Thiết lập công thức xác định suất điện động của một pin điện dùng mạch xung đối Bài 13: Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bà[r]
(1)PHÂN HIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TẠI TPHCM KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN BỘ MÔN VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN VẬT LÝ (4TC) GIẢNG DẠY CHO CÁC NGÀNH ĐÀO TẠO THUỘC KHOA CÔNG TRÌNH, BỘ MÔN ĐIỆN ĐIỆN TỬ, BỘ MÔN CƠ KHÍ TPHCM - 2017 (2) ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN Tên học phần: VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Viết tiếng Anh: General Physic Mã số: VAL01 Số tín học phần: 04 tín chỉ; (3,0; 0,5; 0,5); số tiết (45; 15; 15) Phân bố số học phần cho lý thuyết, thảo luận, bài tập, thực hành, thí nghiệm, tự học (tiết): Lý thuyết (tiết) Thảo luận 45 Bài tập (tiết) 15 Bài tập lớn Thực hành Thí nghiệm 15 Tự học 120 Chương trình đào tạo: Các ngành đào tạo thuộc Khoa Công trình, Bộ môn Điện Điện tử, Bộ môn Cơ khí Phương pháp đánh giá học phần: Tự luận 4.1 Điểm đánh giá quá trình học tập: 30% - Thí nghiệm 12% - Kiểm tra kỳ: 9% - Chuyên cần 9% 4.2 Điểm kết thúc học phần: 70% Điều kiện học học phần Những học phần tiên quyết: Không Nhiệm vụ sinh viên Tham dự đầy đủ các học lý thuyết trên lớp để nắm các kiến thức môn học Tham dự đầy đủ các bài kiểm tra kỳ để tích lũy điểm thành phần Nắm các khái niệm, kiến thức bản, hiểu ý nghĩa chúng và vận dụng tốt vào giải các bài tập Hoàn thành các bài thí nghiệm và tham gia thảo luận trên lớp Tự học: Chuẩn bị bài trước buổi học trên lớp Hệ thống, phân tích, tổng hợp các kiến thức đã học, nghiên cứu sâu và tìm thêm tài liệu mở rộng kiến thức đã học Mục đích học phần - Hiểu và vận dụng các kiến thức học, nhiệt động lực học, học chất lỏng, điện từ trường, quang học sóng, vật lý lượng tử sống, kỹ thuật và các môn học khác - Cung cấp cho sinh viên kỹ phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng các dụng cụ đo, thực số thí nghiệm vật lý và xử lý kết thực nghiệm - Rèn luyện cho sinh viên phương pháp suy luận khoa học, tư logic, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, tác phong khoa học cần thiết kỹ sư tương lai Nội dung tóm tắt học phần (3) Học phần này cung cấp cho sinh viên các kiến thức về: Cơ học chất điểm, vật rắn, nhiệt động lực học, học chất lỏng, điện - từ trường, quang học sóng đại, ứng dụng nghiên cứu cấu trúc vật liệu và vật lý lượng tử, sở khoa học vật liệu Hơn nữa, sinh viên bắt đầu làm quen với phương pháp thực nghiệm vật lý, giúp cho các kỹ sư tương lai nắm quy trình làm thực nghiệm Từ đó, giúp sinh viên hiểu chất tượng, giải thích và vận dụng các tượng vật lý sống, kỹ thuật và các môn học khác This course introduces essential knowledge to students such as: classical mechanics, solid mechanics, thermodynamics, fluid mechanics, electro-magnetic fields, modern optical waves in researching the structures of materials and quantum physics which is fundamental of new materials Furthermore, students become familiar with experimental methods in physics, these help future engineers perceive the experimental processes Then, they can understand the nature, explain and apply physical phenomena in life, engineering and other subjects Giảng viên giảng dạy môn học TT Họ và tên Chức danh Đơn vị Ghi chú Trần Quang Đạt ThS-GV BM Vật Lý và Hóa học Trưởng BM, NCS Phan Thị Hiền Anh ThS-GV BM Vật Lý và Hóa học Tài liệu giảng dạy và học tập, tài liệu tham khảo chính 10.1 Học liệu bắt buộc [1] Bài giảng Vật lý kỹ thuật (2016) Chủ biên Lê Bá Sơn, nhà xuất Giao thông vận tải (dùng chung cho tất các khối ngành công nghệ - kỹ thuật) [2] Giáo trình Vật lý Đại cương, tập I (2011) Chủ biên Lê Minh, nhà xuất Giao thông vận tải (dùng chung cho tất các khối ngành công nghệ - kỹ thuật) [3] Giáo trình Vật lý Đại cương, tập II (1999) Tác giả, Bùi Ngọc Châm, Đỗ Khắc Trung, Hoàng Cẩm, trường Đại học Giao thông vận tải (dùng chung cho tất các khối ngành công nghệ - kỹ thuật) [4] Lương Duyên Bình Vật lý đại cương - Tập 1, 2, NXB Giáo dục- 2000 [5] Đặng Quang Khang, Nguyễn Xuân Chi: Vật lý đại cương, Tập và – ĐHBK Hà nội, 2001 10.2 Học liệu tham khảo [6] Yung-Kuo Lim: Bài tập và lời giải Cơ học, Nhiệt động lực học & Vật lý thống kê, Điện từ học NXB Giáo dục (sách dịch từ trường tiếng Mỹ nhiều tác giả dịch) [7] Halliday D., Resnick R., Walker J.: Cơ sở Vật lý, Tập 1, 2, 3, 4, – NXB Giáo dục, 19962000 [8] Serway R.A., Jewett J.W.: Physics for Scientists and Engineers 6th Ed., Thomson Brooks&Cóle 2004 [9] Nguyễn Thị Bé Bảy, Nguyễn Dương Hùng: Bài tập vật lý, phần Cơ Nhiệt Điện Từ - NXB ĐHQG TP.HCM, 2004 [10] Tài liệu thí nghiệm vật lý đại cương gồm 22 bài, Bộ môn Vật lý biên soạn 10 Nội dung đề cương chi tiết: (4) Thứ tự chương mục MỞ ĐẦU 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 PHẦN I Chương 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Chương 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Chương Số (1 = 50 phút) Nội dung Vật lý học Khoa học vật lý Vật lý với sống Vật lý học với các ngành khoa học kỹ thuật Thứ nguyên và các hệ đơn vị Phương pháp nghiên cứu môn Vật lý trường ĐHGTVT Lý thuyết (0,4) (0,4) Thảo luận Bài tập Thí Thực nghiệm hành Tự học (0,4) (0,4) (0,4) CƠ HỌC ĐỘNG HỌC Các khái niệm Các đại lượng vận tốc và gia tốc Các chuyển động vật rắn Hai bài toán động học Tổng hợp vận tốc và gia tốc ĐỘNG LỰC HỌC Các phương trình động lực học chất điểm Động lượng và bảo toàn động lượng Khối tâm và chuyển động khối tâm Phương trình động lực học vật rắn Mô men động lượng vật rắn và định luật bảo toàn mô men động lượng -Lực, khối lượng quán tính và mô men quán tính -Các định nghĩa -Định lý Stephen- Huy ghen CƠ NĂNG (0,5) (1,0) 2 12 18 12 (1,0) (1,0) (1,0) (0,5) (1,0) (2,0) (0,5) (0,5) (0,5) (0,5) (1,0) (1,0) (1,0) (0,5) (1,0) (0,5) 3 (5) 3.1 3.2 3.3 PHẦN II Chương 4.1 4.3 4.4 Chương 5.1 5.2 5.3 PHẦN III Chương - Công và công suất - Động chất điểm, vật rắn - Thế năng, định luật bảo toàn - Định luật Newton hấp dẫn Các hệ - Chuyển động trường hấp dẫn Vận tốc vũ trụ cấp I, cấp II (2,0) 0,5 (0,5) 0,5 (0,5) 1,5 (0,5) 1,5 (1,0) (0,5) NHIỆT HỌC NHIỆT ĐỘNG HỌC - Khí lý tưởng - Phương trình trạng thái - Phương trình - Nội khí lý tưởng - Công nhiệt nội - Phát biểu nguyên lý và các hệ - Khảo sát các quá trình cân Nguyên lý thứ hai nhiệt động học - Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch -Các cách phát biểu -Biểu thức định lượng nguyên lý thứ hai -Hàm Entropi TRẠNG THÁI LỎNG VÀ BIẾN ĐỔI PHA Các tượng bề mặt chất lỏng -Chuyển động phân tử chất lỏng -Áp suất phân tử -Năng lượng và sức căng mặt ngoài Hiện tượng mao dẫn -Áp suất mặt khum -Hiện tượng mao dẫn Chuyển pha -Sự cân pha -Các loại chuyển pha ĐIỆN, TỪ, QUANG HỌC TĨNH ĐIỆN 14 0.5 0.5 2 18 (6) 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 Chương 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 Chương 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 PHẦN IV Chương 9.1 9.2 9.3 9.4 Tương tác tĩnh điện Véc tơ cường độ điện trường, điện Các phương pháp xác định cường độ điện trường, điện Vật dẫn cân tĩnh điện, điện dung Năng lượng điện trường Các loại điện môi đặc biệt ứng dụng kỹ thuật TỪ TRƯỜNG Tương tác từ, cảm ứng từ Các phương pháp xác định cường độ từ trường Từ lực, công từ lực Cảm ứng điện từ, hỗ cảm và tự cảm Năng lượng từ trường Các luận điểm Mác xoell Sóng điện từ QUANG HỌC Các định luật quang hình Các đại lượng trắc quang Sóng ánh sáng, giao thoa và nhiễu xạ Quang điện Tính chất sóng hạt ánh sáng VẬT LÝ ỨNG DỤNG VẬT LÝ KỸ THUẬT Vật liệu điện tử Kiểm tra không phá hủy Vật liệu Nano Phóng xạ và ứng dụng kỹ thuật (1,0) (0,5) (1,5) (0,5) (2,0) (0,5) (1,0) (1,0) (0,5) (0,5) (1,0) (2,0) (1,0) (1,0) (1,0) (2,0) (0,5) (1,0) (1,0) (1,0) (0,5) 0 24 (1,0) (1,0) (1,0) (0.5) (0,5) (0,75) (0,75) (0,75) (0,75) 45 15 15 120 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Bài mở đầu: Phép đo các đại lượng vật lý, sai số các phép đo Mục đích thực tập vật lý là giúp sinh viên: Hiểu biết sâu sắc các tượng và các định luật vật lý; kết hợp lý thuyết với thực hành Nắm số phương pháp đo và dụng cụ đo vật lý bản; biết cách tiến hành các phép đo đại lượng vật lý, đồng thời biết cách đánh giá độ chính xác kết các phép đo (7) Rèn luyện phương pháp thực nghiệm khoa học cần thiết cho các cán khoa học kỹ thuật tương lai Để học tập tốt phần thí nghiệm thực tập vật lý, sinh viên phải hiểu cách xác định sai số phép đo các đại lượng vật lý I Sai số phép đo các đại lượng vật lý A Phép đo các đại lượng vật lý: B Sai số phép đo các đại lượng vật lý: II Cách xác định sai số phép đo trực tiếp A Phép đo trực tiếp các đại lượng vật lý: B Cách xác định sai số phép đo trực tiếp: C Quy tắc quy tròn giá trị các sai số và giá trị trung bình phép đo: D Cách xác định sai số dụng cụ: III Cách xác định sai số phép đo gián tiếp A Phép đo gián tiếp các đại lượng vật lý: B.Cách tính sai số phép đo gián tiếp: C Một số điểm cần chú ý: D Áp dụng tính số: IV Phương pháp đồ thị biểu diễn kết đo A Phương pháp đồ thị: B Tuyến tính hóa đồ thị: Bài 1: Xác định thể tích và khối lượng riêng các vật rắn Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Làm quen và sử dụng số dụng cụ đo độ dài (thước kẹp) để đo trực tiếp kích thước số vật rắn có hình dạng đối xứng Xác định gián tiếp thể tích các vật Làm quen và sử dụng cân kỹ thuật để cân khối lượng vật giới hạn 200g với độ chính xác 0,02g Biết cách tính sai số và kết phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp Bài 2: Xác định điện tích riêng e/m electron theo phương pháp manhêtrôn (magnetron) Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Khảo sát chuyển động electron nhiệt phát từ catôt nung nóng đèn manhêtrôn tác dụng điện trường và từ trường mạch điện Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động đèn manhêtrôn Bài 3: Khảo sát chuyển động xe trượt trên đệm khí kiểm chứng ba định luật Newton Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Sự bảo toàn trạng thái chuyển động xe (đứng yên chuyển động thẳng đều) xe chịu các lực cân Mối quan hệ lực tác dụng và gia tốc chuyển động xe Mối quan hệ lực và phản lực xuất hai xe tác dụng tương hỗ với lực đàn hồi Định luật bảo toàn động lượng Bài 4: Đo điện trở và điện dung phương pháp tích phóng đèn néon (8) Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Khảo sát tượng phóng điện chất khí Nghiệm công thức xác định chu kỳ mạch dao động tích phóng Đo R và C Bài 5: Xác định nhiệt dung riêng chất rắn nhiệt lượng kế Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động cân kỹ thuật và bình nhiệt lượng kế Hiểu phương pháp xác định nhiệt dung riêng vật rắn, từ đó rút công thức tính nhiệt dung riêng Bài 6: Khảo sát các mạch điện chiều và xoay chiều Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Làm quen và sử dụng đồng hồ đa số (Digital Multimeter) để đo hiêụ điện và cường độ dòng điện các mạch điện chiều và xoay chiều, đo điện trở các vật dẫn Khảo sát phụ thuộc nhiệt độ điện trở kim loại cách vẽ đường đặc trưng vôn-ampe bóng đèn dây tóc Từ đó xác định nhiệt độ dây tóc bóng đèn Khảo sát các mạch điện RC và RL có dòng xoay chiều để kiểm chứng phương pháp giản đồ vectơ Fresnel, đồng thời dựa vào định luật Ohm dòng xoay chiều để xác định tổng trở, cảm kháng và dung kháng các mạch điện Từ đó xác định điện dung tụ điện và hệ số tự cảm cuộn dây dẫn Bài 7: Xác định gia tốc trọng trường cón lắc thuận nghịch Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Biết nguyên nhân gây dao động cón lắc,xác định gia tốc trọng trường nơi mình sinh sống Tìm nguyên nhân gây sai số phép đo Sai số nào là lớn Có khả xác định chu kỳ dao động lắc thuận nghịch Bài 8: Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử Cp/Cv chất khí Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Phân biệt nhiệt dung phân tử đẳng tích và đẳng áp Tìm biểu thức liên hệ chúng để chứng tỏ Cp>Cv Biết thực tế, nào có thể cói gần đúng các quá trình nén và giãn khí là đẳng nhiệt đoạn nhiệt, nào áp suất nhánh áp kế ổn định Xác định tỷ số Cp/Cv thực nghiệm sau đó so sánh với lý thuyết tính theo bậc tự Bài 9: Khảo sát đặc tính diode và transistor Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Phân biệt tính dẫn điện bán dẫn tinh khiết, loại n và loại p Vì điện trở bán dẫn lại phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ Sự phụ thuộc nhiệt độ điện trở bán dẫn và kim loại khác nào Giải thích suất điện tiếp xúc ghép bán dẫn n và p với Giải thích đặc tính chỉnh lưu tiếp xúc PN Khảo sát đặc tính chỉnh lưu diode bán dẫn Mô tả ký hiệu và cấu tạo transistor loại npn và pnp Giải thích chế hoạt động và đặc tính khuếch đại dòng điện transistor (9) Bài 10: Xác định mômen quán tính trụ đặc và lực ma sát ổ trục quay Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Mô tả thí nghiệm và phương pháp xác định momen quán tính bánh xe và lực ma sát ổ trục Hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động thước kẹp Biết cách sử dụng thước kẹp để đo đường kính vật Biết các nguyên nhân dẫn đến sai số phép đo Trong đó, sai số nào là chủ yếu Bài 11: Khảo sát phụ thuộc nhiệt độ điện trở kim loại và bán dẫn Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Trình bày định tính thuyết vùng lượng và ứng dụng giải thích: Tính dẫn điện kim loại và bán dẫn Sự phụ thuộc nhiệt độ điện trở kim loại và bán dẫn Nêu rõ các công thức biểu diễn quy luật phụ thuộc nhiệt độ điện trở kim loại và bán dẫn Mô tả thí nghiệm dùng khảo sát phụ thuộc điện trở kim loại và bán dẫn Phương pháp dùng đồ thị để xác định hệ số nhiệt điện trở kim loại và cách tuyến tính hóa đồ thị để xác định lượng kích hoạt bán dẫn Bài 12: Đo điện trở mạch cầu chiều Đo suất điện động mạch xung đối Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Trình bày phương pháp đo điện trở mạch cầu chiều Vẽ sơ đồ mạch điện và nói rõ tác dụng điện kế số G dùng mạch cầu Tìm công thức xác định điện trở cần đo Rx mạch cầu chiều Trình bày phương pháp đo suất điện động pin điện mạch xung đối Thiết lập công thức xác định suất điện động pin điện dùng mạch xung đối Bài 13: Xác định hệ số nhớt chất lỏng theo phương pháp Stokes Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Giải thích suất lực nội ma sát, nêu rõ chất và viết biểu thức lực này Trình bày phương pháp Stốc xác định hệ số nhớt chất lỏng Giải thích nguyên nhân và nêu tính chất cản chuyển động viên bi chất lỏng Bài 14: Khảo sát mạch cộng hưởng RLC Mục đích thí nghiệm: Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Mô tả cấu tạo và nguyên tắc hoạt động dao động ký điện tử Mô tả phương pháp quan sát quỹ đao tổng hợp dao đông vuông góc dao động ký điện tử Mô tả phương pháp đo điện trở R, điện dung C và điện cảm L dao động ký điện tử và máy phát tần số Nêu rõ các điều kiện cộng hưởng mạch RLC Bài 15: Xác định khối lượng riêng vật rắn bình tỷ trọng Mục đích thí nghiệm : Sau làm xong bài thí nghiệm SV có khả Trình bày phương pháp xác định khối lượng riêng vật rắn và chất lỏng bình tỷ trọng và cân phân tích Hiểu thí nghiệm này phải hiệu chỉnh lực đẩy Archimede không khí (10) Trưởng môn Vật lý và Hóa học Trần Quang Đạt 10 (11)