Giáo án Bài 7. Đo thời gian

Huy động kiến thức nền và tạo nhu cầu tìm hiểu về việc đo thời gian có sai lệch và cách lấy kết quả đại diện.

HS quan sát tình huống: một nhóm bấm đồng hồ đo cùng một quá trình ba lần được 12 s, 13 s và 11 s. HS trả lời câu hỏi: “Vì sao ba kết quả khác nhau? Nên ghi kết quả nào làm kết quả chính thức?”

HS nêu được: ba kết quả khác nhau do phản xạ khi bấm đồng hồ (bấm muộn, bấm sớm) và ghi nhận nhu cầu tính một giá trị đại diện. HS dự đoán giá trị đại diện là giá trị trung bình $\dfrac{12 + 13 + 11}{3}$; GV dẫn vào bài học.

Nêu được giây là đơn vị SI của thời gian và đồng hồ bấm giây dùng để đo khoảng thời gian giữa hai thời điểm.

HS đọc mục Kiến thức trên trang bài học NeoEdu hoặc trong sách, hoàn thành Phiếu học tập số 1 theo nhóm 4 người. Nhiệm vụ: xác định đơn vị SI của thời gian; nêu chức năng của đồng hồ bấm giây; ghép khái niệm với đặc điểm; chọn đáp án đúng trong hai câu hỏi trắc nghiệm.

Kiến thức HS rút ra:

• Giây (s) là đơn vị SI của thời gian.
• Đồng hồ bấm giây đo khoảng thời gian giữa hai thời điểm (thời điểm bắt đầu và thời điểm kết thúc).
• Đáp án Phiếu 1: Câu 1 chọn B (đơn vị SI của thời gian); Câu 2 chọn C (đo khoảng thời gian giữa hai thời điểm). Ghép: Giây – đơn vị SI của thời gian; Đồng hồ bấm giây – đo khoảng thời gian giữa hai thời điểm.

Giải thích được đo lặp giúp đánh giá dao động do thao tác và lấy kết quả đại diện; tính được thời gian một dao động từ phép đo nhiều dao động.

HS quan sát mô phỏng 3D tương tác “Con lắc dây dài khoảng 1 m” trên trang bài học NeoEdu. GV hướng dẫn: bấm đồng hồ khi quả nặng được thả ở vị trí biên (vạch cam), đếm 10 dao động được 20 s. HS hoàn thành Phiếu học tập số 2: tính thời gian một dao động; đo 6 dao động ba lần (12 s, 13 s, 11 s) và tính trung bình; trả lời câu hỏi vì sao nên đo nhiều dao động và vì sao đo lặp không xoá hết sai số.

Kiến thức HS rút ra:

• Đo lặp là đo nhiều lần rồi lấy kết quả đại diện, giúp đánh giá dao động do thao tác.
• Thời gian một dao động: $\dfrac{20}{10} = 2\,\mathrm{s}$.
• Giá trị trung bình của ba lần đo 12 s, 13 s, 11 s: $\dfrac{12 + 13 + 11}{3} = 12\,\mathrm{s}$.
• Đo nhiều dao động làm sai lệch do bấm đầu và bấm cuối chiếm tỉ lệ nhỏ hơn; biên độ nhỏ và điểm đánh dấu phải nhất quán.
• Đo lặp chỉ giảm một phần sai lệch ngẫu nhiên; phản xạ tay và dụng cụ vẫn ảnh hưởng.

Vận dụng được kiến thức về giây, đồng hồ bấm giây và đo lặp để làm bài tập trắc nghiệm, ghép nối và tính toán; nhận biết và sửa được quan niệm sai.

HS làm các bài tập sau (dùng trên trang bài học NeoEdu hoặc trên bảng phụ):

1. Giây có đặc điểm nào? A. đơn vị của lực; B. đơn vị SI của thời gian; C. đơn vị của khối lượng.
2. Đồng hồ bấm giây có đặc điểm nào? A. chỉ đo giờ trong ngày; B. không cần thao tác khởi động và dừng; C. đo khoảng thời gian giữa hai thời điểm.
3. Ghép khái niệm với đặc điểm: Giây; Đồng hồ bấm giây; Đo lặp.
4. Đo ba lần cho phép khẳng định kết quả hoàn toàn không có sai số. Đúng hay sai?
5. Điền thuật ngữ: “giúp đánh giá dao động do thao tác và lấy kết quả đại diện” mô tả {{1}}.
6. Ba lần đo cùng một quá trình là 12 s, 13 s, 11 s. Giá trị trung bình là bao nhiêu?
7. Đo thời gian 10 dao động của con lắc được 20 s. Tại sao nên đo nhiều dao động?

Đáp án:

1. B (đơn vị SI của thời gian).
2. C (đo khoảng thời gian giữa hai thời điểm).
3. Giây – đơn vị SI của thời gian; Đồng hồ bấm giây – đo khoảng thời gian giữa hai thời điểm; Đo lặp – giúp đánh giá dao động do thao tác và lấy kết quả đại diện.
4. Sai. Đo lặp chỉ giúp đánh giá và giảm một phần sai lệch ngẫu nhiên; phản xạ và dụng cụ vẫn ảnh hưởng.
5. Đo lặp.
6. Tổng 36 s, chia 3 được 12 s. Kết quả vẫn chịu ảnh hưởng phản xạ bấm đồng hồ.
7. Thời gian một dao động là $\dfrac{20}{10} = 2\,\mathrm{s}$. Đo nhiều dao động làm sai lệch bấm đầu và cuối chiếm tỉ lệ nhỏ hơn; biên độ nhỏ và điểm đánh dấu phải nhất quán.

Vận dụng đo lặp và đo nhiều dao động để xác định thời gian một dao động của con lắc thực tế; rèn kĩ năng trình bày kết quả đại diện.

Nhiệm vụ: nhóm dùng dây (khoảng 1 m), quả nặng nhỏ và đồng hồ bấm giây (hoặc đồng hồ trên điện thoại) để tự làm con lắc đơn. Đo thời gian 10 dao động ba lần, tính thời gian một dao động của từng lần và giá trị trung bình. Trả lời câu hỏi: “Vì sao kết quả của các lần đo vẫn khác nhau? Muốn kết quả đáng tin hơn em sẽ làm gì?”

HS nêu được: thời gian một dao động của mỗi lần đo bằng thời gian 10 dao động chia 10; lấy giá trị trung bình làm kết quả đại diện. Lí do khác nhau: phản xạ khi bấm đồng hồ, biên độ dao động không đều, điểm đánh dấu không nhất quán. Cách làm tốt hơn: đo nhiều lần hơn, dùng biên độ nhỏ và nhất quán, bấm đồng hồ đúng vị trí biên.