Giải SGK Vật Lí 10 (Cánh diều) Bài mở đầu: Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

Giải Vật Lí 10 Bài mở đầu: Giới thiệu mục đích học tập môn Vật lí

Mở đầu trang 5 Vật Lí 10: Từ bây giờ, bạn sẽ bắt đầu quá trình tìm hiểu và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, học cách suy nghĩ như một nhà vật lí.

Bạn sẽ khám phá được nhiều vấn đề lí thú bằng cách hình thành giả thuyết, tìm bằng chứng kiểm tra giả thuyết để xác nhận hoặc giải thích những phát hiện của mình.

Tri thức vật lí có liên quan đến nhiều ngành nghề. Các nhà vật lí nghiên cứu rất nhiều hiện tượng tự nhiên khác nhau, từ thế giới của các hạt bé hơn nguyên tử nhiều lần cho đến những thiên hà cách chúng ta hàng tỉ tỉ kilômét.

Bạn thích nghiên cứu hiện tượng tự nhiên nào?

Lời giải:

Tùy vào sở thích của mỗi bạn để trả lời. Các bạn có thể tham khảo một số những nghiên cứu về hiện tượng tự nhiên như:

+ Hiện tượng cầu vồng sau cơn mưa.

+ Hiện tượng nhật thực

+ Hiện tượng khi lạnh, nước không đóng băng toàn bộ một lúc mà đóng cứng từ trên xuống.

I. Đối tượng nghiên cứu của vật lí học và mục tiêu của môn vật lí

Câu hỏi 1 trang 6 Vật Lí 10: Hãy mô tả sơ lược nội dung nghiên cứu của một nhà vật lí mà bạn biết.

Lời giải:

Nhà bác học Newton nghiên cứu về sự tán sắc ánh sáng.

Dùng chùm ánh sáng Mặt Trời chiếu qua lăng kính kết quả thu được một dải nhiều màu, từ trên xuống dưới lần lượt là: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

Từ đó ông đưa ra lập luận, chùm sáng trắng bị tán sắc khi đi qua lăng kính và kết quả là thu được dải màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

Câu hỏi 2 trang 6 Vật Lí 10: Học tốt môn Vật lí sẽ giúp ích gì cho bạn?

Lời giải:

Học tốt môn Vật lí sẽ giúp cho bạn:

+ Có được những kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí, năng lượng và sóng, lực và trường. 

+ Bạn sẽ có thể vận dụng được một số kĩ năng mà các nhà khoa học thường dùng trong nghiên cứu khoa học để khám phá, giải quyết vấn đề dưới góc độ vật lí.

+ Trên cơ sở kiến thức, kĩ năng đã học bạn sẽ có thể giải quyết một số vấn đề thực tiễn vừa sức với mình, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường.

+ Tri thức thu nhận qua môn Vật lí giúp bạn nhận biết được năng lực, sở trường của bản thân và có định hướng được nghề nghiệp và có kế hoạch học tập, rèn luyện phù hợp.

II. Vật lí với cuộc sống, khoa học, kĩ thuật và công nghệ

Câu hỏi 3 trang 6 Vật Lí 10: Lấy ví dụ chứng tỏ tri thức vật lí giúp tránh được nguy cơ gây tổn hại về sức khỏe hoặc tài sản.

Lời giải:

Ví dụ:

+ Từ các kiến thức về dòng điện, có thể nhận thấy được dòng điện có thể gây ra nguy hiểm cho tính mạng con người khi tiếp xúc trực tiếp với nguồn điện 220V, hoặc xảy ra các hiện tượng chập, cháy điện dẫn đến hỏa hoạn thiệt hại về người và tài sản.

+ Khi có kiến thức về các nguồn năng lượng tái tạo vào nguồn năng lượng không tái tạo con người biết đã sử dụng các nguồn năng lượng một cách hợp lí hơn để tránh cạn kiệt và bảo vệ nguồn tài nguyên.

Luyện tập 1 trang 7 Vật Lí 10: Lấy ví dụ và phân tích ảnh hưởng của vật lí đối với sự phát triển của khoa học kĩ thuật và công nghệ

Lời giải:

Ví dụ:

+ Công nghệ bán dẫn: Các nhà khoa học nghiên cứu được đặc tính và chế tạo được chất bán dẫn từ đó ứng dụng vào khoa học kĩ thuật để chế tạo các vật liệu bán dẫn (pin sử dụng năng lượng Mặt Trời, đi - ốt bán dẫn trong các thiết bị điện tử, …)

+ Năng lượng hạt nhân: Các nhà khoa học nghiên cứu được năng lượng hạt nhân là năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thu được nhờ các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Năng lượng này được ứng dụng vào trong việc sản xuất điện (nhà máy điện hạt nhân), các cuộc chạy đua vũ trang về bom hạt nhân, ….

+ Phương tiện giao thông chạy bằng năng lượng tái tạo: nhằm giải quyết vấn đề về ô nhiễm môi trường và tiết kiệm năng lượng nên các nhà khoa học nghiên cứu các phương tiện có thể chạy bằng điện được tạo ra từ năng lượng gió, năng lượng Mặt Trời.

III. Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

Câu hỏi 4 trang 9 Vật Lí 10: Mô tả các bước trong tiến trình tìm hiểu tự nhiên mà bạn đã học.

Lời giải:

Tiến trình tìm hiểu tự nhiên trải qua 4 bước:

- Bước 1: Quan sát, đặt câu hỏi

Quan sát là bước đầu tiên để nhận ra tình huống có vấn đề. Qua đó, em đặt được câu hỏi về vấn đề cần tìm hiểu.

- Bước 2: Xây dựng giả thuyết

Dựa trên hiểu biết của mình và qua phân tích kết quả quan sát, em đưa ra dự đoán, tức là giả thuyết để trả lời cho câu hỏi ở bước 1.

- Bước 3: Kiểm tra giả thuyết

Kiểm tra giả thuyết là làm thí nghiệm để chứng minh dự đoán ở bước 2 đúng hay sai.

Ở bước này, em phải:

+ Chuẩn bị các mẫu vật, dụng cụ thí nghiệm.

+ Lập phương án thí nghiệm.

+ Tiến hành thí nghiệm theo phương án đã lập.

- Bước 4: Phân tích kết quả

+ Thực hiện các phép tính cần thiết, lập bảng, xây dựng biểu đồ, …

+ Từ việc phân tích kết quả, rút ra kết luận: Giả thuyết được chấp nhận hay bị bác bỏ.

Luyện tập 2 trang 9 Vật Lí 10: Lấy ví dụ minh họa các bước trong tiến trình tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

Lời giải:

- Bước 1: Quan sát, suy luận

Từ quan sát thu được: Ở cùng một độ cao một hòn đá sẽ rơi nhanh xuống đất hơn một chiếc lá.

Bước 2: Đề xuất vấn đề

Câu hỏi đặt ra từ việc quan sát trên: Nguyên nhân gây ra hiện tượng trên có phải là do trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên hòn đá lớn hơn trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên chiếc lá.

- Bước 3: Hình thành giả thuyết

Giả thuyết đưa ra: Các vật có hình dạng khác nhau rơi trong không khí sẽ chịu độ lớn của lực cản không khí khác nhau. Nếu loại bỏ được lực cản đó, thì chúng sẽ rơi nhanh như nhau.

- Bước 4: Kiểm tra giả thuyết

Các nhà khoa học đã kiểm tra giả thuyết bằng việc thực hiện các thí nghiệm.

+ Nhà Vật lí người Anh Newton làm thí nghiệm với một ống thủy tinh kín trong có chứa một hòn bi chì và một cái lông chim như sau: Cho hai vật nói trên rơi ở trong ống còn đầy không khí thì hòn bi chì rơi nhanh hơn cái lông chim. Hút hết không khí ở trong ống ra, rồi cho hai vật nói trên rơi ở trong ống thì thấy chúng rơi nhanh như nhau.

+ Nhà Vật lí người I-ta-li-a Galilei đã làm thí nghiệm sau: Ông thả những quả tạ nặng khác nhau rơi đồng thời từ tầng cao của tòa tháp nghiêng Pi-da và nhận thấy chúng rơi đến mặt đất gần như cùng một lúc. (có thể bỏ qua sức cản của không khí trong trường hợp này vì trọng lượng của các quả tạ nặng rất lớn so với sức cản của không khí tác dụng lên chúng).

- Bước 5: Rút ra kết luận

Kết luận: Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau.

Câu hỏi 5 trang 10 Vật Lí 10: Lấy ví dụ về một vấn đề được hình thành từ quan sát thực nghiệm.

Lời giải:

- Từ quan sát thu được: Khi kéo nước từ dưới giếng lên, ta thấy gàu nước khi còn ngập dưới nước nhẹ hơn khi đã lên khỏi mặt nước. Vậy một vật khi bị nhúng trong nước có phải đã chịu tác dụng của một lực đẩy?

- Có thể đưa ra giả thuyết: Một vật nhúng trong chất lỏng bị chất lỏng tác dụng một lực đẩy hướng từ dưới lên.

- Để kiểm tra giả thuyết này, người ta tiến hành thí nghiệm như hình dưới.

Treo một vật nặng vào lực kế, lực kế chỉ giá trị P (H. 10.2a). Nhúng vật nặng chìm trong nước, lực kế chỉ giá trị P1 (H.10.2b). P1 < P chứng tỏ điều này chứng tỏ khi nhúng trong nước, nước đã tác dụng vào vật nặng một lực đẩy hướng từ dưới lên.

- Kết quả thí nghiệm đã ủng hộ giả thuyết: Một vật nhúng trong chất lỏng bị chất lỏng tác dụng một lực đẩy hướng từ dưới lên. Lực đó được gọi là lực đẩy Ác-si-mét.

Câu hỏi 6 trang 11 Vật Lí 10: Lấy ví dụ về một vấn đề được hình thành từ suy luận dựa trên lí thuyết đã biết.

Lời giải:

Ta thấy, khi thả hòn bi gỗ và hòn bi sắt vào nước thì hòn bi gỗ nổi còn hòn bi sắt chìm. Tại sao lại có hiện tượng đó? Ta đã biết rằng, vật ở trong chất lỏng chịu tác dụng của lực đẩy Ác-si-mét và trọng lực P. Hai lực này cùng phương thẳng đứng nhưng ngược chiều. Như vậy, hòn bi gỗ nổi là do độ lớn lực đẩy Ác-si-mét lớn hơn trọng lượng P, còn hòn bi sắt chìm xuống là do độ lớn lực đẩy Ác-si-mét nhỏ hơn trọng lượng P. Từ đây, ta có thể suy ra điều kiện để vật nổi, vật chìm.

IV. Sai số khi đo các đại lượng vật lí

Luyện tập 3 trang 11 Vật Lí 10: Lấy ví dụ về các yếu tố có thể gây sai số ngẫu nhiên khi bạn đo tốc độ bằng đồng hồ bấm giây và thước đo chiều dài.

Lời giải:

Ví dụ sử dụng đồng hồ bấm giây để đo thời gian chạy từ vị trí A đến vị trí B của học sinh và dùng thước đo chiều dài đoạn đường AB. Các yếu tố có thể dẫn đến sai số ngẫu nhiên:

- bấm, ngắt đồng hồ không đúng lúc.

- thước có GHĐ không phù hợp với quãng đường chạy (ngắn hơn quãng đường chạy dẫn đến phải đo nhiều lần).

- cách đặt thước, đọc và ghi kết quả chưa chuẩn.

Luyện tập 4 trang 12 Vật Lí 10: Đo chiều dày của một cuốn sách, được kết quả: 2,3 cm; 2,4 cm; 2,5 cm; 2,4 cm. Tính giá trị trung bình chiều dày cuốn sách. Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo này là bao nhiêu?

Lời giải:

+ Giá trị trung bình chiều dày cuốn sách:

$\overline{d}=\frac{d_1+d_2+d_3+d_4}{4}=\frac{2,3+2,4+2,5+2,4}{4}=2,40cm$

+ Sai số tuyệt đối ứng với các lần đo:

$\Delta d_1=\left|\overline{d}-d_1\right|=\left|2,4-2,3\right|=0,1$

$\Delta d_2=\left|\overline{d}-d_2\right|=\left|2,4-2,4\right|=0$

$\Delta d_3=\left|\overline{d}-d_3\right|=\left|2,4-2,5\right|=0,1$

$\Delta d_4=\left|\overline{d}-d_4\right|=\left|2,4-2,4\right|=0$

+ Sai số tuyệt đối trung bình của 4 lần đo:

$\overline{\Delta d}=\frac{\Delta d_1+\Delta d_2+\Delta d_3+\Delta d_4}{4}=\frac{0,1+0+0,1+0}{4}=0,05$

Câu hỏi 7 trang 12 Vật Lí 10: Tìm những chữ số có nghĩa trong các số: 215; 0,56; 0,002; 3,8.10⁴

Lời giải:

Số 215 có 3 chữ số có nghĩa đó là chữ số 2, 1, 5.

Số 0,56 có 2 chữ số có nghĩa đó là chữ số 5, 6.

Số 0,002 có 1 chữ số có nghĩa đó là chữ số 2.

Số 3,8.10⁴ có 2 chữ số có nghĩa đó là chữ số 3, 8.

Luyện tập 5 trang 13 Vật Lí 10: Thực hiện phép tính và viết kết quả đúng số chữ số có nghĩa:

a) 127 + 1,60 + 3,1

b) (224,612 x 0,31) : 25,116

Lời giải:

Nguyên tắc:

+ Kết quả cuối cùng của phép tính cộng (trừ) có cùng số chữ số thập phân với số hạng có ít chữ số thập phân nhất được sử dụng trong phép tính.

+ Kết quả cuối cùng của phép tính nhân (chia) có cùng số chữ số có nghĩa với số hạng có ít chữ số có nghĩa nhất được sử dụng trong phép tính.

a) 127 + 1,60 + 3,1 = 132. Vì trong phép tính số 127 có số chữ số thập phân ít nhất.

b) (224,612 x 0,31) : 25,116 = 2,8. Vì trong phép tính số 0,31 có ít chữ số có nghĩa nhất và nó có 2 chữ số có nghĩa.

Vận dụng trang 13 Vật Lí 10: Bảng sau ghi thời gian một vật rơi giữa hai điểm cố định

a) Tính giá trị trung bình của thời gian rơi.

b) Tìm sai số tuyệt đối trung bình.

Lời giải:

a) Giá trị trung bình của thời gian rơi:

$\overline{t}=\frac{t_1+t_2+t_3+t_4+t_5}{5}=\frac{0,2027+0,2024+0,2023+0,2023+0,2022}{5}\approx 0,2024$

b)

- Sai số tuyệt đối ứng với các lần đo:

$\Delta t_1=\left|\overline{t}-t_1\right|=\left|0,2024-0,2027\right|=0,{3000.10}^{-3}s$

$\Delta t_2=\left|\overline{t}-t_2\right|=\left|0,2024-0,2024\right|=0s$

$\Delta t_3=\left|\overline{t}-t_3\right|=\left|0,2024-0,2023\right|=0,{1000.10}^{-3}s$

$\Delta t_4=\left|\overline{t}-t_4\right|=\left|0,2024-0,2023\right|=0,{1000.10}^{-3}s$

$\Delta t_5=\left|\overline{t}-t_5\right|=\left|0,2024-0,2022\right|=0,{2000.10}^{-3}s$

- Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo:

$\overline{\Delta t}=\frac{\Delta t_1+\Delta t_2+\Delta t_3+\Delta t_4+\Delta t_5}{5}$

$=\frac{0,{3000.10}^{-3}+0+0,{1000.10}^{-3}+0,{1000.10}^{-3}+0,{2000.10}^{-3}}{5}=0,{1400.10}^{-3}$

V. Một số quy định về an toàn

Câu hỏi 8 trang 14 Vật Lí 10: Bạn đã học những quy định an toàn nào trong phòng thực hành?

Nêu một số biển cảnh báo có trong phòng thực hành ở môn Khoa học tự nhiên.

Lời giải:

- Những quy định an toàn trong phòng thực hành:

+ Mặc trang phục gọn gàng, nữ buộc tóc cao, đeo găng tay, khẩu trang, kính bảo vệ mắt và thiết bị bảo vệ khác (nếu cần thiết).

+ Chỉ tiến hành thí nghiệm khi có người hướng dẫn.

+ Không ăn uống, đùa nghịch trong phòng thí nghiệm, không nếm hoặc ngửa hóa chất.

+ Nhận biết các vật liệu nguy hiểm trước khi làm thí nghiệm (vật sắc nhọn, chất dễ cháy nổ, chất độc, nguồn điện nguy hiểm,…)

+ Sau khi làm xong thí nghiệm, thu gom chất thải để đúng nơi quy định, lau dọn sạch sẽ chỗ làm việc, sắp xếp dụng cụ gọn gàng, đúng chỗ, rửa sạch tay bằng xà phòng.

- Một số kí hiệu cảnh báo trong phòng thực hành:

Luyện tập 6 trang 14 Vật Lí 10: Thảo luận để nêu được tác dụng của việc tuân thủ các biển báo an toàn trong phòng thực hành.

Lời giải:

Chúng ta cần tuân thủ những nội quy, quy định trong phòng thực hành để:

- Hoàn thành tốt bài học giáo viên yêu cầu.

- Tránh những rủi ro có thể xảy ra với bản thân và người khác.

Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:

Bài 1: Tốc độ độ dịch chuyển và vận tốc

Bài 2: Đồ thị độ dịch chuyển theo thời gian. Độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp

Bài 3: Gia tốc và đồ thị vận tốc–thời gian 

Bài 4: Chuyển động biến đổi

Bài tập chủ đề 1