Khởi động: 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 hỏi 1: 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 lý mà em đã được học ở cấp trung học cơ sở : Cơ học, điện học, quang học, nhiệt học, nhiệt động lực học.
Câu hỏi 2: Em thích nhất lĩnh vực nào của Vật lí? Tại sao?
Lời giải:
Tùy vào từng cá nhân học sinh để đưa ra lĩnh vực yêu thích của mình, ví dụ
- Em yêu thích nhất lĩnh vực cơ học của Vật lí, vì:
+ Thông qua lĩnh vực cơ học, em có thể giải thích được một số hiện tượng xảy ra trong cuộc sống như là con người có thể đứng vững được nhờ có lực ma sát hay con người có thể nổi trên mặt nước nhờ có lực đẩy Ác-si-mét,...
- Em yêu thích lĩnh vực nhiệt học của Vật lí, vì: em có thể giải thích một số thí nghiệm vui như hơ quả bóng bay vào ngọn lửa, ngay lập tức quả bóng bay bị nổ, nhưng khi hơ quả bóng bay có chứa nước vào ngọn lửa thì quả bóng bay lại không bị nổ ngay lập tức,...
III. Vai trò của Vật lí đối với khoa học, kĩ thuật và công nghệ
Câu hỏi 1: 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 hỏi 2: Theo em, việc sử dụng máy hơi nước nói riêng và động cơ nhiệt nói chung có những hạn chế nào?
Lời giải:
- Việc sử dụng máy hơi nước nói riêng và động cơ nhiệt nói chung có những hạn chế là : Để các thiết bị này hoạt động thì cần phải có nhiên liệu. Nhiên liệu thì có hạn . Các động cơ của thiết bị sẽ bị hao mòn theo thời gian.
Câu hỏi 1: Cơ chế của các phản ứng hóa học được giải thích dựa trên kiến thức thuộc lĩnh vực nào của Vật lí?
Lời giải:
- Cơ chế của các phản ứng hóa học được giải thích dựa trên kiến thức thuộc lĩnh vực của vật lí là:
+ Những nguyên lí của nhiệt động lực học
+ Động học
Câu hỏi 2: 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 hỏi 3: Sự tương tác giữa các thiên thể được giải thích dưạ vào định luật vật lí nào của Newton?
Lời giải:
- Sự tương tác giưã các thiên thể được giải thích dựa vào : Định luật 3 của Newton
Câu hỏi 4: 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:
- Hiện tượng tự nhiên và giải thích
+ 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. Điều này cũng giải thích vì sao ở giữa các nhịp cầu nối đều có những khe hở nhỏ
+ Dẫn nhiệt: Khi đổ nước sôi vào cốc thủy tinh thì cốc thủy tinh có thành dày thường dễ nứt vỡ hơn so với cốc thủy tinh có thành mỏng. Thực vậy, thủy tinh dẫn nhiệt kém. Khi đổ nước sôi vào cốc thủy tinh có thành dày thì thành phần cốc bên trong (tiếp xúc với nước) có nhiệt độ tăng lên nhanh chóng và nở ra, trong khi đó thành bên ngoài chưa kịp nóng lên và chưa kịp nở ra. Sự nở vì nhiệt không đồng đều ở thành bên trong và thành bên ngoài cốc gây ra lực lớn làm nứt cốc. Với cốc thủy tinh cso thành mỏng thì thành cốc bên trong và bên ngoài có sự chênh lệch nhiệt độ không đáng kể, chúng nở ra một cách đồng đều nên ít bị nứt vỡ.
Câu hỏi: 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: Hãy kể tên một số nhà máy tự động hóa quá trình sản xuất ở nước ta.
Lời giải:
+ Ba Huân - Ứng dụng tự động hóa vào xử lí trứng.
+ 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: 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:
- Khái niệm: Thành phố thông minh là thành phố được xây dựng trên nền tảng công nghệ thông tin giúp kết nối và tạo lên một hệ thống hữu cơ tổng thể được kết nối từ nhiều hệ thống thành phần với hệ thống trí tuệ nhân tạo. Hệ thống này bao gồm mạng viễn thông số (dây thần kinh), hệ thống thông minh (não bộ), các cảm biến (giác quan) và phần mềm (tinh thần và nhận thức).
- Một số thuật ngữ về thành phố thông minh
+ Trí tuệ nhân tạo
Trí tuệ nhân tạo được xem là bộ não, trí khôn của thành phố thông minh. Trí tuệ nhân tạo sẽ tiếp nhận dữ liệu từ nhiều cảm biến theo thời gian thực để phân tích và đưa ra giải pháp phù hợp cho việc vận hàn đô thị
Trí tuệ nhân tạo còn có khả năng học và giao tiếp với con người
+ Mạng viễn thông số: là mạng truyền tin và kết nối các thiết bị đầu cuối bên trong đô thị thông minh. Mạng viễn thông số gồm có mạng hữu tuyến và mạng vô tuyến. Mạng viễn thông số vô tuyến có thể hiểu là mạng 4G, 5G
+ Cảm biến: là các cảm biến về nhiệt độ, chất lượng không khí, camera thông minh, cảm biến giao thông,..Những cảm biến này giúp thu thập thông tin theo thời gian thực và được lưu trữ the tiêu chuẩn dữ liệu lớn.
Câu hỏi 1: 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 hỏi 2: 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 lý đối với một số lĩnh vực như :
+ Giao thông vận tải: Dựa vào một số nguyên tắc, định luật vật lý mà con người sản xuât ra các phương tiện giao thông chạy bằng động cơ như xe máy, ô tô...
+ Thông tin liên lạc: Dựa vào nguyên tắc định luật tạo hình ảnh mà con ngừoi phát minh ra ti vi làm phương tiện truyền thông đại chúng
+ Năng lượng, du hành vũ trụ : dựa vào lực học trong vật lý mà người ta có thể đi ra ngoài vũ trụ, khám phá sao hoả...
- Hình ảnh minh họa :
Câu hỏi 3: Hãy nêu ví dụ về ô nhiễm môi trường và hủy hoại hệ sinh thái mà em biết ở địa phương mình.
Lời giải:
+ Hóa chất xả ra dòng sông từ các nhà máy công nghiệp làm ô nhiễm nguồn nước, các sinh vật dưới nước chết, ảnh hưởng đến hệ sinh thái, nước bị ô nhiễm ngấm vào mạch nước ngầm, mà mạch nước ngầm là nguồn nước mà người dân sử dụng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, làm cho con người mắc bệnh,...
+ Hóa chất còn làm ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến con người và sinh vật,...
IV. Phương pháp nghiên cứu Vật Lí
Câu hỏi: 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 hỏi 1: Hãy kể tên một số mô hình vật chất mà em thấy trong phòng thí nghiệm.
Lời giải:
- Tên một số mô hình vật chất mà em thấy trong phòng thí nghiệm : quả địa cầu, bản đồ thế giới, hệ mặt trời...
Câu hỏi 2: 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 hỏi 3: Các mô hình toán học vẽ ở Hình 1.9 dùng để mô tả loại chuyển động nào?
Lời giải:
- Cả hai đồ thị đều mô tả chuyển động thẳng đều – chuyển động có vận tốc không đổi theo thời gian