SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HƢNG YÊN
TRƢỜNG THPT DƢƠNG QUẢNG HÀM
---------

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

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

Lĩnh vực : Chuyên môn Vật lý - 04
Ngƣời thực hiện : NGUYỄN HUY HOÀNG
Chức vụ : Giáo viên môn Vật lý
Đơn vị: Trƣờng THPT Dƣơng 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

khó khăn đối 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 Mục đ ch nghiên cứu:
- Về lý thuyết: Nêu r 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.
4 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 tƣợng và thời gi n nghiên cứu:


- Đề tài được áp dụng với học sinh khối 12 Trường THPT Dương Quảng
Hàm
- Thực hiện đề tài từ năm học 2015 – 2016

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 phép o một ại lƣợng vật lý:
. Phép o trực ti p: 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. Phép o gián ti p: 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 củ phép 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:
Sai số hệ thống xuất hiện do sai sót của dụng cụ đo hoặc do phương pháp
lí thuyết chưa hoàn chỉnh, chưa tính đến các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả đo.
Sai số hệ thống thường làm cho kết quả đo lệch về một phía so với giá trị thực
của đại lượng cần đo. Sai số hệ thống có thể loại trừ được bằng cách kiểm tra,
điều chỉnh lại các dụng cụ đo, hoàn chỉnh phương pháp lí thuyết đo, hoặc đưa
vào các số hiệu chỉnh.
b. S i số ngẫu nhiên:

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 đo phải kể thêm sai số ngẫu nhiên trong khi đo.
Ví dụ: khi đọc giá trị hiển thị của điện áp bằng đồng hồ nêu trên, con số
cuối cùng không ổn định (nhảy số): 215 V, 216 V, 217 V, 218 V, 219 V (số
hàng đơn vị không ổn định). Trong trường hợp này lấy giá trị trung bình U =
217 V. Sai số phép đo cần phải kể thêm sai số ngẫu nhiên trong quá trình đo V.
Do vậy:
V
Chú ý:
• Nhiều loại đồng hồ hiện số có độ chính các cao, do đó sai số phép đo chỉ
cần chú ý tới thành phần sai số ngẫu nhiên.

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
Cách này sử dụng thuận tiện khi hàm là một tổng hay một hiệu (không
thể lấy logarit dễ dàng). Cách này gồm các bước sau:
a. Tính vi phân toàn phần của hàm, sau đó gộp các số hạng có chứa vi phân của
cùng một biến số.
b. Lấy giá trị tuyệt đối của các biểu thức đứng trước dấu vi phân d và thay dấu
vi phân d bằng dấu . Ta thu được .
c. Tính sai số tỉ đối (nếu cần).
Ví dụ: Một vật ném xiên góc có độ cao
Trong đó:

Ta có:

= ...
=
Sử dụng quy ước viết kết quả ở IV ta có:
Cách 2
Sử dụng thuận tiện khi hàm là dạng tích, thương, lũy thừa.... Cách này
cho phép tính sai số tỉ đối, gồm các bước:
a. Lấy logarit cơ số e của hàm


b. Tính vi phân toàn phần hàm ln = ln , sau đó gộp các số hạng có chưa vi phân
của cùng một biến số.

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 số có nghĩa của sai số tuyệt đối.
Ví dụ:
Không thể viết
mà phải viết
hoặc là ta tính
Ta có thể viết

. Nếu sai số lấy đến 1 chữ số có nghĩa thì

Chú ý rằng khi viết kết quả cuối cùng, sai số toàn phần sẽ bằng tổng sai số
ngẫu nhiên và sai số hệ thống:
Ví dụ: Khi dùng thước kẹp để đo đường kính một sợi dây nhỏ, giả sử ta đo 5
lần, sai số ngẫu nhiên tính được là . Thước kẹp có độ chính xác thì sai số toàn
phần sẽ là .


Nếu sai số ngẫu nhiên nhỏ hơn sai số hệ thống thì ta bỏ qua sai số ngẫu
nhiên đó (vì không thể đo được kết quả chính xác hơn cả cấp chính xác của
dụng cụ đo). Trong trường hợp phép đo chỉ thực hiện một lần thì sai số toàn
phần được lấy chính là sai số hệ thống (do dụng cụ đo).
2.6. Xử l số liệu và biểu diễn k t quả bằng ồ thị
Trong nhiều trường hợp kết quả thí nghiệm được biểu diễn bằng đồ thị là rất
thuận lợi, vì đồ thị có thể cho thấy sự phụ thuộc của một đại lượng y vào đại

cách đổi biến thích hợp (tuyến tính hóa)

3. CÁC BÀI THỰC HÀNH TRONG CHƢƠNG 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
tiếp.
4. Thực hành : Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa.
Trong khuôn khổ của đề tài tôi xin trình bày về hai thí nghiệm thực hành có
kinh nghiệm dạy nhiều lần trong chương trình vật lý THPT.
II. THỰC NGHIỆM.
Bài thực hành
XÁC ĐỊNH CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN
VÀ ĐO GIA TỐC TRỌNG TRƢỜNG
I. Mục

ch

- Khảo sát ảnh hưởng ộ dài củ dây treo đối với chu kì d o ộng của con lắc
đơn.


- Xác định gi tốc trọng trƣờng g tại nơi làm thí nghiệm bằng con lắc
II. L thuy t
- Con lắc đơn gồm một vật nặng có kích thước nhỏ, khối lượng m, được
treo ở đầu một sợi dây mềm không dãn có độ dài l và có khối lượng không đáng
kể.
- Với các dao động nhỏ thì con lắc đơn dao động với chu kỳ :

Dưới đay là bảng kết quả thực hành của một học sinh lớp 12 A8 – trường
THPT Dương Quảng Hàm năm học 2015 – 2016:
* Lần 1 cho con lắc dao động nhỏ với chiều dài l1 = 30 cm.
Sau vài dao động, bấm nút RESET trên mặt đồng hồ đo thời gian hiện số
để xác định chu kỳ dao động nhỏ của con lắc đơn. Ghi 5 giá trị đo được với
chiều dài l1 vào bảng số liệu :
Chiều dài của con lắc l = 30 cm
Khối lượng của quả nặng m = 50 g
T1

T2

T3

T4

T5

1,100

1,100

1,099

1,101

1,098

Trung bình



T2

T3

T4

T5

1,416

1,416

1,414

1,418

1,416

Trung bình

Bài thực hành
XÁC ĐỊNH BƢỚC SÓNG ÁNH SÁNG
I. Mục

ch

- 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

IV. Các bƣớc ti n hành th nghiệm
1) Phương án 1: dùng đèn laze bán dẫn
Tìm hiểu kĩ cấu tạo của hệ đồng trục này.
a Bước 1 Cố định đèn laze và tấm chứa khe Y-âng lên giá đỡ
- Nối đèn vào nguồn điện xoay chiều 220V và điều chỉnh tấm chứa khe Y-âng
sao cho chùm tia laze phát ra từ đèn chiếu đều vào khe Y-âng kép.


- Đặt màn hứng vân song song và cách tấm chứa khe Y-âng kép khoảng 1m để
làm xuất hiện trên màn hệ vân giao thoa r nét.
- Dùng thước đo khoảng cách D1 từ khe Y-âng tới màn và khoảng cách l1 giữa 6
vân sáng hoặc 6 vân tối liên tiếp. Điền các giá trị D1, l1 vào bảng số liệu 1.
Tính, ghi vào bảng số liệu khoảng vân và bước sóng ánh sáng laze theo công
thức
b Bước 2 Lặp lại bước thí nghiệm trên ứng với hai giá trị D lớn hơn D 1 bằng
cách dịch chuyển màn hứng vân giao thoa
- Tính , ghi các kết quả thu được vào bảng số liệu 1
Bảng 1: Xác định bước sóng ánh sáng laze
Lần thí
nghiệm

D (mm)

l (mm)

1
2
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)

- Đặt kính lọc sắc màu đỏ vào khe L và bật công tắc đèn pin
- Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5) và xoay nhẹ ống quan sát L2
sao cho các vạch chia trên thước ở màn (4) song song với các vân giao thoa.
- Dịch chuyển ống L2 ( kéo ra hoặc đẩy vào ) tới khi điểm giữa của tất cả các
vân sáng hoặc tất cả các vân tối trùng với các vạch chia trên thước. Khi đó
khoảng vân i = 0,1mm


- Dùng thước đo khoảng cách D1 = KM từ khe Y-âng tới màn và ghi vào bảng
số liệu 2
- Xê dịch ống quan sát L2 hai lần để tìm vị trí của màn mà ta cho rằng các vạch
chia trên thước ở màn trùng với điểm giữa của các vân sáng hoặc các vân tối.
Dùng thước đo D2, D3 tương ứng và ghi vào bảng số liệu 2.
Bước 2 Xác định bước sóng của ánh sáng xanh.
- Lặp lại các bước thí nghiệm trên với kính lọc sắc màu xanh
- Các số liệu thí nghiệm xác định bước sóng của ánh sáng đỏ và bước sóng của
ánh sáng xanh đều đưa vào bảng số liệu 2
Lấy a = 0,250mm 0,005mm; i = 0,100mm 0,005mm
Bảng 2: Số liệu thí nghiệm dùng kính giao thoa là một hệ đồng trục
Lần thí
nghiệm

D1

D2

D3

(mm)


- Mô tả hệ vân giao thoa của hai chùm ánh sáng trắng và giải thích kết quả quan
sát được
- Mô tả sự thay đổi của hệ vân sau khi thay đổi D
V. Các v n

cần chú ý

1 Chú ý dùng đèn laze bán dẫn
- Không được nhìn trực tiếp vào đèn laze vì dễ hỏng mắt
- Hệ vân giao thoa được quan sát trực tiếp trên màn hình mà không cần phải
quan sát qua thị kính.
2 Chú ý dùng k nh giao thoa là một hệ đồng trục, nguồn ánh sáng trắng:
(Đối với phần đọc thêm thuộc phương án 2)
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 L 3 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). Để đảm bảo
sự đồng trục trong quá trình làm thí nghiệm, ống định hướng L3 cần được giữ cố
định, điều chỉnh ống L2 sao cho các vạch chia của thước trên màn (4) có phương
thẳng đứng (mặt phẳng của màn (4) song song với mặt phẳng của hai khe S 1,
S2).
- Sai số của kết quả thí nghiệm phụ thuộc rất nhiều vào kĩ năng thí nghiệm, vào
thị lực khi quan sát vân giao thoa. Hãy điều chỉnh sao cho hệ vân to và r tới khi
điểm giữa của tất cả các vân sáng hoặc tất cả các vân tối trùng với các vạch chia
trên thước. Khi đó khoảng vân i = 0,1mm thì hãy đo khoảng cách D
IV. HỆ THỐNG BÀI TẬP SỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC HÀNH VÀ PHƢƠNG
PHÁP GIẢI.
Bài toán 1 : XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ CỦA ĐẠI LƢỢNG VẬT LÝ SỬ DỤNG
PHÉP ĐO TRỰC TIẾP.