SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƯNG YÊN
TRƯỜNG THPT DƯƠNG QUẢNG HÀM
---------

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

XỬ LÝ SỐ LIỆU TRONG THỰC HÀNH VẬT LÝ VÀ
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN THỰC NGHIỆM LUYỆN THI
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUỐC GIA

Lĩnh vực : Chuyên môn Vật lý - 04
Người thực hiện : NGUYỄN HUY HOÀNG
Chức vụ : Giáo viên môn Vật lý
Đơn vị: Trường THPT Dương Quảng Hàm


Năm học : 2015 – 2016

BẢN CAM KẾT

I. TÁC GIẢ
Họ và tên: NGUYỄN HUY HOÀNG
Ngày sinh: 25 – 03 - 1981
Giáo viên môn Vật Lý
Đơn vị công tác: Trường THPT Dương Quảng Hàm

II. TÊN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Đề tài “ xử lý số liệu trong thực hành vật lý và phương pháp giải bài toán thực
nghiệm luyện thi THPT QG”


Kinh

Đơn vị công tác :

Trường THPT Dương Quảng Hàm

Chức vụ :

Giáo viên Tổ Lý – Hoá

Trình độ chuyên môn : Đại học Sư phạm
Bộ môn giang dạy :

Vật lý

PHẦN MỞ ĐẦU


1. Lí do chọn đề tài:
Vật lí là một khoa học thực nghiệm, học vật lí trong trường phổ thông là
học tập gắn liền với thực tiễn thông qua các sự vật, hiện tượng vật lí trong thế giới
tự nhiên để giúp HS hiểu biết các quy luật của nó và cùng chung sống với thực tiễn
đời sống xã hội.
Thí nghiệm thực hành (gọi tắt là thí nghiệm) Vật lí trong trường Trung học
phổ thông (THPT) là một trong những mục đích quan trọng giúp học sinh (HS)
hình thành nên những nét nhân cách con người thông qua những kĩ năng khoa học
và các thao tác tư duy logic vật lí, đồng thời qua đó giúp HS hiểu sâu sắc hơn các
khái niệm, hiện tượng vật lí, giải thích được các hiện tượng vật lí đơn giản đang
xảy ra trong thế giới tự nhiên và xung quang chúng ta.
Thí nghiệm Vật lí trong trường THPT giúp HS củng cố và khắc sâu những

với học sinh.
Để từng bước khắc phục những khó khăn đó, đề tài “ cách xử lý số liệu trong
thực hành vật lý và phương pháp giải bài toán thực nghiệm luyện thi THPT QG”
giúp người dạy, người học có thêm thông tin, kiến thức chuẩn bị tốt nhất cho kỳ thi
THPT QG sắp tới.
3

ục đ ch nghiên cứu:
- Về lý thuyết: Nêu rõ ý nghĩa, vai trò của thí nghiệm thực hành, cơ sở vật

lý để đo các đại lượng vật lý. Đưa ra các cơ sở toán học để xử lý kết quả đo các đại
lượng vật lý,tính sai số của các phép đo và cách ghi kết quả đo.
- Về thực nghiệm: Đo đặc, sử lý số liệu trong một số bài thực hành trong
chương trình vật lý THPT. Vận dụng kiến thức được trang bị giải một số bài toán
trong các kỳ thi THPT QG.
Phương pháp nghiên cứu:
- Tìm hiểu, phân tích, tổng hợp các tài liệu về thực hành thí nghiệm cho sinh
viên các trường đại học sư phạm, các trường kỹ thuật, tài liệu hướng dẫn giáo viên
giảng dạy các bài thực hành trong chương trình vật lý THPT.
- Nghiên cứu các câu hỏi về thực hành, vận dụng thực tiễn trong các đề đề
thi tốt nghiệp THPT, thi đại học của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
- Tổng hợp kinh nghiệm giảng dạy, kinh nghiệm ôn thi đại học - cao đẳng
của bản thân trong các năm học.


- Từ học hỏi kinh nghiệm của các đồng nghiệp trong các đợt tập huấn, hội
thảo sinh hoạt tổ nhóm chuyên môn.
- Tổng hợp kết quả bài thi đại học các năm môn Vật lí các lớp của học sinh
lớp 12 trường THPT Dương Quảng Hàm.
5. Đối tượng và thời gi n nghiên cứu:

luôn có mặt ở nhiều khâu khác nhau: làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra


tính đúng đắn của các giả thuyết. Trong phương pháp mô hình, thí nghiệm giúp ta
thu thập các thông tin về đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình.
Ngoài ra, đối với mô hình vật chất điều bắt buộc là người ta phải tiến hành các thí
nghiệm thực sự với nó. Cuối cùng, nhờ những kết quả của các thí nghiệm được tiến
hành trên vật gốc tạo cơ sở để đối chiếu với kết quả thu được từ mô hình, qua đó
để có thể kiểm tra tính đúng đắn của mô hình được xây dựng và chỉ ra giới hạn áp
dụng của nó.

2. TÍNH SAI SỐ VÀ XỬ LÍ SỐ LIỆU:
2.1. Định nghĩ hé o một ại lượng vật lý:
. Phé o trực ti : Đo một đại lượng vật lí có nghĩa là so sánh nó với một
đại lượng cùng loại mà ta chọn làm đơn vị.
Ví dụ : Dùng thước đo chiều dài, dùng đồng hồ đo thời gian, dùng cân đo
khối lượng, .....
b. Phé o gián ti : Trường hợp giá trị của đại lượng cần đo được tính từ
giá trị của các phép đo trực tiếp khác thông qua biểu thức toán học, thì phép đo đó
là phép đo gián tiếp.
Ví dụ : Đo tốc độ trung bình, đo bước sóng của ánh sáng đơn sắc,...
2.2. S i số c

hé

o:

Khi đo một đại lượng vật lí, dù đo trực tiếp hay gián tiếp, bao giờ ta cũng
mắc phải sai số. Người ta chia thành hai loại sai số như sau:
. S i số hệ thống:

n lần ược coi là s i số ngẫu nhiên:

(2)
* S i số ụng cụ ΔA’:
● Mỗi dụng cụ có một độ chính xác nhất định. Nếu dùng dụng cụ này để đo
một đại lượng vật lí nào đó thì đương nhiên sai số nhận được không thể vượt quá


độ chính xác của dụng cụ đó. Nói cách khác, sai số của phép đo không thể nhỏ hơn
sai số dụng cụ.
● Tuy nhiên cũng vì một lí do nào đó, phép đo chỉ được tiến hành một lần
hoặc độ nhạy của dụng cụ đo không cao, kết quả của các lần đo riêng lẻ trùng
nhau. Trong trường hợp đó, ta phải dựa vào độ nhạy của dụng cụ để xác định sai
số. Sai số thường được lấy bằng nửa giá trị của độ chia nhỏ nhất của dụng cụ.
● Khi đo các đại lượng điện bằng các dụng cụ chỉ thị kim, sai số được xác
định theo cấp chính xác của dụng cụ.
Ví dụ: Vôn kế có cấp chính xác là 2. Nếu dùng thang đo 200V để đo hiệu điện thế
thì sai số mắc phải là .
Nếu kim chỉ thị vị trí 150 V thì kết quả đo sẽ là:
● Khi đo các đại lượng điện bằng các đồng hồ đo hiện số, cần phải lựa chọn
thang đo thích hợp.
- Nếu các con số hiển thị trên mặt đồng hồ là ổn định (con số cuối cùng bên phải
không bị thay đổi) thì sai số của phép đo có thể lấy giá trị bằng tích của cấp chính
xác và con số hiển thị.
Ví dụ: đồng hồ hiện số có ghi cấp sai số 1.0% rdg (kí hiệu quốc tế cho dụng cụ đo
hiện số), giá trị điện áp hiển thị trên mặt đồng hồ là: U = 218 V
thì có thể lấy sai số dụng cụ là:
V
Làm tròn số ta có V
• Nếu các con số cuối cùng không hiển thị ổn định (nhảy số), thì sai số của phép


Như vậy, để có kết quả phép đo trực tiếp ta làm như sau:

*V

- Tính giá trị trung bình theo công thức (1)
- Tính các sai số theo công thức (3)
- Kết quả đo được viết như (5)
ụ: Đo đường kính viên bi 4 lần, ta có kết quả sau:

Giá trị trung bình của đường kính viên bi là:
=
Sai số tuyệt đối trung bình tính được là
=
Kết quả:


2.4. Phương há xác ịnh s i số c
hé o gián ti :
) Phương há chung
Giả sử đại lượng cần đo A phụ thuộc vào các đại lượng x, y, z theo hàm số
Trong đó x, y, z là các đại lượng đo trực tiếp và có giá trị
=
=
=
Giá trị trung bình được xác định bằng cách thay thế các giá trị x, y, z vào hàm
trên, nghĩa là = (,,).
1. b) Cách xác ịnh cụ thể
Sai số được tính bằng phương pháp vi phân theo một trong hai cách sau:
Cách 1

= - = = =


1. c) Một số trường hợ ặc biệt:
2. * Sai số tuyệt đối của một tổng hoặc một hiệu bằng tổng sai số tuyệt đối của các
số hạng.
3. F = X + Y - Z thì ∆F = ∆X +∆Y + ∆Z
4. * * Sai số tỷ đối của một tích hoặc một thương bằng tổng sai số tỷ đối của các
thừa số.
5. thì
2.5. Cách vi t k t quả
) Các chữ số có nghĩ
Số chữ số có nghĩa của một số là tất cả các chữ số từ trái sang phải, kể từ số
khác 0 đầu tiên.
Ví dụ:
- Số 3,14 có 3 chữ số có nghĩa là : 3,1,4
- Số có 5 chữ số có nghĩa: 1,4,0,3,0.
- Số 1,6. 10-19 có 2 chữ số có nghĩa: 1, 6.
Số chữ số có nghĩa càng chiều cho biết kết quả sai số càng nhỏ ( độ chính
xác càng cao).
b) Quy tắc làm tròn số
- Nếu chữ số ở hàng bỏ đi có giá trị thì chữ số bên trái nó vẫn giữ nguyên.
Ví dụ:
- Nếu chữ số ở hàng bỏ đi có giá trị 5 thì chữ số bên trái nó tăng thêm một đơn vị
Ví dụ:
c) Cách vi t k t quả
- Sai số tuyệt đối ∆A và sai số trung bình đều được làm tròn theo quy tắc trên


- Khi viết kết quả, giá trị trung bình được làm tròn đến chữ số cùng hàng với chữ

choán đủ trang giấy.
b. Dựng các dấu chữ thập hoặc các hình chữ nhật có tâm là các điểm , và có các
cạnh tương ứng là . Dựng đường bao sai số chứa các hình chữ nhật hoặc các dấu
chữ thập.
c. Đường biểu diễn là một đường cong trơn trong đường bao sai số được vẽ sao
cho nó đi qua hầu hết các hình chữ nhật và các điểm nằm trên hoặc phân bố về hai
phía của đường cong (hình 1).
d. Nếu có điểm nào tách xa khỏi đường cong thì phải kiểm tra lại giá trị đó bằng
thực nghiệm. Nếu vẫn nhận được giá trị cũ thì phải đo thêm các điểm lân cận để
phát hiện ra điểm kì dị
e. Dự đoán phương trình đường cong có thể là tuân theo phương trình nào đó:
- Phương trình đường thẳng y = ax + b
- Phương trình đường bậc 2
- Phương trình của một đa thức
- Dạng y = eax, y = abx
- Dạng y = a/xn
- Dạng y = lnx.
Việc thiết lập phương trình đường cong được thực hiện bằng cách xác định các
hệ số a, b, …n. Các hệ số này sẽ được tính khi làm khớp các phương trình này với
đường cong thực nghiệm
Các phương trình này có thể chuyển thành phương trình đường thẳng bằng
cách đổi biến thích hợp (tuyến tính hóa)


3. CÁC BÀI THỰC HÀNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 12- BAN
CƠ BẢN:
1. Thực hành : Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc
đơn.
2. Thực hành : Đo vận tốc sóng dừng ngang trên đàn hồi.
3. Thực hành : Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có R, L, C mắc nối

ặt

1. Dụng cụ th nghiệm
• Đế ba chân bằng sắt, có hệ vít chỉnh cân bằng.
• Giá đỡ bằng nhôm, cao 75cm, có thanh ngang treo con lắc.
• Thước thẳng dài 700 mm gắn trên giá đỡ.
• Ròng rọc bằng nhựa, đường kính D 5 cm, có khung đỡ trục quay.
• Dây làm bằng sợi tổng hợp, mảnh, không dãn, dài 70 cm.
• Viên bi thép có móc treo.
• Cổng quang điện hồng ngoại, dây nối và giắc cắm 5 chân.
• Đồng hồ đo thời gian hiện số, có hai thang đo 9,999 s và 99,99 s.
• Thanh ke
2. Lắ ặt th nghiệm khảo sát sự hụ thuộc c
chi u ài c con lắc ơn.

chu kỳ

o ộng nhỏ vào

Sơ đồ thí nghiệm được trình bày trên hình 1.1
IV. Ti n hành th nghiệm
* Nối cổng quang điện với cổng A của đồng hồ đếm thời gian hiện số, sử
dụng thang đo ở vị trí 9,999 s. Cắm phích lấy điện của đồng hồ đo thời gian vào nguồn
điện 220V – 50 Hz, bật công-tắc K trên mặt đồng hồ để các chữ số hiển thị trên cửa
sổ Thời gian.
* Sử dụng một viên bi (6) có khối lượng m = 50 g vào đầu dưới của sợi dây
(5). Vặn các vít của đế ba chân, điều chỉnh cho giá đỡ cân bằng thẳng đứng. Đặt
thanh ke (9) áp sát cạnh của giá đỡ tại vị trí (thấp hơn đáy viên bi) ứng với độ dài L
trên thước (3). Quay ròng rọc để thả dần sợi dây cho tới khi đáy của viên bi vừa
tiếp xúc với cạnh ngang của thanh ke. Gọi r là bán kính viên bi, độ dài l của con lắc

1,098

Trung bình

* Lần 2 cho con lắc dao động nhỏ với chiều dài l2 = 40 cm.
Chiều dài của con lắc l = 40 cm
Khối lượng của quả nặng m = 50 g
T1

T2

T3

T4

T5

1,271

1,272

1,270

1,270

1,270

Trung bình




- Quan sát hiện tượng giao thoa của ánh sáng trắng qua khe Y-âng. Hiểu được hai
phương án xác định bước sóng ánh sáng
- Xác định bước sóng của ánh sáng đơn sắc dựa vào hiện tượng giao thoa của ánh
sáng đơn sắc qua khe Y-âng
- Rèn luyện kỹ năng lựa chọn và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm để tạo ra hệ vân
giao thoa
II. Cơ sở l thuy t.
- Khi hai sóng ánh sáng đơn sắc phát ra từ hai nguồn kết hợp giao nhau thì có hiện
tượng giao thoa. Khoảng vân ( khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối
cạnh nhau ) , trong đó là bước sóng của ánh sáng đơn sắc, D là khoảng cách từ khe
Y-âng đến màn quan sát và a là khoảng cách giữa hai khe
Nếu đo được i, D và a thì bước sóng của ánh sáng đơn sắc được xác định theo công
thức


- Vì ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau và khoảng vân
phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng, nên khi hai chùm ánh sáng trắng giao nhau, ta
sẽ quan sát thấy trên màn có nhiều hệ vân giao thoa của các sóng ánh sáng đơn sắc
và chúng không trùng khít nhau
III. Dụng cụ th nghiệm
Bài thực hành này được đưa ra hai phương án thí nghiệm để lựa chọn. Nhiều
trường phổ thông có các thiết bị thí nghiệm phù hợp với phương án 1 (sử đèn laze
bán dẫn), do đó yêu cầu học sinh thực hành theo phương án này. Phương án thí
nghiệm 2 được đưa vào phần đọc thêm. Tuy nhiên, nếu các trường có bộ thí
nghiệm kính giao thoa là một hệ đồng trục dùng nguồn ánh sáng trắng, thì có thể
thực hành theo phương án 2 (được trình bày trong mục IV)
Phương án 1: dùng đèn laze bán dẫn
* Dụng cụ thí nghiệm
- Đèn laze bán dẫn 1 5 mW

3
Tính dùng các công thức:
; , trong đó chỉ số k biểu diễn lần đo thứ k, N là số lần đo (lấy N = 3)
- Đưa ra nhận xét
2) Phần đọc thêm: phương án 2: Sử dụng kính giao thoa là một hệ đồng trục,
nguồn ánh sáng trắng

2 1 Dụng cụ th nghiệm: Kính giao thoa là một hệ đồng trục gồm các bộ phận
sau:
- Nguồn sáng: Đèn pin 3V – 1,5W (1)


- Ống hình trụ L1 chứa các khe gồm
+ Đĩa tròn (2) có khe hẹp S dọc theo đường kính đĩa và được gắn cố định ở
đầu ống
+ Đĩa tròn (3) nằm ở đầu kia của ống, có hai khe S 1, S2 rộng mm, song song
với khe S, cách nhau 0,25 mm. Đĩa (3) được gắn vào mặt phẳng của một thấu kính
hội tụ có tiêu cự bằng khoảng cách từ đĩa (2) tới đĩa (3)
- Ống quan sát hình trụ L2 có đường kính bằng đường kính ống L1, gồm:
+ Kính lúp (5) nằm ở đầu ống, đóng vai trò là một thị kính
+ Màn hứng vân giao thoa (4) là một đĩa trong suốt, có thước chia đến mm
để đo khoảng vân, nằm ở gần tiêu diện của kính lúp. Vị trí của màn hứng vân được
đánh dấu bằng vạch M ở bên ngoài ống L2
Đèn và ống L1 được gắn khít đồng trục trong ống định hướng L3 sao cho dây tóc
bóng đèn nằm song song với các khe. Ở thành ống L3 có khe L nằm trước đĩa tròn
(2) để lắp kính lọc sắc và có vạch đánh dấu vị trí K của hai khe S 1, S2. Ống quan sát
L2 lồng khít trong ống định hướng L3 và có thể dịch chuyển được dọc theo ống L3
để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3) tới màn (4)
- Kính lọc sắc màu đỏ và kính lọc sắc màu xanh
- Thước chia đến milimet

với
kính
lọc sắc

D1

D2

D3

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)