Preview text:
Bài 1:
ĐO KÍCH THƯỚC BẰNG THƯỚC KẸP, PANME, VÀ CẦU KẾ
I. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
1. Về kỹ năng thực hành: Làm quen, sử dụng thành thạo và đọc chính xác các
dụng cụ đo độ dài cơ học thông dụng trong vật lý và kỹ thuật: Thước kẹp (Vernier
Caliper), Panme (Micrometer) và Cầu kế (Spherometer).
2. Về xử lý số liệu: Nắm vững phương pháp tính sai số trong phép đo trực tiếp và
gián tiếp. Biết cách quy tròn số và viết kết quả đo theo chuẩn khoa học.
3. Về tư duy vật lý: Hiểu được nguyên lý cấu tạo của các du xích và nguyên lý hình
học cầu để xác định các đại lượng vật lý.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGUYÊN LÝ PHÉP ĐO
1. Thước kẹp (Vernier Caliper)
• Nguyên lý: Thước kẹp cho phép đo chính xác nhờ sự chênh lệch khoảng cách
chia giữa thước chính và du xích (thước phụ).
• Độ chia nhỏ nhất (ĐCNN): Nếu du xích có N độ chia bằng (N-1) độ chia của
thước chính (giá trị a), thì độ chính xác của thước là: Δ = a / n
• Công thức đo: Kết quả đo L được xác định bằng:
L = m . a + L . Δ Trong đó:
• m: Số vạch nguyên trên thước chính nằm trước vạch 0 của du xích.
• n: Vạch thứ n của du xích trùng khít với một vạch bất kỳ trên thước chính.
2. Panme (Micrometer Screw Gauge)
• Nguyên lý: Dựa trên sự biến đổi chuyển động quay của vít vi cấp thành chuyển động tịnh tiến.
• Cấu tạo: Khi quay thước du 1 vòng, trục thước tiến được một đoạn bằng bước
ren h (thường là 0.5 mm). Thước du được chia thành N vạch (thường là 50 vạch).
• Độ chính xác: Δ = 𝒉 = 𝟎.𝟓 = 0.01 𝑚𝑚 𝒏 𝟓𝟎 • Công thức đo:
L = K + m . Δ
Trong đó: K là phần milimet (và nửa milimet) trên thước chính, m là giá trị
trên thước du trùng với đường chuẩn.
3. Cầu kế (Spherometer)
• Nguyên lý: Dụng cụ chuyên dụng để đo bán kính cong R của mặt cầu dựa trên tính chất hình học.
• Công thức thực nghiệm: Giả sử 3 chân của cầu kế tạo thành tam giác đều
cạnh a, nội tiếp đường tròn bán kính r. Độ chênh lệch chiều cao giữa đỉnh chỏm
cầu và mặt phẳng chân đế là h. Bán kính cong R được tính theo công thức:
R = 𝒓𝟐 +𝒉𝟐 𝟐𝒉
Với: r = 𝒂 (nếu đo cạnh tam giác) hoặc đo trực tiếp r bằng thước kẹp. √𝟑
III. PHƯƠNG PHÁP TÍNH SAI SỐ
• Đối với mỗi đại lượng đo trực tiếp x (như chiều dài, đường kính, độ cao...),
ta thực hiện đo n lần (
1. Giá trị trung bình: 𝑥
𝑥̅ = 1+𝑥2+⋯+𝑥𝑛) 𝑛
2. Sai số tuyệt đối của từng lần đo: Δ𝑥𝑖 = |𝑥̅ − 𝑥𝑖|
3. Sai số ngẫu nhiên tuyết đối: ∑ Δ𝑥 ∆ ̅̅𝑥 ̅̅ = 𝑖 𝑛
4. Sai số tuyệt đối của phép đo: ∆𝑋 = Δ𝑋 = ∆̅𝑥 ̅̅̅ + Δ𝑑𝑐
5. Kết quả cuối cùng: 𝑋 = 𝑥̅ ± Δ𝑋
1. KHẢO SÁT BẰNG THƯỚC KẸP
Bảng 1: Kết quả đo khối trụ
Đường kính mặt đáy Chiều cao Lần đo 𝐝𝐢 ∆𝐝𝐢 𝒉𝒊 ∆𝒉𝒊 1 2 3 4 5 TB
• Nêu nhận xét và đánh giá kết quả đo được: Kết quả thực nghiệm cho thấy
phép đo đường kính có độ ổn định cao và sai số nhỏ, trong khi phép đo chiều
cao kém tin cậy hơn do xuất hiện giá trị bất thường ở lần đo thứ 5 (100,1 mm)
lệch hẳn so với các lần trước; nguyên nhân chủ yếu là do bề mặt khối trụ
không phẳng đều (hai đáy không song song) hoặc thao tác đặt thước bị lệch
trục, dẫn đến sai số ngẫu nhiên lớn ở kích thước này.
Bảng 2: Kết quả đo khối chữ nhật Dài Rộng Cao Lần đo 𝑎𝑖 ∆𝑎𝑖 𝑏𝑖 ∆𝑏𝑖 𝑐𝑖 ∆𝑐𝑖 1 2 3 4 5 TB
• Nhận xét và đánh giá về kết quả đo được: Kết quả đo đường kính có độ ổn
định và chính xác cao, trái lại phép đo chiều cao kém tin cậy do tồn tại sai
số thô ở lần đo thứ 5 (100,1 mm); nguyên nhân có thể do bề mặt vật mẫu
không phẳng đều hoặc thao tác đặt thước chưa vuông góc. 2. CẦU KẾ
Bảng 3: Xác định bán kính cong
Độ chính xác của đồng hồ micrômét
Bán kính vòng tròn ngoại tiếp tam giác đều C1C2C3: r = …….± …… mm Lần đo 𝒉𝒊 ( mm ) ∆𝒉𝒊 ( mm ) 1 2 3 4 5 TB
- Sử dụng công thức : 𝑹
̅ = 𝒓̅𝟐 +𝒉̅𝟐 𝟐𝒉
- Tính sai số Δ𝑅̅̅ của R bằng phương pháp tính sai số của đại lượng đo gián tiếp. R= ± 𝑚𝑚
- Nhận xét và đánh giá kết quả đo được: Các kết quả đo độ chênh lệch (ℎ) có độ
phân tán lớn (từ 6,10 đến 6,29 mm). Sai số ngẫu nhiên giữa các lần đo (0,05∼0,11
mm) lớn hơn nhiều so với độ nhạy của dụng cụ (0,01mm). Nguyên nhân chính là do
hạn chế về cảm giác chủ quan của người đo trong việc xác định chính xác thời điểm
đầu kim tiếp xúc với mặt cong, dẫn đến lực vặn kim không đều giữa các lần đo. 3. PANME
Bảng 4: Đo độ dày bản mỏng và đường kính sợi dây Bản 1 Bản 2 Sợi dây Lần đo 𝒉𝒊 ∆𝒉𝒊 ( mm ) 𝒉𝒊 ∆𝒉𝒊 ( mm ) 𝐝𝐢 ∆𝐝𝐢 1 2 3 4 5 6
