Lý thuyết vật lí 10 – cánh diều full

BÀI MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU MỤC ĐÍCH HỌC TẬP MƠN VẬT LÝ I Đối tượng nghiên cứu vật lí học mục tiêu mơn vật lí - Vật lí học ngành khoa học nghiên cứu chất, lượng mối quan hệ chúng Các nhà vật lí nghiên cứu tượng tự nhiên khác Mục tiêu mô tả quy luật vận động giới vật chất quanh ta - Trong nhà trường phổ thơng, học tập tốt mơn Vật lí có kiến thức, kĩ phổ thơng cốt lõi về: mơ hình hệ vật lí, lượng sóng, lực trường - Mặt khác, tri thức thu nhận qua mơn Vật lí 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 - Trong sống, tri thức vật lí có ảnh hưởng rộng, sở khoa học để chế tạo giải thích nguyên tắc hoạt động nhiều vật dụng Lị vi sóng Điện thoại 2.Vật lí với khoa học, kĩ thuật cơng nghệ - Vật lí học ngành khoa học có quan hệ mật thiết tảng cho nhiều ngành khoa học, kĩ thuật, cơng nghệ Nhiều thành tựu Vật lí học ứng dụng rộng rãi, làm tiền đề cho cách mạng cơng nghiệp Vật lí với phát triển công nghệ nanô - Các nhà Vật lí đạt kết nghiên cứu đột phá đối tượng có kích thước cỡ nanơmét, cách kiểm soát lượng chuyển động cấp độ nguyên tử Vật liệu nano Vật lí với phát triển laser y học - Những nghiên cứu xạ ánh sáng giúp nhà vật lí phát loại xạ có độ đơn sắc, độ kết hợp tính định hướng cao, tia laser Vật lí với phát triển giao thông - Những tiến nghiên cứu Vật lí lượng tử Vật lí 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 mơi trường Vật lí với phát triển bền vững - Những thành nghiên cứu vật lý bán dẫn phát triển loại vật liệu cho phép tạo nhà sử dụng lượng mặt trời, nhờ giảm đáng kể nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch III Tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí Phương pháp nghiên cứu vật lí: - Vật lí học sử dụng phương pháp nghiên cứu tuân theo tiến trình ngành khoa học tự nhiên khác - Phương pháp nghiên cứu khoa học cụ thể hóa thành phương pháp tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí Ví dụ kiến thức hình thành từ quan sát thực nghiệm - Từ quan sát thu được: vật chắn ánh sáng nên tạo bóng Ánh sáng truyền theo đường thẳng Ví dụ kiến thức hình thành từ suy luận dựa kiến thức biết IV Sai số đo đại lượng vật lí - Trong vật lí tất phép đo có độ tin cậy định, ngồi có độ không tin cậy gọi sai số Sai số phép đo khoa học tránh khỏi tất phép đo - Trong phép đo, cần đảm bảo sai số nhỏ tốt Sai số ngẫu nhiên - Sai số ngẫu nhiên kết thay đổi lần đo điều kiện thay đổi ngẫu nhiên gây - Sai số ngẫu nhiên có giá trị khác lần đo - Thực đo lặp đi, lặp lại nhiều lần làm giảm loại bỏ hết sai số ngẫu nhiên Sai số hệ thống - Sai số hệ thống sai số có giá trị khơng đổi lần đo, tiến hành dụng cụ phương pháp đo - Khác với sai số ngẫu nhiên, làm giảm sai số hệ thống cách đo lặp lặp lại, mà phải cải tiến dụng cụ phương pháp đo Giá trị trung bình Giá trị trung bình đại lượng A sau n lần đo: A = A1 + A + + A n n Sai số phép đo - Giá trị tuyệt đối hiệu số giá trị trung bình giá trị lần đo gọi sai số tuyệt đối ứng với lần đo A1 = A − A1 ; A = A − A ; A3 = A − A3 - Sai số tuyệt đối trung bình n lần đo tính bằng: A = A1 + A + + A n n - Sai số tuyệt đối phép đo là: A = A + A (Với A sai số hệ thống) Viết kết phép đo - Kết đo đại lượng biểu diễn dạng khoảng giá trị có chứa giá trị thực đại lượng A: (A − A)  A  (A + A) - Kết viết dạng: A = A  A Chú ý: - Các chữ số có nghĩa: + Các chữ số khác + Các chữ số hai chữ số khác + Chữ số bên phải dấu thập phân chữ số khác - Sai số tuyệt đối A thường viết đến hai chữ số có nghĩa Cịn giá trị trung bình A viết đến bậc thập phân tương ứng Sai số tỉ đối - Sai số tỉ đối tỉ số (tính phần trăm) sai số tuyệt đối giá trị trung bình đại lượng cần đo: A = A x100% A - Sai số tỉ đối nhỏ, phép đo xác Chú ý: - Sai số tuyệt đối tổng hay hiêu tổng sai số tuyệt đối số hạng - Sai số tỉ đối tích hay thương tổng sai số tỉ đối thừa số V Một số quy định an toàn - Các kí hiệu an tồn bảng cảnh báo nguy xảy nơi có bảng ghi kí hiệu CHỦ ĐỀ 1: MÔ TẢ CHUYỂN ĐỘNG BÀI 1: TỐC ĐỘ, ĐỘ DỊCH CHUYỂN VÀ VẬN TỐC I Tốc độ Tốc độ trung bình - Ta tính tốc độ trung bình vật chuyển động biết quãng đường mà di chuyển thời gian để hết quãng đường ấy: - Nếu kí hiệu: vtb tốc độ trung bình, s quãng đường vật thời gian t thì: v tb = s t - Tốc độ trung bình tính thời gian ngắn gọi tốc độ tức thời Đồng hồ đo tốc độ ô tô – cho biết tốc độ tức thời Đơn vị đo tốc độ - Quãng đường đo mét (m) - Thời gian đo giây (s)  Do đó: tốc độ tính mét giây (m/s) - Lưu ý: Việc lựa chọn đơn vị đo phụ thuộc vào tình Phương tiện đường thủy thường sử dụng đơn vị hải lí/ Đo tốc độ phát triển sử dụng đơn vị mm/ ngày II Quãng đường độ dịch chuyển - Khoảng cách mà vật di chuyển theo hướng xác định độ dịch chuyển - Độ dịch chuyển đại lượng véctơ Khi xác định độ dịch chuyển, phải xác định độ lớn hướng - Quãng đường đại lượng vô hướng đặc trưng độ lớn Túi khí dây đai an tồn bảo vệ người ngồi tơ BÀI 1: CHUYỂN ĐỘNG TRỊN I Mơ tả chuyển động trịn - Một vật chuyển động trịn di chuyển đường trịn - Ví dụ: Đầu kim đồng hồ chuyển động mặt số chuyển động tròn Độ dịch chuyển góc tốc độ góc - Giả sử vật chuyển động đường tròn bán kính r Trong thời gian t vật quãng đường s Góc  ứng với cung trịn s mà vật kể từ vị trí ban đầu gọi độ dịch chuyển góc Độ dịch chuyển góc  xác định bởi: hay  = s r - Đơn vị độ dịch chuyển góc radian, kí hiệu rad Nếu s = r  = 1rad - radian góc tâm ứng với cung có độ dài bán kính đường tròn - Đại lượng xác định độ dịch chuyển góc đơn vị thời gian gọi tốc độ góc: hay  =  t - Trong  tốc độ góc Đơn vị tốc độ góc radian giây (rad/s) Tốc độ vận tốc chuyển động tròn - Một vật chuyển động trịn di chuyển đường trịn với tốc độ khơng đổi, tức vật dịch chuyển cung tròn có số đo góc sau khoảng thời gian - Tốc độ chuyển động tròn không đổi nên tốc độ độ dài đường tròn chia cho thời gian hết vịng: v= 2r T Trong đó: r bán kính đường trịn T chu kì (thời gian vật hết vòng) - Vận tốc chuyển động trịn điểm quỹ đạo có phương tiếp tuyến với quỹ đạo điểm Liên hệ tốc độ tốc độ góc - Tốc độ v chuyển động tròn phụ thuộc vào hai đại lượng: tốc độ góc  khoảng cách r từ vật đến tâm quỹ đạo: Tốc độ = tốc độ góc  bán kính hay: v = .r II Lực hướng tâm gia tốc hướng tâm Lực hướng tâm - Vận tốc chuyển động tròn ln ln thay đổi hướng liên tục thay đổi, cho dù độ lớn khơng đổi Và vận tốc liên tục thay đổi, nên chuyển động trịn chuyển động có gia tốc - Lực tác dụng lên vật hướng vào tâm quỹ đạo tròn nên gọi lực hướng tâm Lực hấp dẫn đóng vai trị lực hướng tâm Gia tốc hướng tâm - Vật chuyển động tròn chịu tác dụng lực hướng tâm Theo định luật II Newton lực hướng tâm gây gia tốc cho vật, gia tốc có hướng với hướng lực hướng tâm, nghĩa hướng vào tâm quỹ đạo tròn nên gọi gia tốc hướng tâm - Gia tốc hướng tâm có liên hệ với tốc độ v bán kính quỹ đạo r theo biểu thức: v2 a = r.2 a= r Lực hướng tâm số tình chuyển động trịn thực tế - Một vài tình chuyển động trịn thực tế, lực hướng tâm khơng thấy rõ ràng từ đầu liên quan mật thiết đến mức độ an toàn chuyển động: Lực ma sát đóng vai trị lực hướng tâm BÀI 1: CHUYỂN ĐỘNG TRỊN I Mơ tả chuyển động trịn - Một vật chuyển động trịn di chuyển đường trịn - Ví dụ: Đầu kim đồng hồ chuyển động mặt số chuyển động tròn Độ dịch chuyển góc tốc độ góc - Giả sử vật chuyển động đường tròn bán kính r Trong thời gian t vật quãng đường s Góc  ứng với cung trịn s mà vật kể từ vị trí ban đầu gọi độ dịch chuyển góc Độ dịch chuyển góc  xác định bởi: hay  = s r - Đơn vị độ dịch chuyển góc radian, kí hiệu rad Nếu s = r  = 1rad - radian góc tâm ứng với cung có độ dài bán kính đường tròn - Đại lượng xác định độ dịch chuyển góc đơn vị thời gian gọi tốc độ góc: hay  =  t - Trong  tốc độ góc Đơn vị tốc độ góc radian giây (rad/s) Tốc độ vận tốc chuyển động tròn - Một vật chuyển động trịn di chuyển đường trịn với tốc độ khơng đổi, tức vật dịch chuyển cung tròn có số đo góc sau khoảng thời gian - Tốc độ chuyển động tròn không đổi nên tốc độ độ dài đường tròn chia cho thời gian hết vịng: v= 2r T Trong đó: r bán kính đường trịn T chu kì (thời gian vật hết vòng) - Vận tốc chuyển động trịn điểm quỹ đạo có phương tiếp tuyến với quỹ đạo điểm Liên hệ tốc độ tốc độ góc - Tốc độ v chuyển động tròn phụ thuộc vào hai đại lượng: tốc độ góc  khoảng cách r từ vật đến tâm quỹ đạo: Tốc độ = tốc độ góc  bán kính hay: v = .r II Lực hướng tâm gia tốc hướng tâm Lực hướng tâm - Vận tốc chuyển động tròn ln ln thay đổi hướng liên tục thay đổi, cho dù độ lớn khơng đổi Và vận tốc liên tục thay đổi, nên chuyển động trịn chuyển động có gia tốc - Lực tác dụng lên vật hướng vào tâm quỹ đạo tròn nên gọi lực hướng tâm Lực hấp dẫn đóng vai trị lực hướng tâm Gia tốc hướng tâm - Vật chuyển động tròn chịu tác dụng lực hướng tâm Theo định luật II Newton lực hướng tâm gây gia tốc cho vật, gia tốc có hướng với hướng lực hướng tâm, nghĩa hướng vào tâm quỹ đạo tròn nên gọi gia tốc hướng tâm - Gia tốc hướng tâm có liên hệ với tốc độ v bán kính quỹ đạo r theo biểu thức: v2 a = r.2 a= r Lực hướng tâm số tình chuyển động trịn thực tế - Một vài tình chuyển động trịn thực tế, lực hướng tâm khơng thấy rõ ràng từ đầu liên quan mật thiết đến mức độ an toàn chuyển động: Lực ma sát đóng vai trị lực hướng tâm BÀI 2: SỰ BIẾN DẠNG I Biến dạng kéo biến dạng nén - Nếu bóp bóng cao su, bị biến dạng, tức khơng cịn giữ ngun hình dạng ban đầu - Một cao su trạng thái bình thường Làm cao su ngắn Biến dạng biến dạng nén - Kéo để cao su dài thêm Biến dạng biến dạng kéo II Định luật Hooke ( Húc) Đặc tính lị xo + Lực đàn hồi: Khi ta kéo nén lò xo, tức làm lò xo biến dạng, lực đàn hồi xuất hai đầu lò xo chống lại lực gây kéo nén Hướng lực đàn hồi đầu lò xo ngược với hướng lực gây biến dạng lò xo + Độ giãn: Khi cân lị xo có độ dài xác định Dưới tác dụng trọng lượng vật treo, lò xo bị kéo giãn xuống bị dài thêm Độ dài thêm gọi độ giãn lò xo + Giới hạn đàn hồi: Khi tăng trọng lượng vật treo vượt giá trị bỏ vật treo ra, lị xo khơng trở lại chiều dài ban đầu Thí nghiệm - Khảo sát độ giãn lò xo thí nghiệm Định luật Hooke - Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng lò xo F = k l - Hệ số tỉ lệ k gọi độ cứng lò xo Đơn vị đo độ cứng niutơn mét, kí hiệu N/m - Lị xo cứng biến dạng Ứng dụng định luật Hooke - Cân đồng hồ (hay gọi cân đồng hồ lò xo) - Cân đồng hồ hoạt động dựa biến dạng lò xo, tạo trạng thái cân lò xo chịu tác dụng lực nén kéo ... ánh sáng giúp nhà vật lí phát loại xạ có độ đơn sắc, độ kết hợp tính định hướng cao, tia laser Vật lí với phát triển giao thơng - Những tiến nghiên cứu Vật lí lượng tử Vật lí bán dẫn góp phần... nghiệp Vật lí với phát triển cơng nghệ nanơ - Các nhà Vật lí đạt kết nghiên cứu đột phá đối tượng có kích thước cỡ nanơmét, cách kiểm sốt lượng chuyển động cấp độ nguyên tử Vật liệu nano Vật lí với...Điện thoại 2 .Vật lí với khoa học, kĩ thuật cơng nghệ - Vật lí học ngành khoa học có quan hệ mật thiết tảng cho nhiều ngành khoa học, kĩ thuật, công nghệ Nhiều thành tựu Vật lí học ứng dụng