Giải chuyên đề vật lí 10 – kết nối tri thức bài (2)

Bài Giới thiệu lĩnh vực nghiên cứu Vật lí học A/ Câu hỏi đầu Câu hỏi trang 13 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Vật lí học kỉ XIX có đóng góp quan trọng tiến khoa học công nghệ nhờ phát triển lĩnh vực nghiên cứu vật lí Các lĩnh vực nghiên cứu Vật lí học gì? Các nhà khoa học lĩnh vực vật lí nghiên cứu nào? Trả lời: - Các lĩnh vực nghiên cứu Vật lí học: + Vật lí thiên văn vũ trụ học; + Vật lí hạt lượng cao; + Vật lí nano; + Vật lí laser; + Vật lí bán dẫn; + Vật lí y sinh - Các nhà khoa học lĩnh vực vật lí nghiên cứu thơng qua thí nghiệm mơ hình tốn học B/ Câu hỏi I Vật lí thiên văn vũ trụ học Câu hỏi trang 14 Chun đề học tập Vật lí 10: Hãy tìm hiểu internet cho biết số kiện khám phá vũ trụ gần Trả lời: - NASA phóng tàu tiếp cận mặt Trời khoảng cách gần chưa có (2018): + Vào 3h31 sáng 12/8 theo địa phương, NASA phóng thành cơng tên lửa Delta IV Heavy mang tàu thăm dò Parker Solar Probe vào vũ trụ Sứ mệnh nhà khoa học giao phó cho Parker tiếp cận Mặt trời gần tàu thăm dò trước làm + Việc tiếp cận khoảng cách gần chưa có giúp nhận nhiều thơng tin quan trọng Mặt trời, để giải đáp nhiều bí ẩn chưa sáng tỏ Chẳng hạn nhiệt độ vành nhật hoa lại nóng nhiều so với bề mặt Mặt trời – câu hỏi giải đáp thời gian tới - Tàu thăm dò NASA tìm thấy "siêu Trái Đất" (2018) + TESS tàu săn hành tinh "mới toanh" NASA phóng lên vũ trụ vào ngày 18/04/2018, nhiệm vụ theo dõi 200.000 sáng bầu trời xác định hành tinh quay xung quanh chúng + Không phụ kỳ vọng khoa học gia đặt vào mình, vào tháng đây, TESS khám phá hành tinh Pi Mensae c với kích cỡ lớn gấp 2,1 lần Trái Đất, khối lượng gấp 4,8 lần Hành tinh có quỹ đạo quay xung quanh lùn với chu kỳ 6,27 ngày, cách 60 năm ánh sáng + Pi Mensae c định nghĩa "siêu Trái Đất", thuật ngữ dùng để hành tinh đá có khối lượng lớn Trái Đất - Tàu thăm dị Insight hạ cánh thành cơng xuống bề mặt Hỏa (2018) + Lần thứ lịch sử, tàu thăm dò NASA lại hạ cánh thành công bề mặt "hành tinh đỏ" Đó vào ngày 27/11/2018, tàu thăm dị InSight sau tháng du hành vũ trụ đáp xuống an toàn bề mặt đầy bụi Hỏa + Từ đây, InSight bắt đầu tiến hành hoạt động khảo sát địa chất Hỏa, để giúp có nhìn chi tiết q trình hình thành hành tinh Từ khoa học suy ngược phần hình thành Trái Đất - Trung Quốc phóng tàu thăm dò lên vùng tối Mặt Trăng (2018) + Ngày 08/12/2018, ngành Khoa học vũ trụ Trung Quốc có thêm bước tiến lớn, tên lửa chở tàu thăm dị Mặt trăng phóng lên thành công Sự kiện nằm Sứ mệnh Hằng Nga-4, nhằm đặt tàu thăm dị vị trí hố thiên thạch Von Kármán thuộc vùng tối Mặt trăng + Von Kármán chọn làm điểm nghiên cứu hố thiên thạch lâu đời bề mặt vệ tinh chúng ta, vốn hình thành va chạm thiên thạch cách hàng tỷ năm trước + Ngoài nhiệm vụ phân tích lớp đất đá, tàu cịn đem theo hạt giống cải 3kg khoai tây để tiến hành thử nghiệm phát triển hạt giống trình quang hợp mặt Trăng II Vật lí hạt lượng cao Câu hỏi trang 16 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Vật lí hạt gì? Trả lời: Vật lí hạt ngành vật lí nghiên cứu hạt sơ cấp chứa vật chất xạ, với tương tác chúng Nó cịn gọi vật lí lượng cao nhiều hạt số khơng xuất điều kiện mơi trường tự nhiên, mà tạo hay phát vụ va chạm hạt, nhờ máy gia tốc Câu hỏi trang 16 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Các hạt cấu tạo nên vật chất phân loại nào? Trả lời: Các hạt cấu tạo nên vật chất phân loại thành loại hạt: - Hạt hay gọi hạt sơ cấp hạt chia nhỏ - Hạt tổ hợp hạt cấu thành hạt khác proton, neutron, cấu thành từ hạt quark Ví dụ: proton, neutron cấu thành từ hạt quark III Vật lí nano Câu hỏi trang 17 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Tại vật liệu có kích cỡ nano lại có tính chất khác biệt? Trả lời: Vật liệu kích cỡ nano có tính chất khác biệt kích thước chúng nhỏ bé so sánh với kích thước tới hạn nhiều tính chất hóa lí vật liệu Vật liệu nano nằm tính chất lượng tử nguyên tử tính chất khối vật liệu Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn tính chất nhỏ so với độ lớn vật liệu, vật liệu nano điều khơng nên tính chất khác biệt nguyên nhân Câu hỏi trang 18 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Vật liệu nano gì? Trả lời: Vật liệu nano loại vật liệu có cấu trúc hạt, sợi, ống, mỏng,…có khả ứng dụng sinh học kích thước chúng so sánh với kích thước tế bào khoảng từ nanomét đến 100 nanomét (1nm = 10-9m) Câu hỏi trang 18 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Các nhà khoa học nghiên cứu vật liệu nano nào? Trả lời: Các nhà khoa học nghiên cứu vật liệu nano cách sử dụng lí thuyết, thực nghiệm thông qua thiết bị đại kính hiển vi điện tử có khả quan sát đến kích thước cỡ nguyên tử hay phân tử mơ máy tính Câu hỏi trang 18 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Nêu số ứng dụng vật liệu nano Trả lời: Vật liệu nano ứng dụng lĩnh vực, ví dụ: - Y sinh học: Các hóa chất dược phẩm kích cỡ nano đưa vào thể, giúp can thiệp quy mô phân tử hay tế bào dùng để hỗ trợ chẩn đoán bệnh, dẫn truyền thuốc, tiêu diệt tế bào ung thư, … - Năng lượng: Sử dụng vật liệu nano chế tạo loại pin, tụ điện làm tăng tính hiệu dự trữ điện tạo vật liệu siêu dẫn - Mơi trường: giúp thay hóa chất, vật liệu quy trình sản xuất truyền thống gây ô nhiễm quy trình gọn nhẹ, tiết kiệm lượng, giảm tác động môi trường - Công nghệ thông tin: dùng vật liệu nano để làm thiết bị ghi thông tin cực nhỏ, chế tạo hình máy tính, điện thoại chế tạo vật liệu siêu nhẹ, siêu bền sử dụng để sản xuất thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ… IV Vật lí laser Câu hỏi trang 18 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy nêu số ưu điểm laser so với ánh sáng thông thường Trả lời: Ưu điểm laser so với ánh sáng thông thường: cho phép tập trung lượng lớn, đồng thời có tính đơn sắc định hướng cao nên chiếu xa mà khơng bị phân tán hay tán xạ truyền qua mặt phân cách môi trường Câu hỏi trang 19 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Laser gì? Trả lời: Laser từ viết tắt tiếng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (sự khuếch đại ánh sáng xạ cảm ứng), nguồn ánh sáng thu nhờ khuếch đại ánh sáng xạ phát kích hoạt phần tử môi trường vật chất Câu hỏi trang 19 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy nêu ứng dụng laser đời sống Trả lời: Laser ứng dụng nhiều lĩnh vực: - Trong công nghiệp chế tạo, laser sử dụng để cắt kim loại - Trong y học, laser sử dụng dao mổ để phẫu thuật Kĩ thuật phẫu thuật giảm thời gian hồi phục biến chứng sau phẫu thuật Bệnh nhân phải chịu đau đớn so với phẫu thuật dao mổ truyền thống - Trong viễn thông, laser ứng dụng để truyền tin tức Các thiết bị viễn thơng laser có kích thước nhỏ gọn, nhẹ tiêu thụ lượng Dải sóng truyền tin laser lớn so với truyền tin sóng điện từ nên truyền nhiều kênh thông tin so với hệ thống vô tuyến - Trong nghiên cứu vũ trụ: laser sử dụng để đo khoảng cách cực lớn, xác định vị trí vật thể vũ trụ, theo dõi, điều khiển liên lạc với tàu vũ trụ V Vật lí bán dẫn Câu hỏi trang 20 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy kể tên số ứng dụng vật lí bán dẫn đời sống khoa học, kĩ thuật Trả lời: - Ứng dụng vật lí bán dẫn đời sống khoa học, kĩ thuật + Chất bán dẫn nhân tố quan trọng để tạo linh kiện hoàn chỉnh diode, transistor, loại thẻ nhớ, SSD, HDD,… Các linh kiện thông qua phối hợp, lắp ghép liên kết với tạo nên mạch điện tử - Chất bán dẫn giúp tạo nên thiết bị điện rơle bán dẫn, linh kiện bán dẫn, bóng bán dẫn, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến đo mức, diot bán dẫn, chuyển đổi tín hiệu, CT dịng, PLC, biến tần,… - Chất bán dẫn có vai trò trung tâm hoạt động máy ATM, internet, thiết bị lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, xe lửa, … Hoạt động trang 20 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy tìm hiểu internet thảo luận công nghệ phát triển công nghệ vật lí bán dẫn Trả lời: - Kể từ phát minh thiết bị bán dẫn điện Hoa Kỳ vào năm 1940, phát triển công nghệ trải qua ba hệ: + Thế hệ bao gồm đa tạp, điốt silicon thyristor, đại diện thyristor dựa silicon Tính bán điều khiển, điều khiển dẫn + Thế hệ thứ hai chủ yếu dựa vật liệu silicon, bao gồm MOSFET, GTO, IGBT IGCT Tính khơng điều khiển bật mà cịn có khả tắt tự động, nhận chuyển đổi miễn phí tần số cao + Thế hệ thứ ba chất bán dẫn, chủ yếu vật liệu dải rộng, bao gồm vật liệu SiC, GaN, … Mặc dù vật liệu thiết bị SiC bắt đầu nghiên cứu vào năm 1980, phát triển nhanh chóng thực sau năm 2000, có sản phẩm SiC SBD MOSFET, cơng nghệ chưa trưởng thành VI Vật lí y sinh Hoạt động trang 20 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy tìm hiểu internet thảo luận để tìm hiểu cơng nghệ phát triển cơng nghệ vật lí y sinh Trả lời: Nội dung nghiên cứu vật lí y sinh rộng, chế sinh bệnh tác dụng yếu tố từ môi trường yếu tố vật lí, kĩ thuật chẩn đoán điều trị bệnh đại Những năm gần đây, vật lí y sinh cịn nghiên cứu chế tạo thiết bị hỗ trợ, phục hồi chức vận động thiết bị nano để điều hòa chức sinh học, như: + Laser trị liệu, điện trị liệu, từ trị liệu, quang trị liệu, siêu âm trị liệu sóng ngắn trị liệu + Các kĩ thuật khuếch đại PCR dùng để xem kết thí nghiệm mắt thường với thiết bị phóng đại quang học Bằng kĩ thuật này, giúp nghiên cứu hệ thống tương tác phúc tạp tiến trình tạo sống Em trang 21 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Tìm hiểu qua sách báo internet số lí thuyết khoa học cơng nghệ vật lí thiên văn vũ trụ, vật lí hạt lượng cao, vật lí nano, vật lí laser, vật lí bán dẫn vật lí y sinh Trả lời: Một số cơng nghệ vật lí laser: + Máy đo cự ly hàng khơng đo xác cự ly từ máy bay đến mục tiêu mặt đất, nâng cao độ trúng đích ném bom + Rada laser có độ xác cao rada thơng thường, hướng dẫn hai tàu vũ trụ ghép nối xác khơng gian + Máy bay chiến đấu bay tầm siêu thấp, trang bị rada laser né xác tất chướng ngại vật, kể đường dây điện + Bom có lắp thiết bị dẫn đường có lắp hệ thống lái điều khiển laser tự động tìm kiếm đánh trúng mục tiêu + La bàn laser thay la bàn phổ thông, để đo phương vị máy bay, dùng máy bay phản lực cỡ lớn máy bay chiến đấu tính cao + Vũ khí laser cơng suất thấp làm lố mắt đối phương, dùng tác chiến gần, khoảng cách vài km, xách tay, lắp xe tăng, máy bay trực thăng + Vũ khí laser lượng cao dùng chùm tia laser cực mạnh chiếu đến điểm mục tiêu để vật liệu chảy khí hố, cách đó, chùm tia laser mạnh phá huỷ đường điện, gây cháy thùng nhiên liệu máy bay… + Vũ khí laser lắp đặt vệ tinh hay máy bay bắn hạ tên lửa đạn đạo vệ tinh đối phương, ngăn chặn vật thể vũ trụ va chạm với Trái Đất Các nhà khoa học Nga Đại học Kỹ thuật Không quân Trung Quốc đề xuất dùng tia laser khổng lồ phá hủy vệ tinh cũ loại rác vũ trụ khác để dọn quỹ đạo Trái Đất  ... phát tri? ??n hạt giống trình quang hợp mặt Trăng II Vật lí hạt lượng cao Câu hỏi trang 16 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Vật lí hạt gì? Trả lời: Vật lí hạt ngành vật lí nghiên cứu hạt sơ cấp chứa vật. .. báo internet số lí thuyết khoa học cơng nghệ vật lí thiên văn vũ trụ, vật lí hạt lượng cao, vật lí nano, vật lí laser, vật lí bán dẫn vật lí y sinh Trả lời: Một số cơng nghệ vật lí laser: + Máy... lớn, xác định vị trí vật thể vũ trụ, theo dõi, điều khiển liên lạc với tàu vũ trụ V Vật lí bán dẫn Câu hỏi trang 20 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy kể tên số ứng dụng vật lí bán dẫn đời sống