Giải Vật lí 10 Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí - Cánh diều

Giải bài tập Vật lí lớp 10 Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

Video giải Vật lí lớp 10 Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

Mở đầu

Mở đầu trang 5 Vật lí 10:

Từ bây giờ, bạn sẽ bắt đầu quá trình tìm hiểu và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, học cách suy nghĩ như một nhà vật lí.

Bạn sẽ khám phá được nhiều vấn đề lí thú bằng cách hình thành giả thuyết, tìm bằng chứng kiểm tra giả thuyết để xác nhận hoặc giải thích những phát hiện của mình.

Tri thức vật lí có liên quan đến rất nhiều ngành nghề. Các nhà vật lí nghiên cứu nhiều hiện tượng tự nhiên khác nhau, từ thế giới của các hạt bé hơn nguyên tử nhiều lần cho đến những thiên hà cách chúng ta hàng tỉ tỉ kilomet.

Bạn thích nghiên cứu hiện tượng tự nhiên nào?

Lời giải:

Câu trả lời có thể là

+ nghiên cứu các hiện tượng vi mô như cấu tạo và chuyển động của nguyên tử, phân tử chất khí.

+ nghiên cứu các hiện tượng thiên văn học: sao, chuyển động nhìn thấy của Mặt Trời, Mặt Trăng, hiện tượng thủy triều, nhật thực, nguyệt thực,…

+ nghiên cứu các chuyển động của các vật: chuyển động thẳng, chuyển động biến đổi, rơi tự do, …

+ nghiên cứu các hiện tượng chuyển hóa năng lượng.

…..

I. Đối tượng nghiên cứu của vật lí học và mục tiêu của môn vật lí

Câu hỏi 1 trang 6 Vật lí 10:

Hãy mô tả sơ lược nội dung nghiên cứu của một nhà vật lí mà bạn biết.

Lời giải:

Các nhà vật lý nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên khác nhau. Họ xây dựng các mô hình và lí thuyết với mục đích giải thích, dự đoán tương tác giữa chất và năng lượng. Mục tiêu là mô tả được quy luật vận động của thế giới vật chất quanh ta.

Ví dụ: các em học sinh có thể tìm hiểu về quá trình nghiên cứu sự rơi tự do của Galilei, nghiên cứu hiện tượng tán sắc ánh sáng của Newton, …

Câu hỏi 2 trang 6 Vật lí 10:

Học tốt môn Vật lí sẽ giúp ích gì cho bạn?

Lời giải:

Trong nhà trường phổ thông, học tập tốt môn vật lý sẽ giúp bạn có được những kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lý, năng lượng và sóng, lực và trường. Bạn sẽ có thể vận dụng được một số kĩ năng mà các nhà khoa học thường dùng trong nghiên cứu khoa học để khám phá, giải quyết vấn đề dưới góc độ vật lý. Trên cơ sở kiến thức, kĩ năng đã học, bạn sẽ có thể giải quyết một số vấn đề thực tiễn vừa sức mình, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường. Mặt khác, tri thức thu nhận được qua môn Vật lý cũng góp phần giúp bạn nhận biết được năng lực, sở trường của bản thân, định hướng được nghề nghiệp và có kế hoạch học tập, rèn luyện đáp ứng yêu cầu của nghề nghiệp mà bạn sẽ thực hiện trong tương lai.

II. Vật lí với cuộc sống, khoa học, kĩ thuật và công nghệ

1. Vật lí với cuộc sống

Câu hỏi 3 trang 6 SGK Vật lí 10:

Lấy ví dụ chứng tỏ tri thức vật lí giúp tránh được nguy cơ gây tổn hại về sức khỏe hoặc tài sản.

Lời giải:

- Khi học các kiến thức về dòng điện, chúng ta biết dòng điện có cường độ trên 70 mA và hiệu điện thế trên 40 V có thể gây nguy hiểm đến tính mạng. Vì vậy khi sử dụng dòng điện dân dụng (dòng điện trong nhà) có hiệu điện thế 220 V và cường độ dòng điện lớn hơn 70 mA có thể làm tổn hại đến sức khỏe thậm chí tính mạng con người, chúng ta cần sử dụng dây dẫn có vỏ bọc cách điện, không dùng tay trực tiếp sờ vào dây dẫn điện để đảm bảo an toàn.

- Tri thức vật lý giúp mô tả cách dòng điện chạy qua các mạch của chiếc điện thoại thông minh có chức năng định vị toàn cầu (GPS), góp phần tạo ra một vật dụng đóng vai trò to lớn trong cuộc sống.

Luyện tập

Luyện tập 1 trang 7 Vật lí 10:

Lấy ví dụ và phân tích ảnh hưởng của vật lí đối với sự phát triển của khoa học kĩ thuật và công nghệ.

Lời giải:

Những tiến bộ trong nghiên cứu vật lý lượng tử và vật lý 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.

III. Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

Phương pháp nghiên cứu vật lí

Câu hỏi 4 trang 9 Vật lí 10:

Mô tả các bước trong tiến trình tìm hiểu tự nhiên mà bạn đã học.

Lời giải:

Phương pháp nghiên cứu khoa học được cụ thể hóa thành phương pháp tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lý, thực hiện theo tiến trình gồm các bước sau:

Bước 1: Quan sát, suy luận

Bước 2: Đề xuất vấn đề.

Bước 3: Hình thành giả thuyết

Bước 4: Kiểm tra giả thuyết

Bước 5: Rút ra kết luận.

Trong môn Vật lý, kiến thức có thể được hình thành từ các quan sát hoặc được suy luận từ những lí thuyết đã biết.

Luyện tập 2 trang 9 Vật lí 10:

Lấy ví dụ minh họa các bước trong tiến trình tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí.

Lời giải:

Ví dụ về việc tìm hiểu nghiên cứu sự rơi tự do.

Bước 1: Quan sát, suy luận: nhà bác học đã quan sát sự rơi của các vật nặng nhẹ, hình dạng, chất liệu khác nhau.

Bước 2: Đề xuất vấn đề: đề xuất vấn đề phải chăng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ.

Bước 3: Hình thành giả thuyết: hình thành nên giả thuyết về sự rơi.

Bước 4: Kiểm tra giả thuyết: tiến hành các thí nghiệm về sự rơi của các vật có hình dạng, kích thước, khối lượng, cấu tạo khác nhau.

Bước 5: Rút ra kết luận: kết luận về sự rơi tự do của các vật.

Câu hỏi 5 trang 10 Vật lí 10:

Lấy ví dụ về một vấn đề được hình thành từ quan sát thực nghiệm.

Lời giải:

Từ quan sát thu được: vật chắn ánh sáng nên tạo ra bóng. Vậy ánh sáng truyền theo đường cong hay thẳng?

Có thể đưa ra giả thuyết: Ánh sáng truyền theo đường thẳng.

Để kiểm tra giả thuyết này, ta tiến hành thí nghiệm như mô tả trên hình sau:

Ba tấm bìa cứng được đặt song song với nhau sao cho ba lỗ nằm trên một đường thẳng để thấy ánh sáng truyền từ đèn đến mắt.

Dịch chuyển tấm bìa ở giữa, mắt sẽ không thấy ánh đèn nữa.

Kết quả thí nghiệm đã ủng hộ giả thuyết: ánh sáng truyền theo đường thẳng.

Sau nhiều lần thử nghiệm và được kết luận là đúng, giả thuyết cho rằng ánh sáng truyền theo đường thẳng đã trở thành một định luật khoa học.

Câu hỏi 6 trang 11 Vật lí 10:

Lấy ví dụ về một vấn đề được hình thành từ suy luận dựa trên lí thuyết đã biết.

Lời giải:

Đặt một chuông điện trong một bình thủy tinh kín. Cho chuông điện kêu rồi dùng máy bơm hút dần không khí ra khỏi bình. Khi không khí trong bình càng ít, tiếng chuông nghe được càng nhỏ. Đến khi trong bình gần như hết không khí, cũng gần như không nghe được tiếng chuông nữa. Sau đó, nếu cho không khí vào bình, bạn lại nghe được tiếng chuông.

Vậy trong chân không sóng âm có truyền được không?

Ta biết rằng, sóng âm truyền được trong chất rắn, chất lỏng và chất khí vì các phân tử tạo nên các chất ấy đã dao động và truyền sóng âm từ nguồn âm ra xung quanh.

Như vậy, nếu không có các phân tử dao động thì sóng âm không truyền được từ nguồn âm ra xung quanh.

Từ đây có thể suy luận rằng vì trong chân không không có các phân tử dao động nên sóng âm không truyền được trong chân không.

IV. Sai số khi đo các đại lượng vật lí

1. Sai số ngẫu nhiên

Luyện tập 3 trang 11 Vật lí 10:

Lấy ví dụ về các yếu tố có thể gây sai số ngẫu nhiên khi bạn đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây và thước đo chiều dài.

Lời giải:

- Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian chuyển động của một vật giữa hai vị trí A và B. Do bấm, ngắt không đúng lúc, có thể có kết quả đo lớn hơn hoặc nhỏ hơn thời gian chuyển động của vật. Trong các lần đo khác nhau thì các sai lệch này lại khác nhau.

- Dùng thước đo chiều dài nhưng khi đặt vạch 0 trên thước không trùng với một đầu quãng đường cần đo hoặc cách đặt mắt nhìn kết quả sai dẫn đến kết quả đo ở các lần đo khác nhau là khác nhau và kết quả này có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn chiều dài của quãng đường.

Thực hiện đo lặp đi, lặp lại nhiều lần sẽ giảm sai số ngẫu nhiên nhưng không thể loại bỏ được hết sai số ngẫu nhiên.

4. Sai số của phép đo

Luyện tập 4 trang 12 Vật lí 10:

Đo chiều dày của một cuốn sách, được kết quả: 2,3 cm; 2,4 cm; 2,5 cm; 2,4 cm. Tính giá trị trung bình chiều dày cuốn sách. Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo này là bao nhiêu?

Lời giải:

Giá trị trung bình chiều dày cuốn sách là $\overline{d}=\frac{2,3+2,4+2,5+2,4}{4}=2,4cm$

Sai số tuyệt đối trung bình là $\overline{\Delta d}=\frac{\left|\overline{d}-d_1\right|+\left|\overline{d}-d_2\right|+\left|\overline{d}-d_3\right|+\left|\overline{d}-d_4\right|}{4}=0,05cm$

5. Viết kết quả phép đo

Câu hỏi 7 trang 12 Vật lí 10:

Tìm những chữ số có nghĩa trong các số: 215; 0,56; 0,002; 3,8.10⁴.

Lời giải:

Số 215 có 3 chữ số có nghĩa (là các chữ số 2; 1; 5)

Số 0,56 có 2 chữ số có nghĩa (là các chữ số 5; 6 )

Số 0,002 có 1 chữ số có nghĩa (là chữ số 2)

Số 3,8.10⁴ có 2 chữ số có nghĩa (là các chữ số 3; 8)

6. Sai số tỉ đối

Luyện tập 5 trang 13 Vật lí 10:

Thực hiện phép tính và viết kết quả đúng số chữ số có nghĩa:

a) 127 + 1,60 + 3,1 =

b) (224,612 x 0,31) : 25,116 =

Lời giải:

Nguyên tắc:

+ Kết quả cuối cùng của phép tính cộng (trừ) có cùng số chữ số thập phân với số hạng có ít chữ số thập phân nhất được sử dụng trong phép tính.

+ Kết quả cuối cùng của phép tính nhân (chia) có cùng số chữ số có nghĩa với số hạng có ít chữ số có nghĩa nhất được sử dụng trong phép tính.

a) 127 + 1,60 + 3,1 = 132. Vì trong phép tính số 127 có số chữ số thập phân ít nhất.

b) (224,612 x 0,31) : 25,116 = 2,8. Vì trong phép tính số 0,31 có ít chữ số có nghĩa nhất và nó có 2 chữ số có nghĩa.

Vận dụng trang 13 Vật lí 10:

Bảng 1 ghi thời gian một vật rơi giữa hai điểm cố định

Bảng 1

a) Tính giá trị trung bình của thời gian rơi.

b) Tìm sai số tuyệt đối trung bình.

Lời giải:

Bảng 1

a) Giá trị trung bình của thời gian rơi.

$\overline{t}=\frac{t_1+t_2+t_3+t_4+t_5}{5}=\frac{0,2027+0,2024+0,2023+0,2023+0,2022}{5}$

$\overline{t}=0,2024$

b) Sai số tuyệt đối trung bình.

$\overline{\Delta t}=\frac{|\overline{t}-t_1|+|\overline{t}-t_2|+|\overline{t}-t_3|+|\overline{t}-t_4|+|\overline{t}-t_5|}{5}$

$\Delta \overline{t}=0,001$

V. Một số quy định về an toàn

Câu hỏi 8 trang 14 Vật lí 10:

Bạn đã học những quy định an toàn nào trong phòng thực hành?

Nêu một số biển cảnh báo có trong phòng thực hành ở môn Khoa học tự nhiên.

Lời giải:

Các quy tắc an toàn khi tiến hành các thí nghiệm

- Thực hiện đúng theo hướng dẫn của giáo viên, mặc quần áo và đeo găng tay hoặc kính mắt bảo hộ.

- Khi làm thí nghiệm cần trật tự, gọn gàng, cẩn thận, thực hiện thí nghiệm đúng trình tự các bước thí nghiệm theo hướng dẫn của sách hướng dẫn và giáo viên.

- Không tự ý thực hiện thí nghiệm.

- Tuyệt đối không đùa nghịch trong phòng thực hành.

- Khi tiếp xúc với hóa chất hoặc các thiết bị nguy hiểm cần đọc kĩ hướng dẫn sử dụng, chỉ thực hiện khi đã hiểu rõ các bước làm thí nghiệm.

- Tuyệt đối không làm đổ vỡ, không để hóa chất bắn vào người và quần áo. Đèn cồn dùng xong cần đậy nắp để tắt lửa.

- Sau khi làm thí nghiệm thực hành phải cất dụng cụ thí nghiệm lại đúng vị trí trong hộp bảo vệ, vệ sinh bàn làm việc và phòng thí nghiệm.

Một số biển cảnh báo trong phòng thí nghiệm

Luyện tập 6 trang 14 Vật lí 10:

Thảo luận để nêu được tác dụng của việc tuân thủ các biển báo an toàn trong phòng thực hành.

Lời giải:

- Việc tuân thủ các biển báo an toàn trong phòng thực hành giúp chúng ta không bị nguy hiểm khi đụng chạm, sử dụng các dụng cụ, thiết bị, hóa chất nguy hiểm hoặc độc hại.

- Đảm bảo an toàn cho bản thân, cho các bạn khác và thầy cô giáo trong phòng thực hành.

- Đảm bảo sử dụng đúng và không làm hư hại các thiết bị khác.

- Có kết quả bài thực hành tốt nhất.

Lý thuyết Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

I. Đối tượng nghiên cứu của vật lí học và mục tiêu của môn vật lí

- Vật lí học là ngành khoa học nghiên cứu về chất, năng lượng và mối quan hệ giữa chúng. Các nhà vật lí nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên khác nhau. Mục tiêu là mô tả được quy luật vận động của thế giới vật chất quanh ta.

- Trong nhà trường phổ thông, học tập tốt môn Vật lí sẽ có được những kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí, năng lượng và sóng, lực và trường.

- Mặt khác, tri thức thu nhận được qua môn Vật lí cũng góp phần giúp bạn nhận biết được năng lực, sở trường của bản thân, định hướng được nghề nghiệp và có kế hoạch học tập, rèn luyện đáp ứng yêu cầu của nghề nghiệp mà bạn sẽ thực hiện trong tương lai.

II. Vật lí với cuộc sống, khoa học, kĩ thuật và công nghệ.

1. Vật lí với cuộc sống.

- Trong cuộc sống, tri thức vật lí có ảnh hưởng rất rộng, là cơ sở khoa học để chế tạo và giải thích nguyên tắc hoạt động của rất nhiều vật dụng.

Lò vi sóng

Điện thoại

2.Vật lí với khoa học, kĩ thuật và công nghệ.

- Vật lí học là một ngành khoa học có quan hệ mật thiết và là nền tảng cho nhiều ngành khoa học, kĩ thuật, công nghệ. Nhiều thành tựu của Vật lí học đã được ứng dụng rộng rãi, làm tiền đề cho các cuộc cách mạng công nghiệp.

Vật lí với sự phát triển công nghệ nanô.

- Các nhà Vật lí đã đạt được những kết quả nghiên cứu đột phá về các đối tượng có kích thước cỡ nanômét, cách kiểm soát năng lượng và chuyển động ở cấp độ nguyên tử.

Vật liệu nano

Vật lí với sự phát triển laser và y học.

- Những nghiên cứu về bức xạ ánh sáng đã giúp các nhà vật lí phát hiện ra một loại bức xạ có độ đơn sắc, độ kết hợp và tính định hướng cao, đó là tia laser.

Vật lí với sự phát triển giao thông

- Những tiến bộ trong nghiên cứu 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.

Vật lí với sự phát triển bền vững.

- Những thành quả trong nghiên cứu vật lý bán dẫn và phát triển các loại vật liệu mới cho phép tạo ra những ngôi nhà sử dụng năng lượng mặt trời, nhờ đó giảm đáng kể nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

III. Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

Phương pháp nghiên cứu vật lí:

- Vật lí học sử dụng phương pháp nghiên cứu tuân theo cùng một tiến trình như các ngành khoa học tự nhiên khác.

- Phương pháp nghiên cứu khoa học được cụ thể hóa thành phương pháp tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí.

Ví dụ về kiến thức được hình thành từ quan sát thực nghiệm

- Từ quan sát thu được: vật chắn ánh sáng nên tạo ra bóng. Ánh sáng truyền theo đường thẳng.

Ví dụ về kiến thức được hình thành từ suy luận dựa trên kiến thức đã biết.

IV. Sai số khi đo các đại lượng vật lí

- Trong vật lí tất cả các phép đo đều chỉ có một độ tin cậy nhất định, ngoài ra sẽ có độ không tin cậy được gọi là sai số. Sai số trong một phép đo khoa học là không thể tránh khỏi đối với tất cả các phép đo.

- Trong các phép đo, cần đảm bảo sai số càng nhỏ càng tốt.

1. Sai số ngẫu nhiên.

- Sai số ngẫu nhiên là kết quả của những thay đổi trong các lần đo do các điều kiện thay đổi ngẫu nhiên gây ra.

- Sai số ngẫu nhiên có giá trị khác nhau trong các lần đo.

- Thực hiện đo lặp đi, lặp lại nhiều lần sẽ làm giảm nhưng không thể loại bỏ được hết sai số ngẫu nhiên.

2. Sai số hệ thống.

- Sai số hệ thống là sai số có giá trị không đổi trong các lần đo, được tiến hành bằng cùng dụng cụ và phương pháp đo.

- Khác với sai số ngẫu nhiên, không thể làm giảm sai số hệ thống bằng cách đo lặp đi lặp lại, mà phải cải tiến dụng cụ hoặc phương pháp đo.

3. Giá trị trung bình

Giá trị trung bình của đại lượng A sau n lần đo: $\overline{A}=\frac{A_1+A_2+\mathrm{...}+A_n}{n}$

4. Sai số của phép đo

- Giá trị tuyệt đối của hiệu số giữa giá trị trung bình và giá trị của mỗi lần đo được gọi là sai số tuyệt đối ứng với lần đo đó.

$\Delta A_1=\left|\overline{A}-A_1\right|;\Delta A_2=\left|\overline{A}-A_2\right|;\Delta A_3=\left|\overline{A}-A_3\right|\mathrm{...}$

- Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo được tính bằng:

$\Delta \overline{A}=\frac{\Delta A_1+\Delta A_2+\mathrm{...}+\Delta A_n}{n}$

- Sai số tuyệt đối của phép đo là: $\Delta A=\Delta \overline{A}+\Delta A^{\text{'}}$ (Với $\Delta A^{\text{'}}$ là sai số hệ thống)

5. Viết kết quả phép đo.

- Kết quả đo một đại lượng nào đó được biểu diễn dưới dạng một khoảng giá trị có chứa giá trị thực của đại lượng A:

$(\overline{A}-\Delta A)\le A\le (\overline{A}+\Delta A)$

- Kết quả trên có thể viết dưới dạng: $\Delta A=\Delta \overline{A}\pm \Delta A$

Chú ý:

- Các chữ số có nghĩa:

+ Các chữ số khác 0

+ Các chữ số 0 giữa hai chữ số khác 0

+ Chữ số 0 ở bên phải của dấu thập phân và một chữ số khác 0.

- Sai số tuyệt đối $\Delta A$ thường được viết đến một hoặc hai chữ số có nghĩa. Còn giá trị trung bình $\overline{A}$ được viết đến bậc thập phân tương ứng.

6. Sai số tỉ đối

- Sai số tỉ đối là tỉ số (tính ra phần trăm) giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng cần đo:

$\delta A=\frac{\Delta A}{\overline{A}}x100\%$

- Sai số tỉ đối càng nhỏ, phép đo càng chính xác.

Chú ý:

- Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiêu bằng tổng sai số tuyệt đối của các số hạng

- Sai số tỉ đối của một tích hay thương bằng tổng sai số tỉ đối của các thừa số.

V. Một số quy định về an toàn

- Các kí hiệu an toàn ở bảng 2 cảnh báo về những nguy cơ có thể xảy ra ở nơi có bảng ghi các kí hiệu này.

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 1: Tốc độ, độ dịch chuyển và vận tốc

Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

Bài 3: Gia tốc và đồ thị vận tốc – thời gian

Bài 4: Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài tập chủ đề 1

Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài mở đầu: Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

Trắc nghiệm Bài mở đầu: Giới thiệu mục đích học tập môn Vật Lí