Giải chuyên đề vật lí 10 – kết nối tri thức full

Bài 1: Sơ lược phát triển Vật lí học A/ Câu hỏi đầu Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Vật lí học, khoa học khác, hình thành phát triển từ điều chưa biết đến điều biết, từ hiểu biết chưa đầy đủ chưa hoàn thiện giới xung quanh đến hiểu biết đầy đủ hoàn chỉnh giới xung quanh Vật lí học hình thành phát triển nào? Trả lời: - Sự đời Vật lí học gắn với xã hội Hy Lạp cổ đại, xã hội chiếm hữu nô lệ Hy Lạp đạt đến mức độ phồn vinh, tạo điều kiện thuận lợi cho khoa học đời phát triển - Quá trình phát triển Vật lí học: B/ Câu hỏi I Sự đời thành tựu ban đầu vật lí thực nghiệm Sự đời vật lí thực nghiệm Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Aristotle quan niệm vật nặng rơi nhanh vật nhẹ, Galilei không tin thế, ơng làm thí nghiệm tháp nghiêng Pisa (Pi – da) đưa kết luận: Khơng có sức cản khơng khí (hoặc sức cản nhỏ so với trọng lượng vật) vật rơi (Hình 1.1) Hãy nêu khác nghiên cứu Aristotle Galilei Trả lời: Sự khác nghiên cứu Aristotle Galilei Aristotle Galilei Từ cảm nhận mắt thường, Đề lí thuyết từ việc phân tích từ kiện đơn lẻ, cụ thể để thí nghiệm khái qt tính chất chung tồn thể tự nhiên Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Các nhà triết học tự nhiên Hy Lạp cổ đại sử dụng phương pháp nghiên cứu để nghiên cứu giới tự nhiên? Trả lời: Các nhà triết học tự nhiên Hy Lạp cổ đại sử dụng phương pháp quan sát phương pháp quy nạp để nghiên cứu giới tự nhiên Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Phương pháp thực nghiệm có vai trị q trình phát triển Vật lí học cách mạng công nghiệp? Trả lời: Phương pháp thực nghiệm đời giải vấn đề thực tiễn mà Aristotle không giải Kể từ phương pháp thực nghiệm đời, nhà vật lí tìm chân lí khoa học khơng phải tranh luận triền miên mà cách tiến hành thí nghiệm, phát triển cơng thức định lượng kiểm tra thực nghiệm Từ đó, thúc đẩy q trình phát triển Vật lí học cách mạng công nghiệp Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy nêu vai trị vật lí thực nghiệm phát triển Vật lí học Trả lời: Vật lí thực nghiệm giúp phát quy luật, định luật vật lí kiểm chứng lí thuyết Sự tiến triển Vật lí học thường bước sang chương nhà thực nghiệm phát tượng mới, lí thuyết tiên đoán kết mà nhà thực nghiệm thực thí nghiệm kiểm chứng mang lại kết ủng hộ lí thuyết Một số thành tựu ban đầu vật lí thực nghiệm Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Vật lí thực nghiệm có vai trò việc phát minh máy nước? Trả lời: Vật lí thực nghiệm tạo bước tiến đáng kể Nhiệt học, nghiên cứu dãn nở nhiệt sở để sáng chế máy nước, hình thành nhiệt động lực học mở đầu cho cách mạng công nghiệp lần thứ Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Việc sáng chế máy phát điện động điện có tác động đến sản xuất? Trả lời: - Máy phát điện động điện dùng để chuyển đổi ngược điện sang - Máy phát điện tạo dòng điện hiệu pin điện hóa - Việc dùng động điện thuận tiện cho truyền tải điện xa áp dụng nhiều lĩnh vực khác Các thiết bị điện thay cho thiết bị sử dụng động nước giảm thiểu nhiều nguy hiểm từ thiết bị cũ nhà ở, nhà máy tạo dây chuyền sản xuất Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy kể số thành tựu khác vật lí thực nghiệm Trả lời: Một số thành tựu Vật lí thực nghiệm kể đến như: - Galilei chế tạo thành cơng kính thiên văn vào năm 1609 mở đầu cho kỉ nguyên nghiên cứu vũ trụ - Newton nghiên cứu tượng tán sắc ánh sáng, chứng minh ánh sáng trắng ánh sáng đơn sắc mà tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác có màu trải dài liên tục từ đỏ đến tím Ngồi ra, Newton nêu giả thuyết ánh sáng có tính chất hạt - Michael Faraday (Mai-cơn Pha-ra-đây) (1791 – 1867) nghiên cứu tượng điện từ mối quan hệ tương hỗ điện từ hay gọi tượng cảm ứng điện từ Đây sở cho đời máy phát điện xoay chiều - Thomas Young (Tho-mát Y-âng) (1773 – 1829) thực thí nghiệm giao thoa ánh sáng, từ chứng minh ánh sáng có tính chất sóng Vai trò học Newton phát triển Vật lí học Câu hỏi trang Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy nói số ảnh hưởng học Newton phát triển Vật lí học Trả lời: - Isaac Newton xây dựng nên hệ thống định luật chuyển động định luật vạn vật hấp dẫn Hệ thống định luật tạo sở lí luận tốn học vững cho đời phát triển học cổ điển giải thích khơng chuyển động vật thể sống ngày, mà hành tinh vật thể vũ trụ - Cơ học Newton mang lại giá trị lớn mặt tư tưởng khoa học Nhờ vào hệ thống học Newton, nhà khoa học Edmond Halley (Ét-mơn Ha-lây) (1656 – 1742) dự đoán xuất chổi Sao chổi đặt tên Halley để ghi nhớ thành tích khoa học ông Lần đầu tiên, vật thể bên cạnh hành tinh chứng minh quay quanh Mặt Trời Đây xem chứng thực nghiệm khẳng định đắn học Newton thành tựu vĩ đại lịch sử nhân loại - Dựa định luật Newton cơng cụ giải tích tốn học, nhà khoa học Tsiolkovsky (Sai-ô-cốp-ki) (1857 – 1935) xây dựng thành cơng phương trình mơ tả chuyển động vật thể có khối lượng thay đổi theo thời gian Kết quan trọng đặt móng cho hình thành phát triển ngành chế tạo tên lửa từ mở kỉ nguyên du hành vũ trụ nửa sau kỉ XX  Mặc dù vào kỉ XX, đời học lượng tử thuyết tương đối dần thay định luật chuyển động Newton Tuy nhiên, học Newton giải thích xác chuyển động vật thể giới tự nhiên phạm vi định, ngoại trừ vật thể nhỏ electron vật thể chuyển động với tốc độ tương đương tốc độ ánh sáng chân khơng Do đó, học Newton bước đột phá lịch sử Vật lí, đặt móng cho Vật lí cổ điển, đóng vai trị thúc đẩy lí thuyết xác giữ giá trị to lớn lĩnh vực khoa học ngày Một số nhánh nghiên cứu vật lí cổ điển Hoạt động trang 10 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Vẽ sơ đồ tư mô tả nhánh nghiên cứu học cổ điển Trả lời: Hoạt động trang 10 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Kể tên số nghiên cứu nhánh nghiên cứu học cổ điển Trả lời: Cơ học cổ điển chia thành học vật rắn học chất lưu - Một số nghiên cứu học vật rắn + Thuyết nhật tâm Copernic + Ba định luật Kepler - Một số nghiên cứu học chất lưu + Lực đẩy Archimedes + Nghiên cứu chất thể lỏng, khí Hoạt động trang 10 Chun đề học tập Vật lí 10: Vì âm học coi nhánh học? Trả lời: Âm học coi nhánh học âm phát vật dao động, âm truyền nơi môi trường chuyển động hạt hay phân tử mơi trường rắn, lỏng, khí lan truyền gây sóng âm Hoạt động trang 10 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Thảo luận với bạn vai trị nhánh vật lí cổ điển phát triển khoa học cơng nghệ Trả lời: Vai trị nhánh vật lí cổ điển với phát triển khoa học cơng nghệ vật lí cổ điển đóng góp vai trị quan trọng việc nghiên cứu, khám phá, chế tạo nên đồ dùng, thiết bị, phương tiện đại, đóng góp vào phát triển khoa học cơng nghệ - Một số ví dụ sau: + Cơ học vật rắn, học đất học kết cấu lí thuyết tảng cho kĩ sư thiết kế cơng trình xây dựng Bộ mơn vật lí kiến trúc bao gồm lí thuyết âm học, ánh sáng, nhiệt giúp thiết kế công trình cách tối ưu, chống tiếng ồn, nâng cao khả cách nhiệt bố trí đèn chiếu sáng hiệu + Ngành khí động lực học giúp kĩ sư hàng không thiết kế máy bay tốt thực mô trước cho sản xuất hàng loạt + Ngành nhiệt động lực học giúp chế tạo động nhiệt, … + Ngành điện từ học giúp chế tạo máy phát điện, … II Sự đời vật lí đại Sự khủng hoảng Vật lí cuối kỉ XIX Trả lời: Biến đổi khí hậu tác động tiêu cực đến Việt Nam - Tác động đến môi trường: gần tỉ lệ ô nhiễm bụi thành phố lớn Hà Nội, Hồ Chí Minh mức đáng báo động, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân Bên cạnh mơi trường nhiễm, nguồn cung cấp nước không đủ khiến nhiều hộ gia đình, doanh nghiệp lo lắng khơng có nước sinh hoạt sản xuất - Tác động đến nhiệt độ: Nhiệt độ nước có xu hướng tăng lên Nhiệt độ trung bình tăng lên 2,6oC Tây Bắc, tăng 2,5oC Đông Bắc, tăng 2,4oC đồng Bắc Bộ, tăng 2,8oC Bắc Trung Bộ, tăng 1,9oC Nam Trung Bộ, tăng 1,6oC Tây Nguyên tăng 2oC Nam so với nhiệt độ trung bình năm 1980 - 1999 - Tác động đến lương mưa: Lượng mưa tất khu vực nước có xu hương tăng lên Lượng mưa trung bình nước tăng 5% so với lượng mưa trung bình năm 1980 - 1999 Hiện tượng sạt lở đất, lũ lụt xảy nhiều năm gần Em trang 71 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Nói số chất gây nhiễm môi trường đề giải pháp hạn chế Trả lời: - Một số chất gây ô nhiễm môi trường: + Khí CO2: gây hiệu ứng nhà kính, nóng lên Trái Đất + Mưa axit + Benzen, NO2, SO2, hợp chất hữu dễ bay kim loại nặng - Giải pháp: + Có biện pháp xử lí khí thải từ nhà máy + Có lộ trình khai thác khống sản hợp lí, phù hợp với điều kiện kinh tế, xã hội, địa chất, môi trường + Mỗi người dân cần nâng cao ý thức bảo vệ môi trường Bài 10: Năng lượng tái tạo số công nghệ thu lượng tái tạo Trang 72 A/ Câu hỏi đầu Câu hỏi trang 72 Chuyên đề Vật lí 10: Sự phát triển kinh tế - xã hội đòi hỏi ngày nhiều lượng, kéo theo biến đổi khí hậu ô nhiễm môi trường tăng theo Ngày xuất nhiều dự án lượng tái tạo Làm khai thác nguồn lượng tái tạo thay lượng hóa thạch? Lời giải: - Để khai thác nguồn lượng tái tạo thay lượng hóa thạch: + Xây dựng nhà máy sản xuất pin mặt trời + Xây dựng trạm tuabin gió + Xây dựng nhà máy thủy điện B/ Câu hỏi I Năng lượng tái tạo lượng không tái tạo Câu hỏi trang 72 Chuyên đề Vật lí 10: Em kể tên số dạng nhiên liệu hóa thạch giải thích nguồn nhiên liệu lại nguồn lượng không tái tạo Lời giải: - Một số dạng nhiên liệu hóa thạch: + Than đá + Dầu mỏ - Nguồn nhiên liệu nguồn lượng tái tạo chúng khơng thể bổ sung, làm lại thời gian ngắn mà phải hàng triệu năm hình thành II Vai trị lượng tái tạo III Các loại lượng tái tạo Trang 73, 74 Câu hỏi trang 73 Chuyên đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu thảo luận Có loại lượng tái tạo nào? Ưu nhược điểm chúng gì? Làm thu lượng tái tạo? Lời giải: Các loại lượng tái tạo: - Năng lượng Mặt Trời - Năng lượng nước - Năng lượng địa nhiệt - Năng lượng gió - Năng lượng từ sóng biển, đại dương - Năng lượng sinh khối Ưu điểm Nhược điểm - Là nguồn lượng sạch, thân thiện với - Chi phí đầu tư ban đầu cao mơi trường, gây nhiễm Có nhiều ứng - Hiệu suất hoạt động bị ảnh dụng từ nguồn lượng hữu ích, hưởng yếu tố thời tiết, thiên giúp tiết kiệm điện cho hộ gia đình, nhiên doanh nghiệp - Rất khó khăn để sản xuất lượng điện - Là nguồn lượng khơng sợ cạn kiệt, có lớn thể sử dụng cho nhiều nhu cầu vị trí khác - Chi phí nhiên liệu bảo dưỡng thấp, độ bền cao nhiều lần Để thu lượng tái tạo phải xây dựng hệ thống, thiết bị phù hợp với loại lượng: + Thu lượng gió cần hệ thống có tua bin gió + Thu lượng Mặt Trời cần hệ thống có pin mặt trời + Thu lượng nước cần hệ thống nhà máy thủy điện + Thu lượng sinh khối cần hệ thống phân hủy xác thực vật IV Một số công nghệ thu lượng tái tạo Thủy điện Câu hỏi trang 74 Chuyên đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu số nhà máy thủy điện Việt Nam: Kể tên ba nhà máy thủy điện có cơng suất lớn Nhận xét lợi ích nhà máy thủy điện mang lại nguy gây cân hệ sinh thái nhà máy thủy điện gây Tại nhà máy thủy điện chủ yếu xây dựng miền núi? Lời giải: - nhà máy thủy điện có cơng suất lớn: + Nhà máy thủy điện Sơn La (2400 MW) + Nhà máy thủy điện Hịa Bình (1920 MW) + Nhà máy thủy điện Lai Châu (1200 MW) - Lợi ích nhà máy thủy điện: + Khơng sử dụng lượng hóa thạch, sử dụng nguồn lượng gần vô hạn + Tuổi thọ nhà máy thủy điện lớn nhà máy nhiệt điện + Chi phí nhân cơng để vận hành nhà máy thấp - Nguy gây cân hệ sinh thái nhà máy thủy điện gây ra: + Thay đổi dịng chảy nước nguyên nhân gây nên xói lở bờ sông, nơi canh tác nông nghiệp người dân + Chất lượng nước vùng hạ lưu bị giảm sút + Người nơng dân khơng có đủ nước cho hoạt động nông nghiệp + Hệ sinh thái sinh vật nước bị thay đổi + Ở cửa sông tượng xâm nhập mặn tăng lên + Những thay đổi gây tác động xấu nguồn lợi thủy sản Một số lồi khơng thể sống sót sinh kế ngư dân bị đe dọa Các nhà máy thủy điện chủ yếu xây dựng miền núi vùng có địa hình cao, bị cắt xẻ mạnh có nhiều sơng lớn  thuận lợi để xây dựng nhà máy thủy điện Công nghệ nhiên liệu sinh học Trang 75 Câu hỏi trang 75 Chuyên đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu thảo luận cơng nghệ sản xuất khí sinh học: Chu trình sản xuất khí sinh học nào? Các yêu cầu thiết kế công trình khí sinh học nhỏ nào? Tại cần thực yêu cầu đó? Lời giải: Chu trình sản xuất khí sinh học mơ tả hình vẽ: - Năng lượng sinh học bắt nguồn từ trình chuyển đổi sinh khối, chất hữu dễ phân hủy có nguồn gốc từ thực vật, động vật - Nhiên liệu sinh học thu nhờ chuyển hóa sinh khối nhiên liệu dạng lỏng khí - Các u cầu thiết kế cơng trình khí sinh học nhỏ + Áp suất khí chiều dày lớp đất lấp vòm bể phân huỷ thiết bị nắp cố định phải tính tốn cho vịm bể khơng bị nứt vỡ làm việc + Các bể phải chịu tải trọng di động 200 kg/m2 + Tỉ lệ pha loãng đảm bảo cho chất có hàm lượng chất khơ - 10% phân động vật, 20 - 22% thực vật + Thời gian lưu phân động vật đảm bảo không nhỏ giá trị tương ứng với nhiệt độ qui định bảng sau: Vùng Nhiệt độ trung bình mùa đơng (OC) Thời gian lưu (ngày) I 10 - 15 60 II 15 - 20 50 III > 20 40 + Thời gian lưu nguyên liệu thực vật qui định 100 ngày - Cần thực yêu cầu nhằm đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường Công nghệ thu lượng mặt trời Trang 76 Câu hỏi trang 76 Chuyên đề Vật lí 10: Hãy tìm hiểu thảo luận Nhận xét lợi ích nhà máy mang lại Giải thích phần lớn dự án điện Mặt Trời Việt Nam tập trung nhiều miền Trung miền Nam Lời giải: Lợi ích nhà máy mang lại: + Tận dụng nguồn lượng tái tạo gần vô hạn + Tiết kiệm nguồn lượng không tái tạo + Bảo vệ, thân thiện với môi trường Phần lớn dự án điện Mặt Trời Việt Nam tập trung nhiều miền Trung miền Nam có số nắng trung bình 2.000 - 2.600 giờ/năm, cao so với số nắng trung bình Miền Bắc (1.500 - 1.700 nắng/năm) Công nghệ thu lượng gió Câu hỏi trang 76 Chuyên đề Vật lí 10: Tìm hiểu số mơ hình cánh quạt tuabin gió nhận xét ưu điểm, nhược điểm tuabin gió trục đứng tuabin gió trục ngang Lời giải: - Một số mơ hình cánh quạt tuabin gió: Tuabin gió trục đứng Tuabin gió trục ngang Ưu điểm - Có thể hoạt động với tốc độ gió - Hiệu suất cao hơn, tạo nhiều thấp khơng phụ thuộc vào điện hướng gió - Thiết kế truyền thống nên dễ dàng - Có trọng tâm thấp, ổn định, an lắp đặt bảo trì tồn, giảm nguy bị lật - Chiếm diện tích sử dụng nhỏ hơn, đặt nhiều nơi - Tạo tiếng ồn nhỏ Nhược điểm - Mất nhiều thời gian để tạo - Tạo tiếng ồn lớn điện - Phải lắp đặt cao để khơng có - Hiệu suất thấp hơn, tạo điện vật cản nên dễ bị lật - Cánh quạt lớn chiếm nhiều diện - Chi phí lắt đặt ban đầu cao tích Năng lượng đại dương Công nghệ thu lượng địa nhiệt Trang 77 Hoạt động trang 77 Chuyên đề Vật lí 10: Dự án chế tạo hệ thống thu lượng tái tạo Em tìm hiểu chế tạo máy phát điện gió đơn giản * Để thiết kế máy phát điện gió, em tìm hiểu trả lời câu hỏi sau: Nguyên lí hoạt động máy phát điện gió dựa tượng gì? So sánh mơ hình cánh quạt tuabin gió hiệu làm quay tuabin máy phát điện Thiết kế máy phát điện gió nào? * Để chuẩn bị chế tạo máy phát điện gió cần chuẩn bị vật liệu sau: - Một máy phát điện mơ tơ điện chiều - Bộ xử lí hướng gió - Pin hệ thống điều khiển - Cánh quạt: có gió thổi qua, cánh quạt quay - Trụ đỡ: làm thép hình trụ ống nhựa * Nhiệm vụ: Sử dụng dụng cụ, tìm hiểu máy phát điện, lắp máy phát điện gió cho bóng đèn phát sáng * Chuẩn bị báo cáo gồm nội dung sau: - Nguyên lí hoạt động cách sử dụng sản phẩm - Bản phương án thiết kế cuối với cải tiến - Kết thử nghiệm sản phẩm Lời giải: Ngun lí hoạt động máy phát điện gió dựa truyền chuyển hóa lượng: - Động gió làm quay tua bin, chuyển hóa động thành điện - Tuabin gió đặt trụ cao để đón lượng gió giúp tốc độ quay tuabin nhanh bị luồng gió bất thường Khi có gió, cánh quạt quay làm quay tuabin máy phát điện, nhờ tạo điện So sánh mơ hình cánh quạt tuabin gió hiệu làm quay tuabin máy phát điện - Một số mơ hình cánh quạt tuabin gió: tuabin gió trục ngang trục đứng - Tuabin gió trục ngang cho hiệu suất lớn so với tuabin gió trục đứng Sau bố trí thiết kế thí nghiệm xong hình vẽ HS tự chuẩn bị báo cáo với nội dung theo yêu cầu Trang 78 Em trang 78 Chuyên đề Vật lí 10: Nói số cơng nghệ thu lượng tái tạo thử chế tạo thiết bị sử dụng lượng tái tạo bếp mặt trời, máy phát điện gió Lời giải: - Cơng nghệ thu lượng tái tạo: + Thu lượng nhiệt mặt trời để đun nấu, làm nóng nước để sinh hoạt + Thu động gió để làm quay tuabin máy phát điện + Thu động sóng biển để tạo điện - Một số thiết bị sử dụng lượng tái tạo + Bếp lượng mặt trời: thiết bị gương cầu lõm thấu kính để hội tụ ánh nắng vào điểm cần đun nấu + Máy nước nóng lượng mặt trời ... vực vật lí đại Hoạt động trang 12 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Hãy vẽ sơ đồ tư mơ tả nhánh nghiên cứu vật lí đại Trả lời: Em trang 12 Chuyên đề học tập Vật lí 10: Trình bày phát tri? ??n vật lí học... đề học tập Vật lí 10: Hãy nêu vai trị vật lí thực nghiệm phát tri? ??n Vật lí học Trả lời: Vật lí thực nghiệm giúp phát quy luật, định luật vật lí kiểm chứng lí thuyết Sự tiến tri? ??n Vật lí học thường... học qua thời kì vai trị vật lí thực nghiệm phát tri? ??n vật lí học Trả lời: - Sự phát tri? ??n vật lí học qua thời kì: - Vai trị vật lí thực nghiệm phát tri? ??n vật lí học: Vật lí thực nghiệm giúp phát