tố ảnh hưởng khách quan bên ngoài như:
Không để quạt chạy mạnh.
2.2.4. BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 4:
Đề bài :
Giả sử bạn cần phải lấy nước từ vòi để chứa đẩy một bể lớn có dung tích biết trước nhờ
một ống dẫn mềm có đầu cuối là một ống kim loại hình trụ. Bạn muốn biết trước thời
gian hoàn tất cái công việc chán ngất đó. Liệu bạn có thể tính ra thời gian đó không, nếu
bạn chỉ có trong tay một cái thước? (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí nghiệm, bảng
số liệu, cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để giảm sai số).

Lời giải:
• Cơ sơ lý thuyết
Khi hướng vòi nhựa mềm lên cao theo phương thẳng đứng, t a có thể dùng thước đo
được chiều cao h của tia nước. Vận tốc nước chảy ra khỏi miệng vòi được tính theo
công thức v = 2gh
Tích của vận tốc vừa tìm được với diện tích tiết diện ngang của đầu kim loại (đường
kính của đầu kim loại được đo bằng thước) cho lưu lượng Q của nước, tức lượng nước
chảy ra trong một giây:
v

πd 2
Q = vS= 2gh.
4
Bây giờ ta có thể tính được thời gian nước chảy đầy bể, vì thể tích V của nó đã biết
trước:
V
4V
= 2
Q πd 2gh
• Tiến hành thí nghiệm
Trước tiên ta đo đường kính đầu kim loại bằng thước, sau đó ta hướng vòi nhựa mềm
lên cao theo phương thẳng đứng, cho dòng nước chảy ra, đánh dấu rồi đo khoảng cách
h.
t=

h

d

Tiến hành thí nghiệm 5 lần rồi ghi các số liệu vào bảng sau:

• Bảng số liệu :
g= 9,8 ± 0,1(m/s2 )
V=……… …..(m3 )
Lần TN d( m)
1

d ( m)

∆d ( m)

∆d ( m)

h( m)

h ( m)

∆h ( m)

∆h ( m)


2
3
4
5
• Tính sai số của phép đo:
- Tính giá trị trung bình :
V
4V
t= =

Q πd 2 2gh =……………….(s)
- Tính sai số tương đối của phép đo :
∆t ∆π
∆d ∆g ∆h
=
+ 2.
+
+
=……………..=……….(%)
t
π
d 2.g 2.h

ε=

- Tính sai số tuyệt đối trung bình :
∆t = t.ε =…………(s)
- Viết kết quả cuối cùng :
t = t ± ∆t =………. ± ……..(s)
Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:
- Khi đánh dấu để đo độ cao h thì ta phải đánh dấu và đo chính xác, khí điều chỉnh vòi
nước thì ta phải điều chỉnh cho vòi nước thật sự thẳng đứng để giảm sai số.
- Quá trình ta đo đường kính d, ở đây ta dùng thước thẳng do đó khi đo d ta phải xác
định chính xác đường thẳng đo qua tâm ống kim loại.
2.2.5. BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 5:
Đề bài:
Một người muốn xác định khối lượng của một chiếc xuồng mà anh ta đang ở đó. Hỏi
người đó sẽ làm như thế nào nếu trong tay chỉ có một sợi dây thừng, một bút bi nhỏ và
biết số cân nặng của chính mình. (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí nghiệm, bảng
số liệu, cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để giảm sai số).

Lời giải:
• Cơ sở lý thuyết:
Giả sử ràng một người đứng trên mui xuồng cố định. Tổng động lượng của người và
xuồng khi đó bằng không. Sức cản của nước có thể bỏ qua đối với các vận tốc nhỏ, do
đó theo định luật bảo toàn động lượng, tổng này không được thay đổi ngay cả khi người
đó bắt đầu đi về phía đuôi xuồng. Vậy ta có thể viết
m

1

v

1

+m

2

v

2

=0 =>

m

1

v

1

= −m

2

v

2

Dấu "trừ" trong phương trình trên có nghĩa là xuồng dịch chuyển ngược chiều với
người.
Xét về độ lớn:

m

1

v

1

= m

2

v

2

Các chỉ số 1 và 2 là đế kí hiệu các đai lượng đối với người và xuồng tương ứng.
Nhân hai vế phương trình trên với thời gian t cần thiết để người đó đi từ mũi đến đuôi
xuồng, ta được
m
1

v

1

t=m

2

v

2

t =>

m

1

S

1

=

= > m 2 = m1

m

2

S

2

S1
S2

Trong công thức này S1 và S2 là độ dịch chuyển của người và xuồng đối với mặt nước


cố định. Cần nhớ ràng người dịch chuyển đối với xuồng một khoảng cách ℓ.
Ta có liên hệ:

S1=ℓ − S2

Như vậy: m 2 = m1

l − S2
S2

Do đó khi đo chiều dài của xuồng và quãng đường mà nó đã đi, ta có thể tính được khối
lượng m2 của xuồng vì khối lượng của người đã biết.
Vì biểu thức trên chứa t ỉ số của các đoạn ℓ − S2 và S2 cho nên không cần phải biểu diễn
các độ dài trên theo các đơn vị thông dụng, mà ta có thể dùng chiều dài chiếc bút bi

hoặc chiều dài nắp bút bi làm đơn vị dài để xác định xem các đoạn trên gấp nó bao
nhiêu lần.
• Tiến hành thí nghiệm
Trước hết ta đo chiều dài của chiếc xuồng (giá trị l), sau đó ta đo quãng đường S2 mà
xuồng đi được (ở đây ta dùng sợi dây thừng để đo chiều dài),

Trước khi người
Di chuyển

l − s2

S2

Sau khi người di chuyển.

l
tiến hành thí nghiệm 5 lần rồi ghi các số liệu thu được vào bảng sau :
• Bảng số liệu :
±
M
l= ±
Đơ n vị đ o c h i ề u d à i l à
S2
∆S2
Lần TN
S2
1

=………

………

……..(kg)

……..(lần Bút

bi)

gấp số

1
2

lần chiều

dài bút bi)

∆S2


3
4
5
• Tính sai số của phép đo :
- Tính giá trị trung bình :
m 2 = m1

l − S2
=………………….(kg)
S2

- Tính sai số tương đối của phép đo:
ε=

∆m 2 ∆m1
∆l
l − 2.S2
=
+
+ ∆S2 .|
| =……………=……..(%)
m2
m1 | l − S2 |
S2 (l − S2 )

- Tính sai số tuyệt đối trung bình:
∆m 2 = ε.m 2 =……………(kg)
- Viết kết quả đo:
m 2 = m 2 ± ∆m 2 =…………… ± …………(kg)
• Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:
2.2.6. BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 6:
Đề bài:
Hãy tìm một phương pháp cho phép xác định được thể tích của một căn phòng mái
bằng mà trong tay chỉ có một chiếc đồng hồ, một cuộn chỉ và một quả dọi. (Trình bày
cơ sở lý thuyết, trình tự thí nghiệm, bảng số liệu, cách tính sai số và những chú ý trong
quá trình làm thí nghiệm để giảm sai số).
Lời giải:
• Cơ sở lý thuyết:
Khi buộc một quả dọi vào đầu một sợi dây, ta được một con lắc có chiều dài ℓ (Đo bằng
chiều cao của phòng). Khối lượng của sợi dây nhỏ không đáng kể nên ta có thể xem đây

là một con lắc toán học. Khi đó ta có thể dùng công thức tính chu kì T của nó như sau :
l
T = 2π
g
Sau khi dùng đồng hồ xác định được T (chỉ cần đếm số dao động trong một thời gian đủ
dài, rồi chia đại lượng thứ hai cho đại lượng thứ nhất), ta tính được chiều dài ℓ của con
lắc theo công thức trên, đó cũng chính là chiều cao cùa phòng. Còn g có thể tìm trong
các sổ tay tra cứu ứng với khu vực địa lí đang làm thí nghiệm, hoặc đơn giản lấy bằng
9,81m/s2.
Bằng cách tương tự ta có thể xác định được chiêu dài và chiều rộng của căn phòng. Sau
đó nhân ba số tìm được, ta sẽ có thể tích của phòng.


Nếu làm như trên mà chiều của con lắc quá dài hoặc nếu việc xác định chu kì cùa con
lắc không thuận tiện, ta có thể dùng một nửa kích thước bằng cách gập đôi sợi dây lại
(Hoặc lấy 1/4 hoặc 1/8 hoặc 1/16 chiều dài sợi dây để làm con lắc)
• Tiến hành thí nghiệm
Trước hết ta buộc một quả dọi vào đầu một sợi dây để tạo thành con lắc toán học có
chiều dài ℓ1 . Giả sử lấy ℓ1 bằng 1/16 chiều cao của căn phòng. Sau đó ta cho con lắc
dao động trong khoảng từ 20 đến 25 dao động và bấm giờ. Khi đó thu được chu kỳ dao
động của con lắc từ đó tính được chiều dài ℓ1 và suy ra được chiều cao của căn phòng.
Với các cạnh còn lại thì ta làm tương tự như trên.
Mỗi cạnh ta tiến hành thí nghiệm 5 lần và ghi các số liệu thu được vào bảng số liệu sau:

Lần TN
1
2
3
4
5

• Bảng số liệu:
g=9,81 ± 0,01 (m/s2)
Số dao động thực hiện là 25 (có thể lấy 20)
∆t (s)
T (s)
∆T (s)
T (s)

• Tính sai số của phép đo
- Tính giá trị trung bình:
l1 =

T 2 .g
=.................(m)
4.π 2

- Tính sai số tương đối của phép đo
ε=

∆l1
∆T ∆g
∆π
= 2.
+
+ 2.
=..................=.......(%)
π
l1
T

g

- Tính sai số tuyệt đối trung bình:
∆l1 = ε .l1 =...................( m)
- Viết kết quả của phép đo:
l1 = l1 + ∆l1 =.......... ± ........... (m)
Tương tự ta cũng có bảng kết quả đối với các cạnh còn lại của căn phòng
Khi đó ta có các giá trị của chiều cao, chiều dài, chiều rộng lần lượt là:

∆T (s)


l1 = l1 + ∆l1 =.......... ± ........... (m)
l 2 = l 2 + ∆l 2 =.......... ± ........... (m)
l3 = l3 + ∆l3 =.......... ± ........... (m)

- Ta tính được giá trị trung bình của thể tích căn phòng
V = L1.L2 .L3 =..................... (m3)
- Tính sai số tương đối của phép đo:
ε=

∆V ∆L1 ∆L2 ∆L3
=
+
+
=...............=...........(%)
V
L1
L2
L3

- Tính sai số tuyệt đối trung bình:
∆V = ε .V =..................(m3)
- Viết kết quả cuối cùng:
V = V ± ∆V =................... ± ................ (m3)
• Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:
- Trong quá trình tiến hành thí nghiệm ta phải chú ý lấy số dao động đủ lớn để giảm sai
số, tuy nhiên cũng không nên lấy số dao động lớn quá, vì khi đó dao động chưa chắc đã
được duy trì.
- Trong quá trình tiến hành thí nghiệm ta nên hạn chế các yếu tố ảnh hưởng tới lúc đo
chu kỳ như: quạt chạy, gió, người tiến hành thí nghiệm không đứng yên.....
- Vì quá trình bấm đồng hồ do ta chủ động nên để giảm sai số thì ta để cho cho con lắc
thực hiện vài dao động rồi mới đồng hồ.
2.2.7. BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 7:
Đề bài:
Làm thế nào với một chiếc cân nhạy và một chiếc thước bạn có thể xác định được áp
suất trong một quà bóng đá? (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí nghiệm, bảng số
liệu, cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để giảm sai số).
Lời giải:
• Cơ sở lý thuyết:
Tất cả các vật trong không khí đều chịu tác dụng của một lực đẩy có giá trị bằng trọng
lượng của không khí bị chiếm chỗ. Vậy ta có thể viết kết quả cân một quả bóng có áp
suát p dưới dạng sau:
M = M b + Ma - m
trong đó Mb: khối lượng của vetxi (ruột) và vỏ da, M a: khối lượng của không khí
chứa trong quả bóng và m là khối lượng của khống khí bị chiếm chỗ. Ta dễ dàng thấy
ràng nếu bỏ qua thể tích của vetxi và vỏ da (do đó bỏ qua lực đẩv Acsimét tác dụng lên
chúng) thì đối với quả bóng chứa không khí ở áp suất khí quyển, hai số hạng sau của
phương trình trên là bằng nhau và phép cân chỉ cho khối lượng Mb của vỏ da và vetxi.
Vì bơm thực tế không làm thay đổi thể tích V của quả bóng, nên số hạng cuối cùng

cũng như số hạng đầu tiên của vế phải phương trình ở trên là không đổi. Gọi M và M 0
là khối lượng của quả bóng (được xác định bằng cân) ứng với khi được bơm lên tới áp
suất "làm việc" p và khi có áp suất bên trong bằng áp suất khí quyển p 0 . Hiệu M - M0
chia cho thể tích V của quả bóng sẽ cho sự tăng mật độ khối lượng (khối lượng riêng)
của không khí từ tương ứng với áp suất khí quyển p0 đến ở áp suất p cần tìm.
ρ

ρ

0

M − M0
= ρ − ρ0
V


Do thể tích quả bóng không thay đổi khi bơm, nên khối lượng riêng của khí tỷ tỉ
lệ thuận với áp suất:
ρ
p
=
ρ0 p 0
Từ hai phương trình trên suy ra đại lượng cần tìm:
P
P
M − M0
P M − M0
p = 0 ρ = 0 (ρ0 +
) = p0 + 0 .
ρ0

ρ0
V
ρ0
V
Trong biểu thức này, hiệu hai khối lương được xác định bằng cân. thể tích V
được tính sau khi đo đường kính bằng một cái thước (Đo chu vi theo vòng tròn xích đạo
rồi chi cho π). còn po và ρ0 có thể tra trong các sổ tra cứu vé vật lí (cụ thể p o = 1at và ρ0
= l,293kg/m3). Nếu muốn nhận được kết quả chính xác hơn, cần phải tính tới điều là
khối lượng riêng của khí thay đổi với nhiệt độ, tức là thay cho giá trị ρ 0 = l,293kg/m3 ở
0°c cần phải lấy giá trị của ρ0 ở nhiệt độ không khí lúc làm thí nghiệm.
• Tiến hành thí nghiệm
Đầu tiên ta hiệu chỉnh cân cho chính xác (quy chuẩn số “0”), sau đó ta tiến hành cân
khối lượng M0 của quả bóng khi áp suất trong bóng bằng áp suất p0 (trước khi bơm khí
vào trong bóng), sau đó ta bơm khí tới áp suất p nào đó rồi lại cân khối lượng M của
quả bóng. Sau khi tiến hành cân khối lượng xong ta dùng thước dây để đo chu vi C của
quả bóng, từ đó ta tính được thể tích V của quả bóng. Ở đây thể tích V được tính theo
công thức
V=

C3
.
π 2 .6

Tiến hành đo các đại lượng 5 lần rồi ghi các số liệu vào bảng dưới đây.
• Bảng số liệu:
P0 = 1,033.105N/m2
ρ0 = l,293kg/m3
M 0 , ∆M 0 , M , ∆M có đơn vị (kg)
C, ∆C có đơn vị (m)
Lần TN

1
2
3
4
5

C

C

∆C

∆C

M0

M0

∆M 0

• Tính sai số của phép đo:
- Tính thể tích quả cầu:
+ Tính giá trị trung bình:
V=

C3
=........................ (m3)
2
6.π

+ Tính sai số tương đối của phép đo
ε=

∆V
∆C
∆π
= 3.
+ 2.
=..........=..........(%)
π
V
C

+ Tính sai số tuyệt đối trung bình
∆V = ε .V = .............................(m3)
Ta thu được kết quả : V = V ± ∆V = ............ ± .........(m3)

∆M 0

M

M

∆M

∆M


- Tính áp suất của quả bóng:
+ Tính giá trị trung bình:

P M − M0
p = p0 + 0 .
=………………(N/m2 )
ρ0
V
+ Tính sai số tương đối của phép đo:
∆p ∆V
∆M
∆M 0
ε=
=
+
+
=…………….=………..(%)
p
V M − M0 M − M0
+ Tính sai số tuyệt đối trung bình :
∆p = ε.p = ……….( N/m2)
Viết kết quả cuối cùng:
p = p ± ∆p =………. ± …….( N/m2)
• Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:
- Khi cân bóng để giảm sai số do nhầm lẫn thì khi đọc kết quả ta phải đứng thẳng với
kim chỉ giá trị đo để đọc (Với loại cân đồng hồ).
- Khi đo chu vi C của quả bóng ta phải đo sao cho chu vi đó đi qua tâm quả bóng (Đo
chu vi theo vòng tròn xích đạo).
2.2.8. BÀI TẬP THÍ NGHIỆM 8:
Đề bài :
Trình bày phương án thực hành xác định gần đúng hệ số ma sát trượt giữa gỗ và
mặt sàn nhà ngang phẳng với các dụng cụ sau:
+ 01 thước thẳng độ chia nhỏ nhất đến mm.

+ 01 vật rắn là khối gỗ hình hộp chữ nhật có kích thước
20cm x 30cm x 60cm (không được coi là chất điểm đối với sàn nhà)
+ 01 bút viết còn mực. (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí nghiệm, bảng số liệu,
cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để giảm sai số).
Lời giải :
• Cơ sở lý thuyết :
+ Khi tác dụng một lực theo phương ngang lên khúc gỗ đặt trên sàn nhà với kích
thước lớn nhất là chiều cao, thì tuỳ vào điểm đặt của lực mà khúc gỗ có thể trượt trên
sàn hoặc quay quanh trục quay tạm thời đi qua 1 cạnh đáy của khúc gỗ (hình vẽ).
+ Ta có thể tìm được điểm đặt của lực sao cho khúc gỗ có trạng thái trung gian
giữa quay và trượt, khi đó lực ma sát nghỉ chuyển thành lực ma sát trượt.
+ Điều kiện cân bằng của khúc gỗ:
r r r
r r
P + Q + Fms + F = 0 ⇒ P = Q; F = Fms ⇒ F = µN = µQ = µP (1)


Với trục quay qua A: MF = MP ⇔ F.h = P.a/2 (2)
+ Từ (1) và (2) ⇒ µ.P.h = P

a
2

⇒µ=

a
2h

a

(*)

(a và h trong công thức (*) có thể đo được

r

r F
Q

bằng thước thẳng khi làm thí nghiệm)

h

r
Fms

• Trình tự thí nghiệm
+ Đo một bề rộng a thích hợp của khúc gỗ
bằng thước thẳng

A
a/2

r
P

+ Dùng đầu bút (hoặc đầu thước, đầu ngón tay) tác dụng lực theo phương ngang
lên khúc gỗ với điểm tác dụng thấp gần đáy, ban đầu khúc gỗ sẽ trượt trên mặt sàn
+ Dịch chuyển dần điểm tác dụng của lực lên cao dần, khi khúc gỗ bắt đầu lật,
dùng bút đánh dấu điểm đó trên khúc gỗ.

+ Đo chiều cao h của điểm đặt so với mặt sàn.
Tiến hành thí nghiệm 5 lần rồi ghi các số liệu thu được vào bảng số liệu sau:
• Bảng số liệu:
Lần TN

a (m) a (m) ∆a (m) ∆a (m) h (m) h (m)

1
2
3
4
5
• Tính sai số của phép đo:
- Tính giá trị trung bình:
µ=

a
=..................
2.h

- Tính sai số tương đối của phép đo:
ε=

∆µ ∆a ∆h
=
+
=.....................=........(%)
µ
a
h

- Tính sai số tuyệt đối trung bình
∆µ = ε .µ = ........................

∆h (m)

∆h (m)


Viết kết quả cuối cùng
µ = µ ± ∆µ = ....................................

• Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:
+ Sai số gặp phải trong việc tạo ra trạng thái trung gian giữa quay và trượt. Để hạn
chế sai số này cần làm lại thao tác tìm điểm đặt của lực F nhiều lần.
2.2.9. Bài tập thí nghiệm 9 :
Đề bài :
Cho một thanh gỗ thẳng dài có thể quay quanh một trục lắp cố định ở một giá thí
nghiệm, một thước chia tới milimet, một bình hình trụ lớn đựng nước (đã biết khối
lượng riêng của nước), một bình hình trụ đựng dầu hỏa, một lọ nhỏ rỗng, một lọ nhỏ
chứa đầy cát có nắp đậy kín, hai sợi dây. Hãy trình bày một phương án xác định khối
lượng riêng của dầu hỏa. (Trình bày cơ sở lý thuyết, trình tự thí nghiệm, bảng số liệu,
cách tính sai số và những chú ý trong quá trình làm thí nghiệm để giảm sai số).
Lời giải :
l’
l0
• Cơ sở lý thuyết :
Theo hệ thống đòn bẩy ta thấy khi treo lọ
rỗng vào đòn bên phải, treo lọ đầy cát vào
một vị trí ở đòn bên trái sao cho đòn bẩy cân

F
bằng nằm ngang :
Ta có: P0.l0 = P.l
(1)
- Nhúng lọ đựng đầy cát ngập trong nước rồi
tìm vị trí treo nó sao cho đòn bẩy cân bằng:
P
P0
P0.l0 = (P - F).l1
(2)
- Từ (1) và (2): F = P(l1 – l)/l1
Mà F = Dn.V.g
P l1 - l
.
Suy ra: Dn =
g.V l1
- Lặp lại thí nghiệm bằng cách thay nước bằng dầu hỏa, tìm vị trí l 2 treo lọ cát để đòn
bẩy cân bằng.
P l2 - l
.
- Ta có: Dd =
g.V l2
(l2 - l)l1
- Suy ra Dd = Dn .
(l1 - l)l 2
• Trình tự thí nghiệm
Trước tiên ta lắp thanh gỗ vào trục quay để có được một đòn bẩy. Sau đó ta treo lọ rỗng
vào đòn bên phải, treo lọ đầy cát vào một vị trí ở đòn bên trái sao cho đòn bẩy cân bằng
nằm ngang.
Ghi giá trị l.

Tiếp đó ta nhúng lọ đựng đầy cát ngập trong nước rồi tìm vị trí treo nó sao cho đòn bẩy
cân bằng:
Ghi giá trị l’


Ta lại lặp lại thí thí nghiệm bằng cách thay nước bằng dầu hỏa, tìm vị trí l" treo lọ cát để
đòn bẩy cân bằng.
Ghi giá trị l’’
Tiến hành thí nghiệm 5 lần rồi ghi các số liệu thu được vào bảng số liệu sau :
Dnước=………………..(kg/m3)
Các giá trị chiều dài được đo bằng đơn vị (m)
∆l 2
∆l
∆l 1
Lần L
l1
l2
l1
∆l1
l2
∆l 2
l
∆l
TN
1
2
3
4
5
• Tính sai số của phép đo :

- Tính giá trị trung bình :
(l - l)l1
Dd = Dn . 2
=………………………..(kg/ m3)
(l1 - l)l2
- Tính sai số tương đối của phép đo :
1
1
1
1
1
1
∆Dd
−
ε=
= ∆l. |
| + ∆l1.| −
|+ ∆l 2 .| +
|=……………..=………(%)
Dd
l1 - l l 2 - l
l1 l1 - l
l2 l 2 - l
- Tính sai số tuyệt đối trung bình :
∆Dd = ε .Dd =…………..(kg/ m3)
Viết kết quả cuối cùng :
Dd = Dd ± ∆Dd =…………. ± ……..(kg/ m3)
• Những chú ý khi tiến hành thí nghiệm để giảm sai số:
- Vì trong quá trình tiến hành thí nghiệm ta phải tạo thành hệ thống đòn bẩy, do đó ta
phải di chuyển hết sức nhẹ nhàng các vị trí để tìm l, l1 , l2 , tránh làm ảnh hưởng đến

đòn bẩy
- Trong khi đọc các giá trị l, l1 , l2 , ta phải tìm đươc vị trí mà đòn bẩy thực sự cân bằng
khi đó mới giảm được sai số mắc phải.
2.2.10. Bài tập thí nghiệm 10:
Đề bài
Cho các dụng cụ : Ba tấm kính thủy tinh mỏng trong suốt đã biết trước độ dày, một
chậu nước, một vòng đồng, một thước thẳng chia độ nhỏ nhất mm, một lực kế, sợi chỉ.
Trình bày bày một phương án xác định suất căng mặt ngoài của nước. Hãy đánh giá sai
số của phương án đưa ra.
Lời giải
•Cơ sở lý thuyết :
Dùng hiện hiện tượng mao dẫn trong ống nhỏ
Hiện tượng mao dẫn trong ống nhỏ
Trình tự thí nghiệm :
Dùng hai ba tấm kính ghép với nhau thành khe nhỏ như hình vẽ. Đặt khe hẹp này xuống
chậu nước sẽ có hiện tượng mao dẫn xảy ra. Căn cứ vào cân bằng của cột chất lỏng
dâng cao : P = Fc
 VDg = δ L => dlhDg = 2 δ (d+1)
h


 δ=

dlhDg
d +1

• Tiến hành thí nghiệm :
- Đo giá trị l, r bằng thước đo. Tra D, g trong bảng số liệu
- Ghép ba tấm kính như hình vẽ. Đặt xuống chậu nước. Đo độ cao h bằng thước
• Đánh giá sai số :

- Sai số trong thí nghiệm này chủ yếu xuất phát trong quá trình đo độ cao h của cột
nước
- Để giảm sai số này khi đo ta đặt mắt vuông góc, dọc theo bản thủy tinh

PHẦN 3.

KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT.


Trong quá trình công tác giảng dạy, nhóm tác giả chúng tôi đã nhiều năm trực
tiếp tham gia vào công tác bồi dưỡng đội tuyển hoặc làm công tác chuẩn bị các thiết bị
thực hành cho buổi thi thực hành môn vật lý trong kì thi học sinh giỏi Quốc gia. Chúng
tôi luôn xác định cho bản thân là phải thường xuyên rèn luyện, đổi mới phương pháp
cho phù hợp với đối tượng. Chính vì vậy trong chương trình dạy, cần lập chương trình
tổng thể, có tính toàn diện, bao quát được toàn bộ chương trình qua từng chuyên đề để
phát triển khả năng nhận thức, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo trong việc vận
dụng kiến thức lý thuyết vào thực hành, chống học lý thuyết xuông. Việc tăng cường
nội dung bài tập thực nghiệm tạo điều kiện để các em tự lực trong nghiên cứu khoa học,
nhằm mục đích nâng cao chất lượng giảng dạy, ngày càng nhiều học sinh đoạt giải học
sinh giỏi THPT cũng như có nhiều học sinh khi vào trường đại học sẽ thi đỗ vào lớp
chất lượng cao, lớp kỹ sư tài năng.
Để đạt được kết quả cao, hơn ai hết, vai trò của người thầy dẫn dắt và chỉ đạo là
vô cùng quan trọng. Việc chủ động, sáng tạo tích cực của học trò là điều kiện cần thiết.
Hai yếu tố trên tạo ra sự thành công trong việc ứng dụng của chuyên đề.
Việc tổ chức viết sáng kiến kinh nghiệm, giải pháp khoa học giáo dục là một việc
làm cần thiết nhằm nâng cao trình độ nghiệp vụ, chất lượng giáo dục của mỗi giáo viên.
Trên đây là một giải pháp của nhóm giáo viên Vật lý chúng tôi nhằm đáp ứng
việc bồi dưỡng học sinh giỏi toàn diên cả về lý thuyết và thực hành trong chương trình
giáo dục phổ thông và bồi dưỡng học sinh giỏi.Kính mong sự đóng góp chân tình, quý
báu của đồng nghiệp để chuyên đề của chúng tôi được hoàn thiện và áp dụng tốt với

đối tượng học sinh giỏi Vật lý hơn nữa.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn.