Giải Lý 10 Kết nối tri thức Bài 1: Làm quen với Vật lí

Giải Lý 10 Bài 1: Làm quen với Vật lí KNTT
Khởi động trang 7 SGK Lý 10 KNTT
Hình bên là các nhà vật lí tiêu biểu cho mỗi giai đoạn phát triển khoa học và công
nghệ của nhân loại. Em đã biết gì về các nhà khoa học này? Lời giải
- Galilei (1564 – 1642): Cha đẻ của phương pháp thực nghiệm.
+ Galileo đã được gọi là "cha đẻ của thiên văn học quan sát", "cha đẻ của vật lý hiện
đại", "cha đẻ của phương pháp khoa học" và "cha đẻ của khoa học hiện đại".
+ Galileo nghiên cứu tốc độ và vận tốc, trọng lực và rơi tự do, các nguyên lý của
thuyết tương đối, quán tính và chuyển động của đường đạn và cũng hoạt động trong
khoa học và công nghệ ứng dụng, mô tả các tính chất của cân bằng và "cân bằng thủy tĩnh".
+ Ứng dụng trong quân sự: ông đã phát minh ra thấu kính nhiệt kế và các loại la bàn quân sự.
+ Ứng dụng trong thiên văn học: sử dụng kính thiên văn để quan sát các thiên thể
một cách khoa học; xác nhận các pha của Sao Kim bằng kính thiên văn, quan sát
bốn vệ tinh lớn nhất của Sao Mộc, các vành đai của Sao Thổ và phân tích các dấu vết.
- Newton (1642 – 1727): Người tìm ra định luật vạn vật hấp dẫn.
+ Isaac Newton là một nhà toán học, vật lý học, thiên văn học,… người Anh, được
nhiều người công nhận là một trong những nhà toán học vĩ đại nhất và là nhà khoa
học có ảnh hưởng nhất mọi thời đại, là nhân vật chủ chốt trong cuộc cách mạng
khoa học. Cuốn sách của ông Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, xuất
bản lần đầu tiên vào năm 1687, thiết lập cơ học cổ điển.
+ Newton cũng có những đóng góp cơ bản cho quang học và chia sẻ công việc của
mình với Gottfried Wilhelm Leibniz cho sự phát triển của vô cực.
+ Trong Principia, Newton đã xây dựng các định luật chuyển động và vạn vật hấp
dẫn đã hình thành nên quan điểm khoa học thống trị cho đến khi nó được thay thế
bằng thuyết tương đối.
+ Newton đã sử dụng mô tả toán học của mình về lực hấp dẫn để suy ra các định
luật Kepler về chuyển động của hành tinh, tính toán thủy triều, quỹ đạo sao chổi, tuế
sai điểm phân và các hiện tượng khác.
- Einstein (1879 – 1955): Người tìm ra thuyết tương đối và công thức E = m.c2
+ Albert Einstein là nhà vật lý lý thuyết người Đức, được nhiều người công nhận là
một trong những nhà vật lý vĩ đại nhất mọi thời đại.
+ Einstein được biết đến là người đã phát triển lý thuyết tương đối, nhưng ông cũng
có những đóng góp quan trọng trong việc phát triển lý thuyết cơ học lượng tử.
Thuyết tương đối và cơ học lượng tử là hai trụ cột của vật lý hiện đại. Công thức
tương đương khối lượng - năng lượng của nó E = mc², xuất phát từ thuyết tương đối,
được mệnh danh là "phương trình nổi tiếng nhất thế giới".
+ Công việc của ông cũng được biết đến có ảnh hưởng đối với triết học khoa học.
+ Ông nhận giải Nobel Vật lý năm 1921 "vì những đóng góp của ông cho vật lý lý
thuyết, và đặc biệt là vì ông đã khám phá ra quy luật của hiệu ứng quang điện", một
giai đoạn then chốt trong sự phát triển của lý thuyết lượng tử. Những thành tựu trí
tuệ và sự độc đáo của ông đã khiến "Einstein" đồng nghĩa với "thiên tài".
I. Đối tượng nghiên cứu của vật lí và mục tiêu của môn Vật lí
Câu 1 trang 7 SGK Lý 10 KNTT: Hãy kể tên các lĩnh vực vật lí mà em đã được
học ở cấp Trung học cơ sở. Lời giải
Các lĩnh vực vật lí mà em đã được học ở cấp Trung học cơ sở là: Cơ học, Nhiệt học,
Điện – từ học, Quang học, Âm học.
Câu 2 trang 7 SGK Lý 10 KNTT: Em thích nhất lĩnh vực nào của Vật lí? Tại sao? Lời giải
Tùy vào từng cá nhân mà học sinh sẽ chia sẻ quan điểm của mình về lĩnh vực yêu
thích nhất của Vật lí. Ví dụ :
- Em yêu thích nhất lĩnh vực Cơ học của Vật lí. Vì lĩnh vực này có rất nhiều ứng
dụng trong thực tiễn, giúp em giải thích được một số hiện tượng như: tại sao khi quả
táo rơi khỏi cành cây thì nó luôn rơi xuống mặt đất, tại sao con người có thể cầm,
nắm được các vật, …
- Em yêu thích nhất lĩnh vực Điện – từ học của Vật lí. Vì lĩnh vực này nghiên cứu
những điều gần gũi với cuộc sống, giúp em biết cách sử dụng các thiết bị điện an
toàn, giúp em giải thích được tại sao lại có sấm, sét, hay cách để tạo ra dòng điện , …
III.Vai trò của Vật lí đối với khoa học, kĩ thuật và công nghệ
Câu 1 trang 8 SGK Lý 10 KNTT: Hãy nêu tên một số thiết bị có ứng dụng các kiến thức về nhiệt. Lời giải
Một số thiết bị có ứng dụng các kiến thức về nhiệt: - Nhiệt kế điện tử.
- Đồng hồ đo nhiệt độ.
- Súng đo nhiệt độ từ xa.
Câu 2 trang 8 SGK Lý 10 KNTT: Kiến thức về từ trường Trái Đất được dùng để
giải thích đặc điểm nào của loài chim di trú? Lời giải
Kiến thức về từ trường Trái Đất được dùng để giải thích đặc điểm định hướng (xác
định hướng trong khi bay) của loài chim di trú:
- Trong cơ thể các loài chim di trú có khả năng đặc biệt để định hướng đường bay
theo từ trường của Trái Đất.
- Khi đã xác định được đường bay theo đường sức từ của Trái Đất, chúng sẽ bay
dọc theo đường sức từ đó, có hướng xác định Bắc – Nam.
- Tuy nhiên nếu vào khu vực có từ trường bị nhiễu chúng có thể bị mất phương hướng và bay lạc.
Câu 3 trang 8 SGK Lý 10 KNTT: Sự tương tác giữa các thiên thể được giải thích
dưạ vào định luật vật lí nào của Newton? Lời giải
- Sự tương tác giữa các thiên thể được giải thích dựa vào định luật 3 Newton:
“Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác
dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này tác dụng theo cùng một phương, cùng độ lớn,
nhưng ngược chiều, điểm đặt lên hai vật khác nhau:
- Lực này có thể coi là lực hấp dẫn giữa các thiên thể.
Câu 4 trang 8 SGK Lý 10 KNTT: Hãy nêu thêm ví dụ về việc dùng kiến thức vật
lí để giải thích hiện tượng tự nhiên mà các em đã học. Lời giải
Kiến thức Vật lí giúp chúng ta giải thích các hiện tượng tự nhiên như:
- Sự giãn nở vì nhiệt của vật rắn: Khi ráp đường ray tàu hỏa, người ta thường đặt hai
đầu thanh ray cách nhau chừng vài centimet để vào những ngày trời nắng, nhiệt độ
tăng cao, các thanh ray nở ra không bị đội lên nhau làm hỏng đường tàu.
- Hiện tượng nhật thực: xảy ra khi Mặt Trời, Mặt Trăng, Trái Đất thẳng hàng theo
thứ tự trên. Khi đó phía sau Mặt Trăng xuất hiện vùng tối và vùng tối không hoàn
toàn. Đứng trên Trái Đất, ở chỗ vùng tối, không nhìn thấy Mặt Trời, đó là vùng có
nhật thực toàn phần, ở chỗ vùng không tối hoàn toàn, nhìn thấy một phần Mặt Trời,
đó là vùng có nhật thực một phần.
Câu hỏi trang 8 SGK Lý 10 KNTT: Theo em, sử dụng động cơ điện có những ưu
điểm vượt trội nào so với sử dụng máy hơi nước? Lời giải
So với sử dụng máy hơi nước, động cơ điện có những ưu điểm vượt trội sau: - Hiệu suất cao.
- Tiêu thụ ít nhiên liệu hơn.
- Thân thiện với môi trường hơn.
Câu hỏi trang 9 SGK Lý 10 KNTT: Hãy kể tên một số nhà máy tự động hóa quá
trình sản xuất ở nước ta. Lời giải
Một số nhà máy tự động hóa quá trình sản xuất ở nước ta:
- Vinfast – Chuỗi nhà máy sản xuất ô tô đồng bộ với robot công nghiệp.
- Vinamilk – Ứng dụng tự động hóa vào quy trình xử lí và đóng hộp sữa.
Hoạt động trang 9 SGK Lý 10 KNTT: Hãy sưu tầm tài liệu trên internet và các
phương tiện truyền thông khác về thành phố thông minh (thành phố số) để trình bày
và thảo luận trên lớp về chủ đề “Thế nào là thành phố thông minh?” Lời giải
- Thành phố thông minh là mô hình thành phố ứng dụng công nghệ thông tin, trí tuệ
nhân tạo để quản lý, nâng cao chất lượng cuộc sống cư dân, cải thiện chất lượng
phục vụ của chính quyền thành phố và sử dụng hiệu quả tài nguyên thiên nhiên.
- Thành phố thông minh sử dụng Internet vạn vật (viết tắt là IoT). Đây là một hệ
thống tương quan giữa máy móc, các thiết bị thông tin, thiết bị kỹ thuật số, sự vật,
động vật và cả con người. Việc truyền tải và kết nối giữa IoT với con người không
bị phụ thuộc việc tương tác trực tiếp giữa con người với máy tính hay giữa con người với con người.
- Các yếu tố chính cần thiết tạo nên bộ khung thành phố thông minh tích hợp có ảnh
hưởng hai chiều, tác động lẫn nhau, bao gồm:
+ Quản lý - tổ chức: chính quyền phải là chính quyền điện tử, sử dụng công nghệ thông tin hiện đại.
+ Công nghệ: các dịch vụ và hạ tầng trọng yếu của Smart City được quản lý bởi
công nghệ điện toán thông minh.
+ Cộng đồng dân cư: chủ thể chính của Smart City, là những công dân hiện đại, có
khả năng tham gia giám sát, thậm chí phối hợp hỗ trợ quản lý thành phố.
+ Kinh tế: nền kinh tế thông minh, là động lực chính để xây dựng Smart City.
+ Hạ tầng công nghệ thông tin truyền thông: ảnh hưởng đến chất lượng phát triển Smart City.
+ Môi trường tự nhiên: cốt lõi của Smart City là ứng dụng công nghệ để phát triển
bền vững, quản lý tài nguyên thiên nhiên hiệu quả, cũng như chống chọi tốt với các
tác nhân gây nên biến đổi môi trường tự nhiên.
Trong số đó, thực tế đã chứng minh công nghệ là một siêu yếu tố ảnh hưởng mạnh
mẽ đến tất cả các yếu tố còn lại.
- Những ví dụ điển hình ở một thành phố thông minh:
+ Hệ thống cảm biến đèn đường chỉ bật sáng khi có người. Giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể.
+ Hệ thống cảm biến rò rỉ nước sạch. Giúp tiết kiệm nguồn nước vượt trội và cảnh
báo để sửa chữa kịp thời.
+ Hệ thống cảm biến để xác định điểm đậu xe phù hợp. Phục vụ điều phối giao thông trong bãi đỗ xe.
+ Cảm biến nhận dạng khuôn mặt để phát hiện người lạ và kẻ gian. Phục vụ hiệu
quả trong công tác điều tra tội phạm.
Câu 1 trang 9 SGK Lý 10 KNTT: Hãy nêu mối liên quan giữa các lĩnh vực của
Vật lí đối với một số dụng cụ gia đình mà em thường sử dụng. Lời giải
Một số dụng cụ gia đình em thường sử dụng:
- Máy khử khuẩn nano: sử dụng công nghệ nano – vật lí sinh học.
- Máy rửa bát tự động: sử dụng công nghệ điều khiển tự động.
Câu 2 trang 9 SGK Lý 10 KNTT: Hãy nói về ảnh hưởng của Vật lí đối với một số
lĩnh vực như: giao thông vận tải; thông tin liên lạc; năng lượng; du hành vũ trụ;...
Sưu tầm hình ảnh để minh họa. Lời giải
Ảnh hưởng của Vật lí đối với một số lĩnh vực:
- Giao thông vận tải: Vật lí lượng tử và vật lí bán dẫn đã góp phần tạo ra công nghệ
chế tạo pin và acquy thế hệ mới có thể lưu trữ năng lượng nhiều hơn. Điều này đã
thúc đẩy ngành sản xuất ô tô điện, tạo ra các phương tiện giao thông thân thiện với môi trường.
- Thông tin liên lạc: Vật lý kỹ thuật và Điện tử được ứng dụng rộng rãi trong việc
nghiên cứu, chế tạo các thiết bị điện hữu dụng trong khoa học và cuộc sống thường
nhật như màn hình tinh thể lỏng, tivi thông minh, điện thoại thông minh. ứng dụng
trong thông tin quang sợi, laser…
+ Năng lượng: Vật liệu Điện tử và công nghệ nano: bên cạnh cung cấp các kiến
thức cơ bản và cơ sở về điện – điện tử học, các công nghệ điện tử, vi điện tử và linh
kiện bán dẫn (transitor, đi ốt, vi mạch – chip, ….), phát triển các linh kiện, ứng dụng
dựa trên vật liệu mới như cảm biến sinh học, vật liệu biến đổi và tích trữ năng lượng
từ các nguồn năng lượng tái tạo, nhờ đó giảm đáng kể nhu cầu sử dụng nhiên liệu
hóa thạch, trong khi vẫn đảm bảo cho chủ nhân những tiện nghi tiên tiến.
+ Du hành vũ trụ: Vật lí thiên văn đã giúp các nhà nghiên cứu, các nhà du hành xác
định được vật thể, xác định được vị trí của các thiên thể, vật thể lạ, vùng đất mới,…
Câu 3 trang 9 SGK Lý 10 KNTT: Hãy nêu ví dụ về ô nhiễm môi trường và hủy
hoại hệ sinh thái mà em biết ở địa phương mình. Lời giải
Ví dụ về ô nhiễm môi trường và hủy hoại hệ sinh thái:
- Rác thải không được thu gom và xử lí tạo ra những bãi rác khổng lồ, bốc mùi hôi
thối gây ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
- Hóa chất từ các nhà máy công nghiệp xả thẳng ra sông Đáy làm ô nhiễm nguồn
nước, khiến cho các sinh vật dưới nước chết dần, làm hủy hoại hệ sinh thái.
IV. Phương pháp nghiên cứu Vật Lí
Câu hỏi trang 10 SGK Lý 10 KNTT: Nêu một ví dụ về sử dụng phương pháp thực
nghiệm mà em đã được học trong môn KHTN. Lời giải
Trong môn KHTN 6 em đã được sử dụng phương pháp thực nghiệm để tìm hiểu về lực cản của nước.
Câu 1 trang 11 SGK Lý 10 KNTT: Hãy kể tên một số mô hình vật chất mà em
thấy trong phòng thí nghiệm. Lời giải
Một số mô hình vật chất mà em thấy trong phòng thí nghiệm. - Quả địa cầu.
- Mô hình cơ thể người. - Mô hình sao Hỏa.
Câu 2 trang 11 SGK Lý 10 KNTT: Hãy nêu tên một mô hình lí thuyết mà em đã học. Lời giải
Mô hình lí thuyết em đã học là mô hình tia sáng.
Câu 3 trang 11 SGK Lý 10 KNTT: Các mô hình toán học vẽ ở Hình 1.9 dùng để
mô tả loại chuyển động nào? Lời giải
Các mô hình toán học vẽ ở Hình 1.9 dùng để mô tả chuyển động thẳng đều. Vì cả
hai mô hình này đều có vận tốc không đổi theo thời gian.
Em có thể trang 11 SGK Lý 10 KNTT: Dự đoán về sự phụ thuộc tốc độ bay hơi
của nước vào nhiệt độ nước và gió thổi trên mặt nước, rồi lập phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán. Lời giải - Dự đoán:
+ Nhiệt độ nước càng cao thì tốc độ bay hơi của nước càng nhanh.
+ Gió thổi trên mặt nước càng mạnh thì tốc độ bay hơi của nước càng nhanh.
- Phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán:
Sự phụ thuộc tốc độ bay hơi của nước vào nhiệt độ nước:
+ Dùng 2 chiếc bát chứa lượng nước như nhau. Một bát để không, một bát đun trên ngọn lửa đèn cồn.
+ Sau một thời gian, ta thấy bát nước đun trên ngọn lửa đèn cồn vơi hơn bát nước còn lại.
Nhiệt độ nước càng cao thì tốc độ bay hơi của nước càng nhanh.
Sự phụ thuộc tốc độ bay hơi của nước vào gió thổi trên mặt nước:
+ Dùng 2 chiếc bát chứa lượng nước như nhau. Một bát để ở nơi có nhiều gió, một bát để trong phòng kín.
+ Sau một thời gian, ta thấy bát nước để ở nơi nhiều gió vơi hơn bát nước để trong phòng kín.
Gió thổi trên mặt nước càng mạnh thì tốc độ bay hơi của nước càng nhanh.