Giải sgk vật lí 10 – cánh diều full

Giới thiệu mục đích học tập mơn Vật lí Mở đầu Mở đầu trang Vật lí 10: Từ bây giờ, bạn bắt đầu trình tìm hiểu khám phá giới tự nhiên góc độ vật lí, học cách suy nghĩ nhà vật lí Bạn khám phá nhiều vấn đề lí thú cách hình thành giả thuyết, tìm chứng kiểm tra giả thuyết để xác nhận giải thích phát Tri thức vật lí có liên quan đến nhiều ngành nghề Các nhà vật lí nghiên cứu nhiều tượng tự nhiên khác nhau, từ giới hạt bé nguyên tử nhiều lần thiên hà cách hàng tỉ tỉ kilomet Bạn thích nghiên cứu tượng tự nhiên nào? Trả lời: Câu trả lời + nghiên cứu tượng vi mô cấu tạo chuyển động nguyên tử, phân tử chất khí + nghiên cứu tượng thiên văn học: sao, chuyển động nhìn thấy Mặt Trời, Mặt Trăng, tượng thủy triều, nhật thực, nguyệt thực,… + nghiên cứu chuyển động vật: chuyển động thẳng, chuyển động biến đổi, rơi tự do, … + nghiên cứu tượng chuyển hóa lượng … I Đối tượng nghiên cứu vật lí học mục tiêu mơn vật lí Câu hỏi trang Vật lí 10: Hãy mơ tả sơ lược nội dung nghiên cứu nhà vật lí mà em biết Trả lời: Các nhà vật lý nghiên cứu tượng tự nhiên khác Họ xây dựng mơ hình lí thuyết với mục đích giải thích, dự đốn tương tác chất lượng Mục tiêu mô tả quy luật vận động giới vật chất quanh ta Ví dụ: em học sinh tìm hiểu q trình nghiên cứu rơi tự Galilei, nghiên cứu tượng tán sắc ánh sáng Newton, … Câu hỏi trang Vật lí 10: Học tốt mơn Vật lí giúp ích cho bạn? Trả lời: Trong nhà trường phổ thông, học tập tốt môn vật lý giúp bạn có kiến thức, kĩ phổ thơng cốt lõi về: mơ hình hệ vật lý, lượng sóng, lực trường Bạn vận dụng số kĩ mà nhà khoa học thường dùng nghiên cứu khoa học để khám phá, giải vấn đề góc độ vật lý Trên sở kiến thức, kĩ học, bạn giải số vấn đề thực tiễn vừa sức mình, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội bảo vệ môi trường Mặt khác, tri thức thu nhận qua môn Vật lý góp phần giúp bạn nhận biết lực, sở trường thân, định hướng nghề nghiệp có kế hoạch học tập, rèn luyện đáp ứng yêu cầu nghề nghiệp mà bạn thực tương lai II Vật lí với sống, khoa học, kĩ thuật cơng nghệ Vật lí với sống Câu hỏi trang SGK Vật lí 10: Lấy ví dụ chứng tỏ tri thức vật lí giúp tránh nguy gây tổn hại sức khỏe tài sản Trả lời: - Khi học kiến thức dịng điện, biết dịng điện có cường độ 70 mA hiệu điện 40 V gây nguy hiểm đến tính mạng Vì sử dụng dòng điện dân dụng (dòng điện nhà) có hiệu điện 220 V cường độ dịng điện lớn 70 mA làm tổn hại đến sức khỏe chí tính mạng người, 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 mơ tả cách dịng điện chạy qua mạch điện thoại thơng minh có chức định vị tồn cầu (GPS), góp phần tạo vật dụng đóng vai trị to lớn sống Luyện tập Luyện tập trang Vật lí 10: Lấy ví dụ phân tích ảnh hưởng vật lí phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ Trả lời: Những tiến nghiên cứu vật lý lượng tử vật lý bán dẫn góp phần tạo cơng nghệ chế tạo pin acquy hệ lưu trữ lượng nhiều Điều thúc đẩy ngành sản xuất ô tô điện, tạo phương tiện giao thông thân thiện với môi trường III Tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí Phương pháp nghiên cứu vật lí Câu hỏi trang Vật lí 10: Mơ tả bước tiến trình tìm hiểu tự nhiên mà bạn học Trả lời: Phương pháp nghiên cứu khoa học cụ thể hóa thành phương pháp tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lý, thực theo tiến trình gồm 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 kết luận Trong môn Vật lý, kiến thức hình thành từ quan sát suy luận từ lí thuyết biết Luyện tập trang Vật lí 10 Lấy ví dụ minh họa bước tiến trình tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí Trả lời: Ví dụ việc tìm hiểu nghiên cứu rơi tự Bước 1: Quan sát, suy luận: nhà bác học quan sát rơi vật nặng nhẹ, hình dạng, chất liệu khác Bước 2: Đề xuất vấn đề: đề xuất vấn đề phải vật nặng rơi nhanh vật nhẹ Bước 3: Hình thành giả thuyết: hình thành nên giả thuyết rơi Bước 4: Kiểm tra giả thuyết: tiến hành thí nghiệm rơi vật có hình dạng, kích thước, khối lượng, cấu tạo khác Bước 5: Rút kết luận: kết luận rơi tự vật Câu hỏi trang 10 Vật lí 10: Lấy ví dụ vấn đề hình thành từ quan sát thực nghiệm Trả lời: Từ quan sát thu được: vật chắn ánh sáng nên tạo bóng Vậy ánh sáng truyền theo đường cong hay thẳng? Có thể đưa giả thuyết: Ánh sáng truyền theo đường thẳng Để kiểm tra giả thuyết này, ta tiến hành thí nghiệm mơ tả hình sau: Ba bìa cứng đặt song song với cho ba lỗ nằm đường thẳng để thấy ánh sáng truyền từ đèn đến mắt Dịch chuyển bìa giữa, mắt khơng thấy ánh đèn Kết thí nghiệm ủng hộ giả thuyết: ánh sáng truyền theo đường thẳng Sau nhiều lần thử nghiệm kết luận đúng, giả thuyết cho ánh sáng truyền theo đường thẳng trở thành định luật khoa học Câu hỏi trang 11 Vật lí 10: Lấy ví dụ vấn đề hình thành từ suy luận dựa lí thuyết biết Trả lời: Đặt chng điện bình thủy tinh kín Cho chng điện kêu dùng máy bơm hút dần khơng khí khỏi bình Khi khơng khí bình ít, tiếng chng nghe nhỏ Đến bình gần hết khơng khí, gần khơng nghe tiếng chng Sau đó, cho khơng khí vào bình, bạn lại nghe tiếng chng Vậy chân khơng sóng âm có truyền khơng? Ta biết rằng, sóng âm truyền chất rắn, chất lỏng chất khí phân tử tạo nên chất dao động truyền sóng âm từ nguồn âm xung quanh Như vậy, khơng có phân tử dao động sóng âm khơng truyền từ nguồn âm xung quanh Từ suy luận chân khơng khơng có phân tử dao động nên sóng âm khơng truyền chân không IV Sai số đo đại lượng vật lí Sai số ngẫu nhiên Luyện tập trang 11 Vật lí 10: Lấy ví dụ yếu tố gây sai số ngẫu nhiên bạn đo tốc độ đồng hồ bấm giây thước đo chiều dài Trả lời: - Dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian chuyển động vật hai vị trí A B Do bấm, ngắt khơng lúc, có kết đo lớn nhỏ thời gian chuyển động vật Trong lần đo khác sai lệch lại khác - Dùng thước đo chiều dài đặt vạch thước không trùng với đầu quãng đường cần đo cách đặt mắt nhìn kết sai dẫn đến kết đo lần đo khác khác kết lớn nhỏ chiều dài quãng đường Thực đo lặp đi, lặp lại nhiều lần giảm sai số ngẫu nhiên loại bỏ hết sai số ngẫu nhiên Sai số phép đo Luyện tập trang 12 Vật lí 10: Đo chiều dày sách, kết quả: 2,3 cm; 2,4 cm; 2,5 cm; 2,4 cm Tính giá trị trung bình chiều dày sách Sai số tuyệt đối trung bình phép đo bao nhiêu? Trả lời: Giá trị trung bình chiều dày sách d = 2,3 + 2,4 + 2,5 + 2,4 = 2,4cm Sai số tuyệt đối trung bình d = d − d1 + d − d + d − d + d − d 4 = 0,05cm Viết kết phép đo Câu hỏi trang 12 Vật lí 10: Tìm chữ số có nghĩa số: 215; 0,56; 0,002; 3,8.104 Trả lời: Số 215 có chữ số có nghĩa (là chữ số 2; 1; 5) Số 0,56 có chữ số có nghĩa (là chữ số 5; ) Số 0,002 có chữ số có nghĩa (là chữ số 2) Số 3,8.104 có chữ số có nghĩa (là chữ số 3; 8) Sai số tỉ đối Luyện tập trang 13 Vật lí 10: Thực phép tính viết kết số chữ số có nghĩa: a) 127 + 1,60 + 3,1 = b) (224,612 x 0,31) : 25,116 = Trả lời: a) 127 + 1,60 + 3,1 ≈ 1,3.102 số 3,1 có số chữ số có nghĩa nên kết viết có số chữ số có nghĩa theo số 3,1 b) (224,612 x 0,31) : 25,116 ≈ 2,8 Vận dụng trang 13 Vật lí 10: Bảng ghi thời gian vật rơi hai điểm cố định Bảng Thời gian rơi (s) Lần Lần Lần Lần Lần 0,2027 0,2024 0,2023 0,2023 0,2022 a) Tính giá trị trung bình thời gian rơi b) Tìm sai số tuyệt đối trung bình Trả lời: Bảng Thời gian rơi (s) Lần Lần Lần Lần Lần 0,2027 0,2024 0,2023 0,2023 0,2022 a) Giá trị trung bình thời gian rơi t= t1 + t + t + t + t 0,2027 + 0,2024 + 0,2023 + 0,2023 + 0,2022 = 5 t = 0,2024 b) Sai số tuyệt đối trung bình t = | t − t1 | + | t − t | + | t − t | + | t − t | + | t − t |  t = 0,001 V Một số quy định an toàn Câu hỏi trang 14 Vật lí 10: Bạn học quy định an tồn phịng thực hành? Nêu số biển cảnh báo có phịng thực hành mơn Khoa học tự nhiên Trả lời: Các quy tắc an toàn tiến hành thí nghiệm - Thực theo hướng dẫn giáo viên, mặc quần áo đeo găng tay kính mắt bảo hộ - Khi làm thí nghiệm cần trật tự, gọn gàng, cẩn thận, thực thí nghiệm trình tự bước thí nghiệm theo hướng dẫn sách hướng dẫn giáo viên - Khơng tự ý thực thí nghiệm - Tuyệt đối khơng đùa nghịch phịng thực hành - Khi tiếp xúc với hóa chất thiết bị nguy hiểm cần đọc kĩ hướng dẫn sử dụng, thực hiểu rõ bước làm thí nghiệm - Tuyệt đối không làm đổ vỡ, không để hóa chất bắn vào người quần áo Đèn cồn dùng xong cần đậy nắp để tắt lửa - Sau làm thí nghiệm thực hành phải cất dụng cụ thí nghiệm lại vị trí hộp bảo vệ, vệ sinh bàn làm việc phịng thí nghiệm Một số biển cảnh báo phịng thí nghiệm Luyện tập trang 14 Vật lí 10: Thảo luận để nêu tác dụng việc tuân thủ biển báo an tồn phịng thực hành Chiếc máy bay lượn vịng Để chuyển hướng, người phi cơng làm nghiêng cánh máy bay (hình 1.10a) Một viên đá buộc vào sợi dây quay tròn mặt phẳng ngang tạo thành hình nón (hình 1.10b) Trả lời: Chiếc máy bay lượn vòng Để chuyển hướng, người phi công làm nghiêng cánh máy bay, hợp lực trọng lực lực nâng khơng khí tác dụng lên máy bay đóng vai trò lực hướng tâm Khi nghiêng máy bay cần ý góc nghiêng vận tốc chuyển động máy báy, góc nghiêng lớn, hợp lực lớn, cịn vận tốc chuyển động máy bay khơng đủ lực làm cho máy bay bị đẩy khỏi quỹ đạo chuyển động, thăng bằng, bị lật Ngược lại, chuyển động với vận tốc lớn mà góc nghiêng khơng đủ máy bay khơng chuyển hướng theo ý muốn phi cơng được, bị lái nguy hiểm Một viên đá buộc vào sợi dây quay tròn mặt phẳng ngang tạo thành hình nón, hợp lực trọng lực lực căng dây đóng vai trị lực hướng tâm Nếu vật chuyển động với vận tốc lớn bán kính quỹ đạo r tăng lực căng dây lớn, góc lệch sợi dây phương thẳng đứng tăng Nếu vật chuyển động với vận tốc lớn lực căng dây vượt giới hạn đàn hồi dây dây bị đứt vật bị tuột văng theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo tròn Bài Sự biến dạng Mở đầu Mở đầu trang 113 Vật lí 10: Trong cầu treo cầu Brooklyn (Brúc-klin), đường cong duyên dáng dây cáp nét để tạo nên hấp dẫn Những cầu nhìn nhận vừa cơng trình nghệ thuật vừa kì quan kĩ thuật Nhờ có biến đổi hình dạng, tức biến dạng mà dây cáp dẻo dai cầu chịu lực lớn tác dụng lên cầu Biến dạng phân loại nào? Trả lời: Có thể phân biệt biến dạng theo cách khác nhau: + Biến dạng đàn hồi + Biến dạng dẻo Ví dụ: + Dùng tay kéo dãn lị xo làm bị biến dạng, tay thơi kéo lị xo trở hình dạng ban đầu, biến dạng đàn hồi Dùng tay kéo dãn lị xo làm biến dạng Thơi kéo, lò xo trở trạng thái ban đầu + Khi dùng tay kéo mạnh làm lị xo biến dạng, thơi tác dụng lực lị xo khơng trở trạng thái ban đầu biến dạng dẻo Trong biến dạng đàn hồi chia thành + Biến dạng nén Ví dụ: Dùng hai tay nén lị xo lại, làm lị xo bị biến dạng, bng tay ra, lò xo trở trạng thái ban đầu + Biến dạng kéo Ví dụ: Dùng hai tay kéo dãn dây cao su hình vẽ, bng tay, dây cao su trở trạng thái ban đầu Ngoài cịn có biến dạng lệch (hay biến dạng trượt), biến dạng xoắn, biến dạng uốn Ví dụ: Lực tác dụng hai phía làm cho khớp nối bị biến dạng trượt (như hình vẽ) Ví dụ: Dùng tay uốn cong thước nhựa, bng tay lại trở trạng thái ban đầu, biến dạng uốn Ví dụ: Giữ cố định đoạn dây đồng, đầu tác dụng lực làm dây bị biến dạng xoắn I Biến dạng kéo biến dạng nén Câu hỏi trang 114 Vật lí 10: Thảo luận kết (hình dạng, kích thước) biến dạng kéo biến dạng nén hình 2.3b 2.3c Trả lời: - Khi bị biến dạng nén, miếng cao su ngắn lại bị phình phần (tăng chiều rộng, giảm chiều dài) - Khi bị biến dạng kéo, miếng cao su dài ra, phần nhỏ lại (chiều rộng giảm đi, chiều dài tăng lên) II Định luật Hooke (Húc) Thí nghiệm Câu hỏi trang 115 Vật lí 10: Các kết bảng 2.1 gợi ý cho bạn mối liên hệ gì? Hãy phát biểu mối liên hệ Trả lời: Độ giãn lớn lực tác dụng vào lò xo lớn Do lực đàn hồi xuất cân với trọng lực nên ta có mối liên hệ: lực đàn hồi độ giãn lò xo tỉ lệ thuận với Định luật Hooke Luyện tập Luyện tập trang 115 Vật lí 10: Dưới tác dụng lực kéo 2,5 N lò xo dài thêm 25 mm Độ cứng lò xo bao nhiêu? Trả lời: Đổi 25 mm = 0,025 m Áp dụng định luật Hooke k = F 2,5 = = 100 (N/m) l 0,025 Ứng dụng định luật Hooke Luyện tập trang 116 Vật lí 10: Bảng số liệu thí nghiệm độ giãn lị xo: Trọng lượng 100 110 120 130 140 155 180 ? ? ? ? ? ? ? (N) Chiều dài (mm) Độ giãn (mm) a) Độ dài tự nhiên lò xo bao nhiêu? b) Hoàn thành bảng số liệu c) Vẽ đồ thị để biểu diễn mối quan hệ trọng lượng vật độ giãn lò xo d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi đồ thị e) Vùng đồ thị vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng? f) Trọng lượng để độ giãn lò xo 15 mm? g) Trọng lượng để lò xo giãn có độ dài 125 mm? Trả lời: a) Độ dài tự nhiên lò xo 100 mm b) Hoàn thành bảng số liệu Trọng lượng 100 110 120 130 140 155 180 10 20 30 40 55 80 (N) Chiều dài (mm) Độ giãn (mm) c) Vẽ đồ thị để biểu diễn mối quan hệ trọng lượng vật độ giãn lò xo d) Đánh dấu điểm giới hạn đàn hồi e) Vùng mà độ giãn tỉ lệ với trọng lượng đánh dấu đồ thị (khi F từ – N) f) Căn vào đồ thị, ta thấy độ giãn lị xo 15 mm độ lớn trọng lực tác dụng lên lò xo 1,5 N g) Khi lị xo có độ dài 125 mm, lị xo giãn 25 mm, từ đồ thị ta xác định trọng lượng vật 2,5 N Vận dụng trang 117 Vật lí 10: Đồ thị hình 2.9 biểu diễn mối quan hệ lực tác dụng vào đầu lị xo độ giãn (như thí nghiệm hình 2.5) với bốn lị xo A, B, C, D a) Lị xo có độ cứng lớn nhất? b) Lị xo có độ cứng nhỏ nhất? c) Lị xo khơng tn theo định luật Hooke? Trả lời: a) Ta có cơng thức tính độ cứng lò xo k = F l Với lực F lị xo cứng độ dãn nhỏ Từ đồ thị ta thấy lực F ∆l1 < ∆l3 < ∆l3 < ∆l4, k1 > k2 > k3 > k4 Vậy: lị xo D có độ cứng lớn b) Lị xo A có độ cứng nhỏ c) Lị xo D B tuân theo định luật Húc, lò xo A C không tuân theo định luật Hooke Bài tập chủ đề Câu hỏi trang 117 Vật lí 10: Một tàu thủy neo nơi đường xích đạo Tính tốc độ góc tốc độ tàu thủy (so với tâm Trái Đất) Coi Trái Đất hình cầu có bán kính R = 6400 km quay quanh trục với chu kì T = 24 Trả lời: Ta coi tàu thủy chuyển động tròn quanh tâm Trái Đất với quỹ đạo bán kính R = 6400 km = 6400 000 m với chu kì T = 24 - Tốc độ góc tàu  = 2 2  = = (rad / s) T 24.3600 43200 - Tốc độ tàu thủy v = r.ω = 6400 000  = 465,18 (m/s) 43200 Câu hỏi trang 117 Vật lí 10: Hỏa Tinh quay quanh Mặt Trời vòng hết 687 ngày, khoảng cách 2,3.1011 m Khối lượng Hỏa Tinh 6,4.1023 kg Tính a) Tốc độ quỹ đạo Hỏa Tinh b) Gia tốc hướng tâm Hỏa Tinh c) Lực hấp dẫn mà Mặt Trời tác dụng lên Hỏa Tinh Trả lời: a) Tốc độ quỹ đạo Hỏa Tinh là: v = r. = r 2 2 = 2,3.1011 = 24346,54 (m / s) T 687.24.3600 b) Gia tốc hướng tâm Hỏa Tinh v2 24364,542 a= = = 2,577.10−3 (m / s ) 11 r 2,3.10 c) Lực hấp dẫn đóng vai trị lực hướng tâm, ta có: F = ma = 6,4.1023.2,577.10−3 = 1,65.1021 N Câu hỏi trang 117 Vật lí 10: Một viên đá có khối lượng 0,2 kg buộc vào sợi dây dài 30 cm quay thành hình tròn mặt phẳng ngang Biết rằng, sợi dây đứt lực căng dây vượt 0,8 N Tính tốc độ tối đa mà viên đá quay mà sợi dây chưa bị đứt Trả lời: Viên đá quay thành hình trịn mặt phẳng ngang v2 Lực căng dây đóng vai trị lực hướng tâm, ta có T = Fht = ma ht = m r Vậy vận tốc vật v = T.r m Sợi dây đứt lực căng dây vượt 0,8 N, tức lực căng dây cực đại 0,8N, vận tốc cực đại vật v max = 0,8.0,3 = 1,095 (m / s) ≈ 1,1 m/s 0,2 Câu hỏi trang 117 Vật lí 10: Một vật chuyển động trịn với tốc độ khơng đổi Các đại lượng: tốc độ, động năng, động lượng, lực hướng tâm, gia tốc hướng tâm (theo độ lớn chiều) thay đổi vật chuyển động đường tròn quỹ đạo? Trả lời: Khi vật chuyển động trịn với tốc độ khơng đổi: - Tốc độ không đổi độ lớn, vecto vận tốc tiếp tuyến với quỹ đạo - Động không đổi độ lớn, giá trị đại số khơng có phương, chiều - Động lượng khơng đổi độ lớn, có hướng hướng với vận tốc điểm - Lực hướng tâm có độ lớn khơng đổi, hướng ln hướng tâm quỹ đạo chuyển động - Gia tốc hướng tâm có độ lớn khơng đổi, hướng ln hướng tâm quỹ đạo Như vậy: - Tốc độ, động năng, động lượng, lực hướng tâm, gia tốc hướng tâm có độ lớn khơng đổi - Vận tốc, động lượng có chiều thay đổi liên tục, có phương tiếp tuyến với quỹ đạo - Gia tốc hướng tâm, lực hướng tâm có chiều thay đổi liên tục, có phương bán kính quỹ đạo Câu hỏi trang 117 Vật lí 10: Một lị xo có độ cứng 25 N/m Đặt lò xo thẳng đứng Cố định đầu lò xo Đầu lò xo gắn với vật có khối lượng xác định Lị xo bị nén cm Tìm khối lượng vật Lấy g = 9,8 m/s2 Trả lời: Đổi cm = 0,04 m Khi hệ cân bằng, trọng lực cân với lực đàn hồi, Fdh = P  k  = mg  m = k 25.0,04 = = 0,102kg g 9,8 ... tương lai II Vật lí với sống, khoa học, kĩ thuật cơng nghệ Vật lí với sống Câu hỏi trang SGK Vật lí 10: Lấy ví dụ chứng tỏ tri thức vật lí giúp tránh nguy gây tổn hại sức khỏe tài sản Trả lời:... đoạn 12 – = km Câu hỏi trang 18 Vật lí 10: Vận tốc vật khơng đổi chuyển động với tốc độ không đổi theo hướng xác định Tại vật di chuyển theo đường cong vận tốc vật thay đổi? Trả lời: Vận tốc vật. .. tuyệt đối trung bình t = t − t1 + t − t + t − t 3 = 0 ,100 − 0 ,101 + 0 ,100 − 0,098 + 0 ,100 − 0 ,102  0,00167 Thực hành khám phá trang 20 Vật lí 10: Dụng cụ Xe có chắn sáng, máng đỡ, cổng quang điện,