Bài giảng vật lý 1 bài mở đầu nguyễn xuân thấu

BÀI MỞ ĐẦU Nguyễn Xuân Thấu -BMVL HÀ NỘI 2017 NỘI DUNG - Mục đích Đối tượng phương pháp nghiên cứu Vật lý - Các đại lượng vật lý Đơn vị thứ nguyên - Lý thuyết sai số CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Cơ học Nhiệt học Điện học Quang học sóng Từ học Thuyết tương đối hẹp Dao động sóng Quang lượng tử Cơ lượng tử Vật lý nguyên tử PHƯƠNG PHÁP HỌC TẬP GIỜ LÝ THUYẾT: Đi học đầy đủ, Chú ý nghe giảng, ghi chép cẩn thận TỰ HỌC Ở NHÀ: Xem lại ghi lý thuyết, dùng tài liệu bổ sung chỗ thiếu Làm tập nhà giao GIỜ BÀI TẬP: Tích cực lên bảng chữa bài, bạn sinh viên lên bảng nhiều, ưu tiên tính điểm q trình GIÁO TRÌNH TÀI LIỆU Giáo trình “Vật lý đại cương” – dùng cho trường đại học khối kỹ thuật, công nghiệp Tập 1: “Cơ nhiệt” – Tác giả: Lương Duyên Bình NXB Giáo dục Việt Nam Giáo trình “Vật lý đại cương” – dùng cho trường đại học khối kỹ thuật, cơng nghiệp Tập 2: “Điện, dao động, sóng” – Tác giả: Lương Duyên Bình NXB Giáo dục Việt Nam Bài tập “Vật lý đại cương” Tập 1: “Cơ – nhiệt” – Tác giả: Lương Duyên Bình NXB Giáo dục Việt Nam Bài tập “Vật lý đại cương” Tập 2: “Điện - dao động - sóng” – Tác giả: Lương Duyên Bình NXB Giáo dục Việt Nam Tập giảng, tập thầy Nguyễn Xuân Thấu, update thường xuyên sau chương Theo dõi group facebook: “Vật lý đại cương MTA” PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ Gồm có điểm q trình điểm thi cuối kỳ - Điểm trình gồm: + Điểm chuyên cần: Đi học đầy đủ, học tập nghiêm túc, tính hệ số 0,1 (CC) + Điểm thường xuyên: Làm tập đầy đủ, có tập đạt yêu cầu, xét với điểm kiểm tra cuối chương, kỳ, tính hệ số 0,3 (TX) - Điểm thi cuối kỳ: Là thi gồm có 30 câu trắc nghiệm & tập tự luận Được tính hệ số 0,6 (ĐT) Nếu thi cuối kỳ 4, điểm tổng kết giữ nguyên điểm thi cuối kỳ (không qua) - Điểm tổng kết: Điểm tổng kết = 0,1.CC+0,3TX+0,6ĐT CẤM THI: - điểm CC & TX điểm - Nghỉ số buổi quy định (20%) THÔNG TIN GIẢNG VIÊN TS NGUYỄN XUÂN THẤU Bộ môn Vật lý Khoa Hóa – Lý Kỹ thuật Email: thaunguyen@mta.edu.vn Phone: 0962305507 Địa chỉ: Phòng 0807, nhà S1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA VẬT LÝ Đối tượng nghiên cứu Vật lý học - Nghiên cứu dạng vận động giới tự nhiên, giới vật chất Theo Friedrich Engels “vận động bao gồm biến đổi, trình xảy vũ trụ từ di chuyển giản đơn đến tư duy” - Vật lý học môn khoa học tự nhiên nghiên cứu dạng vận động tổng quát giới vật chất, từ suy tính chất tổng quát giới vật chất, kết luận tổng quát cấu tạo chất đối tượng vật chất Mục đích Vật lý học: nghiên cứu đặc trưng tổng quát, quy luật tổng quát cấu tạo vận động vật chất ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA VẬT LÝ Phương pháp nghiên cứu Vật lý học Vât lý học môn khoa học thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu Vật lý học bao gồm khâu sau đây: Quan sát giác quan máy móc Thí nghiệm định tính, định lượng Rút định luật vật lý: thuộc tính, mối liên hệ Giải thích giả thuyết Hệ thống giả thuyết  Thuyết vật lý  Phương pháp quy nạp (phương pháp thực nghiệm) Ứng dụng vào thực tế ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA VẬT LÝ Phương pháp nghiên cứu Vật lý học Các tiên đề Mơ hình 10 Định lý, lý thuyết So sánh kết với thực nghiệm  Phương pháp diễn dịch (phương pháp lý thuyết) PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.3 Xác định sai số phép đo trực tiếp 24 Một số lưu ý : - Nếu khơng biết cấp xác dụng cụ đo, người ta quy ước lấy sai số dụng cụ Ađpg, nghĩa giá trị độ chia nhỏ thang đo, tức ta tạm lấy Adc = Ađpg - Nếu hai thành phần Accx Ađpg mà thành phần lớn thành phần từ lần trở lên, người ta quy ước giữ lại công thức Adc = Ađpg + Accx thành phần lớn bỏ qua thành phần nhỏ Sai số tuyệt đối phép đo trực tiếp: PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.3 Xác định sai số phép đo trực tiếp Sai số tương đối (tính %) 25 PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 26 4.4 Cách làm tròn sai số Các sai số tuyệt đối tương đối quy tròn cho chúng viết tối đa với hai chữ số có nghĩa (Trong số, tất chữ số tính từ trái qua phải, kể từ chữ số khác không đầu tiên, gọi chữ số có nghĩa Ví dụ: số 0,23 có hai chữ số có nghĩa 3; số 0,1020 có chữ số có nghĩa 1, 0, 0), số 300 chữ số có nghĩa Quy tắc làm tròn: a) Sai số tuyệt đối phép đo không nhỏ sai số dụng cụ b) Nếu chữ số có nghĩa sai số tuyệt đối > giữ lại chữ số có nghĩa sau làm trịn Nếu chữ số có nghĩa sai số tuyệt đối ≤ 2, giữ lại hai chữ số có nghĩa sau làm trịn c) Sai số tương đối làm trịn đến chữ số có nghĩa thứ hai PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.5 Cách viết kết đo Giá trị trung bình viết theo sai số tuyệt đối (cùng số chữ số có nghĩa) 27 Trong trường hợp sai số có giá trị lớn, ta thực qui tắc làm trịn chữ số có nghĩa đầu tiên, số chữ số có nghĩa phải lấy đến bậc tương ứng với độ lớn Ví dụ: khơng viết: A=9490±384 cm, mà phải viết: A=9500±400 cm PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.6 Ví dụ: Dùng thước kẹp độ xác 0,02 mm đo đường kính khối trụ 28 Lần đo Di (mm) 26,44 26,36 26,30 26,36 26,46 ΔDi (mm) 26,384≈26,38 Giá trị trung bình (làm trịn theo sai số dụng cụ): D 26, 44  26,36  26,30  26,36  26, 46  26,384  mm   26,38  mm  PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 29 Lần đo Di (mm) 26,44 ΔDi (mm) 0,06 26,36 26,30 0,02 0,08 26,36 26,46 0,02 0,08 26,384≈26,38 0,06 Tính sai số tuyệt đối phép đo ΔDi (được trình bày bảng) Tính sai số tuyệt đối trung bình (làm trịn theo sai số dụng cụ) D  0, 06  0, 02  0, 08  0, 02  0, 08  0, 052  0, 06  mm  PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 30 Lần đo Di (mm) 26,44 ΔDi (mm) 0,06 26,36 26,30 0,02 0,08 26,36 26,46 0,02 0,08 26,384≈26,38 0,06 Tính sai số tuyệt đối phép đo: D  0, 06  0, 02  0, 08  mm  Sai số tương đối: Ghi kết quả:  D D  0, 08  0,30% 26,38 D  26,38  0, 08  mm  ; D  26,38  0,30%  mm  PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.7 Cách xác định sai số phép đo gián tiếp Giả sử đại lượng cần đo A, liên hệ với đại lượng đo trực tiếp X, Y, Z theo hàm số: A  f  X, Y, Z  31  X  X  X   Y  Y  Y  X  Z  Z  Giá trị trung bình A: A  f X, Y, Z  PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.7 Cách xác định sai số phép đo gián tiếp Sai số A xác định theo trường hợp: TH1: f(X,Y,Z) tổng hiệu đại lượng đo trực tiếp: Bước 1: Tính vi phân tồn phần hàm f(X,Y,Z) Bước 2: Thay dấu vi phân d dấu sai số  32 Bước 3: Lấy tổng giá trị tuyệt đối vi phân riêng phần: PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.7 Cách xác định sai số phép đo gián tiếp Ví dụ: Xác định sai số phép đo gián tiếp đại lượng A = f(x,y)= x – y Bước 1: Lấy vi phân toàn phần f f dX  dY  1.dX   1 dY X Y Bước 2: Thay dấu vi phân d Δ dA  33 f f X  Y  1.X   1 Y X Y Bước 3: Lấy tổng giá trị tuyệt đối vi phân riêng phần: A  A  f f X  Y  X  1 Y  X  Y X Y PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.7 Cách xác định sai số phép đo gián tiếp TH2: f(X,Y,Z) tích, thương, lũy thừa đại lượng đo trực tiếp: Bước 1: Lấy logarit tự nhiên (cơ số e) hàm số A: Bước 2: Lấy vi phân toàn phần lnA  34 Bước 3: Rút gọn biểu thức vi phân toàn phần cách gộp vi phân riêng phần chứa vi phân biến số dX, dY, dZ Bước 4: Lấy tổng giá trị tuyệt đối vi phân riêng phần Thay dấu vi phân "d" dấu sai số " ", đồng thời thay X, Y, Z giá trị trung bình, sai số X, Y, Z giá trị sai số tuyệt đối chúng PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.7 Cách xác định sai số phép đo gián tiếp  Bước 5: Tính giá trị trung bình A  f X, Y, Z Bước 6: Tính sai số tuyệt đối: Bước 7: Viết kết quả: 35  PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ Ví dụ: X  ln A  ln X  ln  X  Y  XY dA dX d  X  Y  dX dX  dY YdX dY       A X XY X XY X X  Y X  Y A Thay dấu vi phân thành dấu Δ: 36 A A   Y X XY  X  XY Y PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ VÀ SAI SỐ 4.8 Sai số đại lượng cho trước số vật lý Sai số đại lượng cho trước lấy đơn vị số có nghĩa cuối Ví dụ: cho chiều dài sợi dây 100 cm, có nghĩa sai số cm, cho cường độ từ trường 0,20 T, có nghĩa sai số 0,01 T Sai số số g, π, e… lấy đến nhỏ 1/10 sai số tương đối lớn có công thức 37   0,1   33,3%;   3,1      3, 2% 3,1    0, 01  0, 001   3,14      0,32%;   3,142      0, 032%   3,14 3,142 3  HẾT 38 ... PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA VẬT LÝ  Vật lý học sở nhiều môn khoa học tự nhiên khác  Vật lý học có khả tiên đốn diễn biến trình dựa vào liệu thực nghiệm thu thập 11  Vật lý học tác dụng to lớn cách... số 0, 01 T Sai số số g, π, e… lấy đến nhỏ 1/ 10 sai số tương đối lớn có cơng thức 37   0 ,1   33,3%;   3 ,1      3, 2% 3 ,1    0, 01  0, 0 01   3 ,14      0,32%;   3 ,14 2 ... Mục đích Đối tượng phương pháp nghiên cứu Vật lý - Các đại lượng vật lý Đơn vị thứ nguyên - Lý thuyết sai số CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Cơ học Nhiệt học Điện học Quang