Đề cương chi tiết học phần Vật lý 1 | Vật lý đại cương 1 | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Học phần Vật lý 1 trang bị cho người học các kiến thức vật lý cơ bản liên quan đến chuyển động cơ học của các vật vĩ mô và các hiện tượng về nhiệt của vật chất; Lý thuyết sai số và các kỹ năng vận dụng lý thuyết vào thực hành thí nghiệm. Từ đó giúp người học phát triển khả năng tư duy, phân tích, lập luận, phân loại các hiện tượng vật lý liên quan đến Cơ học, Nhiệt học, và giải thích chúng; Các kỹ năng đo đạc, phân tích số liệu. Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Vật lý đại cương 1 (HUS) 10 tài liệu
Trường: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 0.9 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 1 -
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN
(Trình độ đào tạo: Đại học) Tên học phần:
Tên tiếng Việt: VẬT LÝ 1 Tên tiếng Anh: PHYSICS 1 Mã học phần:
Nhóm ngành/ngành: KỸ THUẬT
1. Thông tin chung về học phần Học phần: ☒ Bắt buộc ☐ Tự chọn
Thuộc khối kiến thức hoặc kỹ năng ☒ Giáo dục đại cương ☐ Giáo dục chuyên nghiệp ☐ Kiến thức bổ trợ
☐ Đồ án/Khóa luận tốt nghiệp Bộ môn (Khoa phụ trách)
Bộ môn Vật lý (Khoa KHCB) Thuộc CTĐT Số tín chỉ: 3 (2,5; 0,5; 6) Tổng số tiết tín chỉ - Số tiết lý thuyết: 37,5 - Số tiết thực hành: 15 - Số tiết tự học: 90 Số bài kiểm tra: 1,0 Học phần tiên quyết: Không Học phần học trước: Không Học phần song hành: Đại số tuyến tính
- Các yêu cầu về cơ sở vật chất đối với học phần: Các bộ thí nghiệm cơ học, nhiệt học
(Phòng thí nghiệm thực hành Vật lý đại cương).
2. Mô tả chung về học phần
Học phần Vật lý 1 trang bị cho người học các kiến thức vật lý cơ bản liên quan
đến chuyển động cơ học của các vật vĩ mô và các hiện tượng về nhiệt của vật chất; Lý
thuyết sai số và các kỹ năng vận dụng lý thuyết vào thực hành thí nghiệm. Từ đó giúp
người học phát triển khả năng tư duy, phân tích, lập luận, phân loại các hiện tượng vật
lý liên quan đến Cơ học, Nhiệt học, và giải thích chúng; Các kỹ năng đo đạc, phân tích
số liệu. Thêm nữa, người học được rèn luyện và phát triển các kỹ năng và phẩm chất
cá nhân; các kỹ năng làm việc việc nhóm.
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 2 -
3. Thông tin chung về giảng viên
STT Học hàm, học vị, họ và tên Số điện thoại Địa chỉ E-mail Ghi chú liên hệ tu.nguyen@phenikaa- 1 TS. Nguyễn Tư 0977110167 uni.edu.vn Phụ trách loi.duongvan@phenika 2 TS. Dương Văn Lợi 0982342904 Tham gia a-uni.edu.vn trung.doquang@phenik 3 TS. Đỗ Quang Trung 0936182996 Tham gia aa-uni.edu.vn hoa.nghiemthiminh@ph 4
TS. Nghiêm Thị Minh Hòa 0342718913 Tham gia enikaa-uni.edu.vn tan.ngohai@phenikaa- 5 TS. Ngô Hải Tân 0969608401 Tham gia uni.edu.vn tuan.duonganh@phenik 6 TS. Dương Anh Tuấn 0906030096 Tham gia aa-uni.edu.vn
4. Mục tiêu học phần Mục tiêu (MT)
Miêu tả (mức độ tổng quát) CĐR của CTĐT cấp độ 2
Trang bị các kiến thức cơ bản về Cơ học cổ điển; Nhiệt học; Lý
MT1 thuyết sai số, kỹ năng vận dụng lý thuyết đã học vào thực hành thí 1.1
nghiệm vật lý phần Cơ – Nhiệt.
5. Chuẩn đầu ra học phần Mức độ CĐR môn học giảng dạy (CĐR)
Miêu tả (mức độ chi tiết) CĐR của CTĐT cấp độ 3 (I, T, U)
Vận dụng những kiến thức đã học để thực hiện CĐR1.1
các bài thí nghiệm, giải bài tập và các bài toán 1.1.1 T
thực tế trong kỹ thuật và đời sống. 6. Tài liệu học tập
- Tài liệu/giáo trình chính:
[1] Lương Duyên Bình (2008), Vật lý đại cương, tập 1, NXBGD.
[2] Lương Duyên Bình (2009), Bài tập Vật lý đại cương, tập 1, NXBGD.
[3] Bộ môn Vật lý – Trường Đại học PHENIKAA (2020), Hướng dẫn thực hành thí
nghiệm Vật lý đại cương, tài liệu giảng dạy.
[4] Randall D. Knight (2017), Physics for Scientists and Engineers: A Strategic
Approach with Modern Physics, 4th Edition, California Polytechnic State University-
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 3 -
San Luis Obispo, ISBN-13:9780133942651.
- Tài liệu tham khảo:
[5] D. Halliday, R. Resmick & J. Walker (2006), Cơ sở Vật lý (Fundamentals of
Physics), tập 1, tập 2, tập 3; NXBGD.
7. Đánh giá kết quả học tập - Thang điểm: 10.
- Các thành phần đánh giá: Trọng Điểm tối Trọng Thành số tính CĐR đa của số á đ nh ph ứ Tiêu chí ần đánh điểm Bài đánh giá Hình th c được CĐR trong giá theo giá h đánh giá đánh giá ọc đánh giá lần đánh CĐR phần giá (%) CC.1. Điểm 5%
danh có mặt - Điểm danh - Rubric R1 10 CC. Đánh trên lớp giá chuyên CC.2. Phát c Theo đáp án ần 5% bi ểu, thảo - V ấn đáp và thang 10 luận trên lớp. chấm Theo đáp án 20% B1. Bài kiểm - T l ự uận và thang CĐR1.1 10 20% ĐQT. Đánh tra 1 tiết chấm giá gi a ữ kỳ - T l ự uận B2. Bài báo 20% cáo th c - Thuyết - Rubric R2 CĐR1.1 10 20% ự hành trình TKTHP. Theo đáp Thi kết thúc - T l ự uận án và Đánh giá 50% h - Trắc thang CĐR1.1 10 60% cu ọc phần ối ký nghiệm chấm Rubric 1: Điểm Danh
Mức độ đạt chuẩn quy định Trọng Tiêu chí Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm số đánh giá (0-3.9) (4.0-5.4) (5.5-6.9) (7.0-8.4) (8.5-10) Thời gian Tham gia t ừ Tham gia Tham gia Tham gia t ừ Tham gia tham d ự
80% - < 82% 82% - < 85% 85% - <90% 90% - <95% > 95% 100% buổi học buổi học buổi học buổi học buổi học buổi học Rubric 2: Th c ự hành thí nghiệm
Mức độ đạt chuẩn quy định Trọng Tiêu chí Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm số đánh giá (0-3.9) (4.0-5.4) (5.5-6.9) (7.0-8.4) (8.5-10) Số lượng Số lượng
Số lượng thí Số lượng thí Số lượng thí Số lượng thí thí thí nghiệm nghiệm nghiệm nộp nghiệm nghiệm nộp 20% nghiệm nộp <30% nộp<50% <70% nộp<90% 100%
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 4 -
Mức độ đạt chuẩn quy định Trọng Tiêu chí Điểm Điểm Điểm Điểm Điểm số đánh giá (0-3.9) (4.0-5.4) (5.5-6.9) (7.0-8.4) (8.5-10) Kết quả Không giải Giải thích Giải thích Giải thích đầy Giải thích 80% thí
thích được chưa hết các đầy đủ các đủ và đúng tất đầy đủ và
nghiệm các kết quả kết quả thí kết quả thí cả các kết quả đúng tất cả thí nghiệm nghiệm nghiệm thí nghiệm các kết quả nhưng còn nhưng trình thí nghiệm một s s ố ai bày chưa rõ và trình bày sót ràng rõ ràng
8. Quy định đối với sinh viên
8.1. Nhiệm vụ của sinh viên
- Hoàn thành các bài tập được giao.
- Đọc tài liệu, chuẩn bị cho mỗi buổi học trước khi dự lớp.
8.2. Quy định về thi cử, học vụ
- Sinh viên (SV) phải dự lớp đầy đủ, đảm bảo tối thiểu 80% số tiết học của học phần.
- SV có trách nhiệm hoàn thành và nộp BTVN và BCTN, thực hiện các bài kiểm tra
đầy đủ, thiếu nội dung nào thì tính điểm 0 ở nội dung đó. Đặc biệt, SV phải hoàn thành
phần thực hành thí nghiệm mới được coi là hoàn thành nhiệm vụ học phần và được dự thi kết thúc học phần.
9. Nội dung học phần, kế hoạch giảng dạy TT Bài
Nội dung bài học – Tài Hoạt động dạy và (Số Hoạt động học đánh liệu tham khảo CĐR HP học tiết) giá PHẦN 1. LÝ THUYẾT Chương 1: Động học - Dạy: Giới thiệu, Học ở nhà: Đọc chất điểm thảo luận kết luận , trước tài liệu 1.1. Những khái niệm nội dung các mục [1],[4] phần động mở đầu. 1.1 đến 1. . Giảng 3 lực học chất 1.2. Vận tốc. dạy mục 1.4. Giao điểm. Hoàn thành 1 1.3. Gia tốc. và thu BTVN. BTVN trang 14- B1, (4,0, 1.4 CĐR1.1 . Một số dạng 21 [2] Chữa BTVN. KTHP 8) chuyển động cơ đặc - Học ở lớp: Thảo
biệt. Bài toán ứng dụng. luận các mục 1.1. Tài liệu tham khảo đến 1.3. Tham gia [1] (18-38); xây dựng và vận [2] (07-20); dụng kiến thức mục [4-5]. 1.4. 2 Chương 2: Động lực
CĐR1.1 - Dạy: Giới thiệu, Học ở nhà: Đọc B1, (5,0, học chất điểm thảo luận kết luận , trước tài liệu KTHP
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 5 - 10) 2.1. Các Định luật nội dung các mục [1],[4] phần động Newton. 2.1 và 2.3. Giảng học vật rắn. Hoàn
2.2. Các định lý về động dạy các mục 2.2, thành BTVN lượng.
2.4 và 2.5. Giao và trang 28- 36 [2] 2.3. Các lực cơ học. thu BTVN. Chữa 2.4. Hai bài toán cơ bản BTVN. của động lực học. - Học ở lớp: Thảo 2.5. Mô men động luận các mục 2.1 lượng. và 2.3. Tham gia Tài liệu tham khảo xây dựng và vận [1] (39-60); dụng kiến thức các [2] (21-35); mục 2.2, 2.4 và 2.5. [4-5]. Thảo luận BTVN. Chương 3: Động lực - Dạy: Giới thiệu, Học ở nhà: Đọc học vật rắn thảo luận kết luận , trước tài liệu 3.1. Cơ hệ. Khối tâm nội dung các mục [1],[4] phần năng của cơ hệ.
3.1 đến 3.3. Giảng lượng. Hoàn
3.2. Định luật bảo toàn dạy các mục 3.4 thành BTVN động lượng. đến 3.6. Giao và trang 44- 50 [2] 3.3. Chuyển động của thu BTVN. Chữa vật rắn. BTVN. 3.4. Phương trình cơ 3 bản của chuyển động - Học ở lớp: Thảo B1, (6,0, CĐR1.1 quay của vật rắn quanh luận các mục 3.1 KTHP
12) một trục cố định. đến 3.3. Tham gia 3.5. Mô men động xây dựng và vận
lượng của một hệ chất dụng kiến thức các điểm. mục 4 đến 3.6 3. .
3.6. Định luật bảo toàn Thảo luận BTVN. mô men động lượng. Tài liệu tham khảo [1] (61-82); [2] (35-49); [4-5]. Chương 4: Năng lượng - Dạy: Giới thiệu, Học ở nhà: Đọc 4.1. Công và công suất. thảo luận, kết luận trước tài liệu [1],[4] ph 4 4.2. Năng lượng. nội dung các mục ần 4.1 và 4.2 nh
(4,0, 4.3. Bài toán va chạm. . Giảng ững định luật CĐR1.1 B1, các 4.3 8)
4.4. Định luật bảo toàn dạy mục về chất khí. Hoàn KTHP thành BTVN cơ năng trong trường đến 4.4. Giao và lực thế thu BTVN. Chữa trang 56- 63 [2] BTVN. Tài liệu tham khảo - Học ở lớp: Thảo
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 6 - [1] (86-104); luận các mục 4.1 [2] (50-62); và 4.2. Tham gia [4-5]. xây dựng và vận dụng kiến thức các mục 3 đến 4.4 4. . Thảo luận BTVN. 5 (1,0, Kiểm tra bài 1 CĐR1.1 Ra đề Làm bài kiểm tra 2) Chương 5: Những định - Dạy: Giới thiệu, Học ở nhà: Đọc luật thực nghiệm về thảo luận kết luận , trước tài liệu chất khí nội dung các mục [1],[4] phần 5.1. . Một số khái niệm 5.1 và 5.2. Giảng nguyên lý thứ
5.2. Các định luật thực dạy mục 5.3. Giao nhất của nhiệt và thu BTVN. 6 nghiệm về chất khí. động học. Hoàn
5.3. Phương trình trạng CĐR1.1 Chữa BTVN. thành BTVN (4,0, KTHP - trang 82- 84 [2] 8)
thái của khí lý tưởng. Học ở lớp: Thảo luận các mục 5.1 Tài liệu tham khảo và 5.2. Tham gia [1] (141-150); xây dựng và vận [2] (78-83); dụng kiến thức mục [4-5]. 5.3. Thảo luận BTVN. Chương 6: Nguyên lý - Dạy: Giới thiệu, Học ở nhà: Đọc
thứ nhất của nhiệt động thảo luận kết luận , trước tài liệu học nội dung các mục [1],[4] phần 6.1. Nội năng của một 6.1 và 6.2. Giảng nguyên lý thứ
hệ nhiệt động. Công và dạy mục 6.3. Giao nhất của nhiệt nhiệt. và thu BTVN. động học. Hoàn 6 thành BTVN 7 .2. Nguyên lý thứ nhất Chữa BTVN. trang 89- 95 [2]
(5,0, của nhiệt động học. CĐR1.1 KTHP 6 - 10) .3. Dùng nguyên lý thứ Học ở lớp: Thảo
nhất để khảo sát các quá luận các mục 6.1 trình cân bằng của khí và 6.2. Tham gia lý tưởng. xây dựng và vận Tài liệu tham khảo dụng kiến thức mục [1] (151-176); 6.3. Thảo luận [2] (83-93); BTVN. [4-5]. - 8 Chương 7: Nguyên lý Dạy: Giới thiệu, Học ở nhà: Hoàn
thứ hai của nhiệt động thảo luận kết luận , thành BTVN (6,0, CĐR1.1 trang 98- 104 [2] 12) học nội dung các mục
7.1. Những hạn chế của 7.1 đến 7.3. Giảng
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 7 -
nguyên lý thứ nhất của dạy các mục 7.4 nhiệt động học. đến 7.6. Giao và 7.2. Quá trình thuận thu BTVN. Chữa nghịch và bất thuận BTVN. nghịch. 7.3. Nguyên lý thứ hai - Học ở lớp: Thảo của nhiệt động học. luận các mục 7.1 7.4. Chu trình Cacnô và đến 7.3. Tham gia Định lý Cacnô. xây dựng và vận 7.5. Biểu thức định dụng kiến thức các
lượng của nguyên lý thứ mục 7.4 đến 7.6. hai nhiệt động học. Thảo luận BTVN. 7.6. Khái niệm Entrôpi và nguyên lý tăng Entrôpi. Định lý Nernst. Tài liệu tham khảo [1] (177-206); [2] (94-102); [4-5]. PHẦN 2. THỰC HÀNH Lý thuyết phép đo và - Dạy: Giới thiệu, - Học ở nhà: Đọc sai số thảo luận kết luận , trước tài liệu [3] 9.1. Định nghĩa phép đo nội dung các mục và sai số. 9.1, 9.4 đến 9.6. 9.2. Phương pháp xác Giả ạ ng d y các mục
định sai số của các phép 9.2 và 9.3. đo trực tiếp. 9 9.3. Phương pháp xác - Học ở lớp: Thảo CĐR1.1
(0,2, định sai số của các phép B2 luận các mục 9.1, 2) đo gián tiếp. 9.4 đến 9.6. Tham
9.4. Cách viết kết quả. gia xây dựng và
9.5. Phân tích đồ thị các vận dụng kiến thức số liệu thực nghiệm. các 9.2 và 9.3. mục 9.6. Phương pháp làm
một bài thí nghiệm thực hành vật lý. Tài liệu tham khảo [3] Các bài thực hành phần - : Dạy Giới thiệu - Học ở nhà: Đọc dụng cụ thí trước tài liệu [3]. 10 Cơ học 10.1. Đo kích thước
nghiệm, hướng dẫn Đọc trước tài liệu. (0,8, CĐR1.1 B2 Hoàn thành 8) bằng thước kẹp, panme, thực hành. Thu, và cầu kế. nhận xét và đánh BCTN. 10.2. Nghiệm lại định giá BCTN.
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 8 - luật thứ hai Newton. 10.3. Xác định mô men - Học ở Phòng thực
quán tính và gia tốc góc. hành: Tìm hiểu 10.4. Khảo sát chuyển dụng cụ thí động rơi tự do. nghiệm. Làm bài 10.5. Khảo sát con lắc thực hành thí vật l thuận nghịch ý . nghi T ệm. hảo luận Ứng dụng đo gia tốc BCTN. trọng trường. 10.6. Khảo sát hiện tượng sóng dừng. Ứng
dụng tính vận tốc truyền sóng trên dây. Tài liệu tham khảo [3] Các bài thực hành phần - : Dạy Giới thiệu - Học ở nhà: Đọc Nhiệt học dụng cụ thí trước tài liệu [3]. 11.1. Phương trình trạng
nghiệm, hướng dẫn Học ở nhà: Đọc thái khí lý . C tưởng ác thực hành. Thu, trước tài liệu. định luật chất khí. nhận xét và đánh Hoàn thành 11 11.2. Nhiệt dung của giá BCTN. BCTN. CĐR1.1 (0,5, các chất khí. - B2 Học ở Phòng thực 5)
11.3. Xác định sức căng hành: Tìm hiểu mặt ngoài bằng phương dụng cụ thí pháp vòng. nghiệm. Làm bài thực hành thí Tài liệu tham khảo [3] nghiệm. Thảo luận BCTN. - Dạy: Tóm lược - Học ở nhà: Đọc
các nội dung chính trước tài liệu. Ôn 12 của học phần, tập các nội dung chính của học
(2.5, Ôn tập kết thúc học
CĐR1.1 hướng dẫn ôn tập. phần - Học ở lớp: Thảo phần. 0,5) luận các nội dung chính của học phần.
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 9 -
MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ SỞ
1. Các đại lượng vật lý và tốc độ biến thiên
a. Đại lượng vô hướng
Trong vật lý, một đại lượng vô hướng là một đại lượng vật lý không thay đổi khi
xoay hoặc chuyển dịch hệ tọa độ (trong cơ học Newton), hoặc phép biến đổi Lorentz,
hoặc chuyển dịch không-thời gian (thuyết tương đối). Đại lượng vô hướng được miêu
tả bằng một số cụ thể, không hướng, không chiều. Ví dụ như: khối lượng, áp suất khí quyển, tốc độ, … d
Sự biến đổi theo thời gian: , z = (t) lim = = . F t→0 t dt z F b. Đại lượng véc tơ 0 F y
Đại lượng véc tơ là những đại lượng vật lý có cả độ lớn và Fx y x
hướng. Ví dụ như: lực, vận tốc, gia tốc, …
Sự biến đổi theo thời gian: F = F(t) lim = = F (t) = i + j + k . t 0 → t dt dt dt dt 2. Tọa đ
ộ và độ dài của véc tơ
F OM(F ,F ,F ) = F i + F j+ F k , 2 2 F = F + F + F . x y z x y z x y z
3. Tích của hai véc tơ F
a. Tích vô hướng của hai véc tơ: F.s = Fscos = F s s s b. Tích F
có hướng của hai véc tơ: M s = A B ➢ Gốc tại O. A B A B
➢ Vuông góc với mặt phẳng (O,B) . O
➢ Chiều theo quy tắc nắm bàn tay phải. A B
➢ Độ lớn M = A B sin = B OH . H
* Tích có hướng của ba véc tơ: A (B C) = B(A.C) − C(A.B)
4. Đơn vị và thứ nguyên của các đại lượng vật lý a. Đơn vị
Đơn vị cơ bản (hệ SI): mét (m), kilogam (kg), giây (s), ampe (A), candela (Cd),
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa
Tài liệu lưu hành nội bộ - Mở đầu - 10 - kelvin (K), mol (mol).
Đơn vị dẫn xuất: m2, m3, Hz, m/s, m/s2, N, J, W, Pa, C, V, V/m, F, T, H, … b. Thứ nguyên:
Thứ nguyên của một đại lượng là quy luật nêu lên sự phụ thuộc của đơn vị đo đại
lượng nào đó vào các đơn vị cơ bản.
Ví dụ: [chiều dài] = L, [thời gian] = T, [khối lượng] = M,
[diện tích] = L2, [thể tích] = L3, [vận tốc] = LT-1, [gia tốc] = LT-2,
[khối lượng riêng] = ML-3, [lực] = MLT-2, [công] = ML2T-2.
Các số hạng của một tổng, các vế của một công thức hay một phương trình vật lý
phải có cùng thứ nguyên.
Tổ Vật lý – Khoa khoa học cơ bản – Trường Đại học Phenikaa