LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 10·10 / 2026

DL · 0740 phút

Sai số của phép đo gián tiếp

Cộng sai số, đo g

Cần học trướcDL · 06 · Sai số của phép đo trực tiếp

Mục tiêu

  • Tính sai số của đại lượng suy ra từ phép cộng, trừ, nhân, chia, luỹ thừa của các đại lượng đo trực tiếp.
  • Viết kết quả phép đo gián tiếp đúng quy tắc chữ số có nghĩa.
  • Chỉ ra đại lượng nào đóng góp nhiều sai số nhất để cải tiến thí nghiệm (ví dụ đo gg).

Khởi động

Em đo cạnh một tấm bìa hình chữ nhật: a=(20,0±0,1) cma = (20{,}0\pm0{,}1)\ \text{cm}, b=(10,0±0,1) cmb = (10{,}0\pm0{,}1)\ \text{cm}. Diện tích 200 cm2200\ \text{cm}^2 tính ra rồi, nhưng nó "chắc" đến mức nào? Cạnh ngắn bb sai 1%1\%, cạnh dài aa chỉ sai 0,5%0{,}5\%; vậy diện tích sai bao nhiêu phần trăm, và cạnh nào đáng đo kĩ hơn?

S ± ΔSa ± Δab ± Δb

01Kiến thức cần nhớ

1. Phép đo gián tiếp

Đại lượng FF tính từ các đại lượng đo trực tiếp A,B,C,…A, B, C,\dots qua công thức. Sai số của A,B,CA, B, C lan sang FF. Ta dùng các quy tắc sau (cách xấp xỉ trong chương trình phổ thông, lấy trường hợp sai số lớn nhất).

Cách nhớ: cộng/trừ thì cộng sai số tuyệt đối; nhân/chia thì cộng sai số tỉ đối; luỹ thừa nn thì nhân nn.

2. Vì sao hiệu hai số gần nhau rất "tệ"?

Hai chiều dài 50,0±0,250{,}0\pm0{,}2 và 48,0±0,248{,}0\pm0{,}2 có hiệu 2,02{,}0 với Δ=0,4\Delta = 0{,}4, tức δ=20%\delta = 20\%: mỗi số sai 0,4%0{,}4\% nhưng hiệu sai tới 20%20\%. Nên tránh đo hiệu của hai số gần nhau.

3. Hình dung bằng hình chữ nhật

Hình chữ nhật cạnh a±Δaa\pm\Delta a, b±Δbb\pm\Delta b: diện tích có thể từ (a−Δa)(b−Δb)(a-\Delta a)(b-\Delta b) đến (a+Δa)(b+Δb)(a+\Delta a)(b+\Delta b); phần chênh chính là sai số của diện tích, gồm hai dải mỏng cạnh dài, cạnh ngắn (và một góc nhỏ bỏ qua).

Tương tácDiện tích có sai số
a = 20 ± 0,1S = 200b = 10 ± 0,1 (sai số vẽ phóng đại ×10)
δa0,5%δb1%δS1,5%

Đổi a, b và sai số Δa, Δb. Hai hình nét đứt là kích thước nhỏ nhất và lớn nhất. Cột cho thấy δS = δa + δb: cạnh ngắn hơn đóng góp nhiều hơn.

4. Đo gia tốc rơi tự do gg

Thả vật rơi từ độ cao hh, đo thời gian rơi tt: từ h=12gt2h = \tfrac12gt^2 có g=2ht2g = \dfrac{2h}{t^2}. Vì tt bị bình phương, sai số tỉ đối của tt đóng góp gấp đôi:

δg=δh+2 δt.\delta g = \delta h + 2\,\delta t.

Con lắc đơn: g=4π2lT2g = \dfrac{4\pi^2 l}{T^2}, cũng δg=δl+2 δT\delta g = \delta l + 2\,\delta T.

Tương tácĐo g bằng rơi tự do
hδh = 0,08%2δt = 2,02%δg = 2,1%nhiều sai số nhất: t

Đổi h, t và sai số của chúng. Cột 2δt thường lớn hơn nhiều so với δh vì t bị bình phương: muốn đo g chính xác hơn, hãy cải tiến phép đo thời gian.

02Tóm tắt

Phép tínhQuy tắc
A±BA\pm BΔF=ΔA+ΔB\Delta F=\Delta A+\Delta B
A⋅BA\cdot B, A/BA/BδF=δA+δB\delta F=\delta A+\delta B
AnA^nδF=n δA\delta F=n\,\delta A
kAkAΔF=kΔA\Delta F=k\Delta A, δ\delta giữ nguyên
CuốiΔF=δF⋅Fˉ\Delta F=\delta F\cdot\bar F, làm tròn

03Mở rộng

Quy tắc cộng sai số là ước lượng "xấu nhất". Khi sai số độc lập, thống kê cho thấy chúng cộng theo bình phương: δF=δA2+δB2\delta F = \sqrt{\delta A^2+\delta B^2}, nhỏ hơn. Chương trình phổ thông dùng bản đơn giản để dễ tính tay.

Tiếp theoPhương pháp →