Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 1: Đại cương về vật lý - Nguyễn Thị Quỳnh Chi

TRƯỜNG ĐH LÂM NGHIỆP VẬT Lí ĐẠI CƯƠNGGiảng viờn: Nguyễn Thị Quỳnh ChiPhone: 0912.046.489 Email: nqchixxi@yahoo.com.vnĐịa điểm làm việc: Văn phũng Bộ mụn Vật lý, Tầng 2, Nhà A1, Trường Đại học Lõm nghiệp.Bài giảngBộ môn Vật lý- Khoa Cơ điện và Công trìnhMỗi hụm SV chuẩn bị 1/4 tờ giấy A4 để điểm danhGalileo Galilee(1564-1642)Isaac Newton(1642-1727)Boltzman(1564-1642)James C. Maxwell(1831-1879)Albert Einstein (1879 - 1955)Max Planck(1858 - 1947)Michael Faraday(1791 - 1867)Marie Curie(1867 - 1934)Niel Bohr(1885 - 1962)Andre Ampere(1775 - 1843)Copernik(1473 - 1543)NHỮNG điều cần biết ĐỐI VỚI MễN HỌCChương trỡnhGiỏo trỡnh và TLTK Thớ nghiệmĐiểm quỏ trỡnh và Thi kết thỳc tớn chỉYờu cầu đối với mụn họcVề chương trỡnh -Thời gian học là 15 tuần -Mỗi tuần gồm 2 tiết lý thuyết + 2 tiết bài tập hoặc thảo luận + 2 thớ nghiệm -Trong quỏ trỡnh học sẽ cú 1 bài kiểm tra giữa kỳ và 1 bài thi kết thỳc tớn chỉ - Mỗi sinh viờn phải tham gia làm 5 bài thớ nghiệm vật lý -Đề cương và lịch trỡnh cú trờn mạngTài liệu tham khảo:1. Physics Classical and modernFrederick J. Keller, W. Edward Gettys, Malcolm J. SkoveMcGraw-Hill, Inc. International Edition 1993.2. R. P. FeymannLectures on introductory Physics3. I. V. Savelyev Physics. A general course, Mir Publishers 19814. P. M. Fishbane, S. G. Gasiorowicz, S. T. ThorntonPhysics for scientists and engineers. Pearson and Prentice Hall; 2005,1996, 1993.ài liệu học chính thức:[1] Nguyễn Văn Hũa, Bài giảng Vật lý đại cương, Trường ĐHLN, 2007, Thư viện trường ĐHLN, Xuõn Mai, Chương Mỹ, Hà Tõy.[2] Nguyễn Văn Hũa, Đỗ Hữu Điền, Nguyễn Xuõn Linh, Bài giảng Vật lý đại cương, Trường ĐHLN, 1995, Thư viện trường ĐHLN, Xuõn Mai, Chương Mỹ, Hà Tõy.[3] Lương Duyờn Bỡnh, , Vật lý đại cương Tập 1, 2, 3 NXB Giỏo dục, 1997 , Thư viện trường ĐHLN, Xuõn Mai, Chương Mỹ, Hà Tõy.[4] Nguyễn Văn Hũa, Thực hành vật lý đại cương, Tài liệu phục vụ thớ nghiệm, PTN Vật lý, Bộ mụn Vật lý, Khoa Cụng nghiệp PTNT. [5] Cơ sở vật lý – David Halliday – 6 tập – NXB Giỏo dục.* Vật lý đại cương: Dùng cho khối các trường ĐH kỹ thuật côngnghiệp (LT&BT). NXB Giáo Dục.Tập I : Cơ học, Nhiệt học.Tập II: Điện từ học, Dao động và sóng cơ, Dao động và sóng điện từ. Tập III: Quang, Lượng tử, VL nguyên tử, hạt nhân, chất rắn.Thớ nghiệm -Thớ nghiệm là điều kiện tiờn quyết để được thi kết thỳc tớn chỉ Vật lý đại cương - Mỗi sinh viờn phải làm 5 bài thớ nghiệm - Phải chuẩn bị lý thuyết trước khi vào làm thớ nghiệm - Nộp Bỏo cỏo sau khi kết thỳc 5 bài thớ nghiệm Điểm quỏ trỡnh và Thi kết thỳc tớn chỉ - Điểm quỏ trỡnh cú trọng số 40%. - Điểm quỏ trỡnh được tớnh như sau: - Kiểm tra thường xuyờn: 10% - Kiểm tra đỏnh giỏ giữa kỳ: 10% - Thớ nghiệm: 20% -Thi kết thỳc tớn chỉ cú trọng số 60% Thang điểm: 10 Yờu cầu đối với mụn học - Lý thuyết: + Nắm chắc cỏc KN, ĐL, CT cơ bản. + Phải biết cỏch xõy dựng ra cỏc ĐL, CT đú. + Tớch cực vận dụng kiến thức đó học vào thực tế: tỡm hiểu ứng dụng hay giải thớch hiện tượng.- Bài tập: + Nắm chắc CT, ĐL trước khi GBT. + Nắm chắc PP GBT Vật lý. + Tớch cực tỡm tũi, sỏng tạo cỏch giải hay, mới. + Kiờn trỡ, cẩn thận nhưng phải linh hoạt.- Thớ nghiệm: + Nắm được một số phộp đo và sử dụng được một số dụng cụ đo vật lý cơ bản. + Làm đủ 5 bài thớ nghiệm. + Biết cỏch viết bỏo cỏo: tớnh toỏn và biểu diễn kết quả đo, nhận xột và đỏnh giỏ. * Cách học: lên lớp học nghe giảng LT, ghi bài.Về nhà: Xem lại bài ghi, hiệu chỉnh lại cùng tài liệu -> Làm bài tập ở nhà. Chuẩn bị trước lý thuyết bài mới Lên bảng làm bài tập đã ra trong các chương.Sinh viên lên bảng, thầy kiểm tra vở làm bài ở nhà. * Đánh giá kết quả:Điểm quá trình: Đánh giá Bài tập bằng chấm vở bài tập làm ở nhà, lên lớp, lên bảng và bài kiểm tra giữa kỳ, thực hành vật lý. Tổng hệ số 0,4.Thi: - 20 câu trắc nghiệm + 2 câu tự luận LT và 3 bài tập. Điểm thi hệ số 0,6. ĐẠI CƯƠNG VỀ VẬT Lí Đối tượng, phương phỏp nghiờn cứu vật lý Đo lường, hệ đơn vị Đại cương về thớ nghiệm vật lýChương 1Chương 1 Đại cương về vật lý1. Đối tượng và phương pháp vật lý họca. Đối tượng: Nghiên cứu các dạng vận động của thế giới vật chất, thế giới tự nhiên. * Gồm 6 dạng vận động cơ bản:Vận động cơ họcVận động hấp dẫnVận động nhiệtVận động điện từVận động trong nguyên tửVận động trong hạt nhân - Vận động cơ học: Là sự chuyển dời vị trí của các vật vĩ mô trong không gian và thời gian. - Vận động hấp dẫn : là quá trình tương tác giữa các vật thể có khối lượng. - Vận động nhiệt : là sự chuyển động hỗn loạn của tập hợp của các phân tử, nguyên tử , ion, - Vận động điện từ : là quá trình vận động, tương tác giữa các hạt mang điện, phô tôn và quá trình tương tác điện từ. - Vận động trong nguyên tử: Các quá trình xảy ra trong nguyên tử, tương tác giữa các điện tử và hạt nhân - Vận động bên trong hạt nhân: Các quá trình xảy ra bên trong hạt nhân, tương tác giữa các nuclon. - Vận động và tương tác giữa các hạt cơ bản.Ăng-ghen: vận động bao gồm mọi biến đổi xảy ra trong vũ trụ từ dịch chuyển đơn giản đến tư duy. Vật lý học là môn khoa học tự nhiên nghiên cứu các dạng vận động tổng quát nhất của thế giới vật chất: những đặc trưng tổng quát, các quy luật tổng quát về cấu tạo vận động của vật chấtTrọng trườngVật chấtVật thểPhân tử là thành phần cấu tạo nhỏ nhất mà vẫn còn đầy đủ các tính chất hoá lý của chất. Trường vật lýCác vật thể luôn tương tác với nhauĐiện trườngTừ trườngv..vNhiệm vụ của vật lý học: Nghiên cứu tính chất, bản chất, cấu tạo và sự vận động của các vật thể . Nghiên cứu tính chất, bản chất và quá trình vận động của các trường vật lý.Cấu tạo vật chất:Vi mô: phân tử, nguyên tử ~ 10-10m. Điện tử me=9,1.10-31kg, -e=-1,6.10-19CThế giới vi mô, vĩ mô, Vật chất tồn tại: lỏng rắn khí & Trườngb. Phương pháp * b1. Phương pháp qui nạpCác bước nc:1. Quan sát bằng giác quan hoặc máy móc.2. Thí nghiệm định tính, định lượng3. Rút ra các định luật vật lý: thuộc tính, mối liên hệ.4. Giải thích bằng giả thuyết.5. Hệ thống các giả thuyết->Thuyết VL 6. ứng dụng vào thực tiễn*b2. Phương pháp diễn dịch * Xây dựng từ các tiên đề -> mô hình-> định lý, lý thuyết-> So sánh với kết quả thực nghiệm.Vật lý là cơ sở cho các ngành khoa học khác.Sự phát triển của các ngành khác tạo điều kiện cho VL phát triển* Những vấn đề cần giải quyết: Năng lượngVật liệu mớiCông nghệ mớiTin học phát triển xâm nhập và hỗ trợ các ngành khoa học khácKL Phương phỏp nghiờn cứu vật lý là PP thực nghiệmPP thực nghiệm Ứng dụng vào thực tiễn Quan sỏt Làm thớ nghiệm Rỳt ra định luật Nờu ra giả thuyết Tập hợp thành một lý thuyếtNước lạnh Mặt trời2. Mục đích học Vật lýCung cấp kiến thức cơ bản cho SV để học các môn khácTư duy, suy luận khoa học Xây dựng thế giới quan khoa học ĐO LƯỜNG, HỆ ĐƠN VỊ Đại lượng vật lý Cỏc phộp tớnh đối với cỏc đại lượng vật lý Cỏc loại đại lượng vật lý Hệ đƠn vị. Thứ nguyờn3. Các đại lượng Thuộc tính của một đối tượng vật lýToạ độ của véc tơĐại lượng vô hướng: giá trị âm, dươngĐại lượng hữu hướng: điểm đặt, phương, chiều, độ lớn  O z x M y + Đại lượng vô hướng: một đại lượng vật lý chỉ được mụ tả bởi một con số, chỳng ta gọi nú là một đại lượng vụ hướng. + Đại lượng vectơ: một đại lượng vectơ cú cả độ lớn (nhiều như thế nào hoặc lớn như thế nào) và một hướng trong khụng gian + Đại lượng đại sốCác phép tính đại lượng véc tơ:Hoàn toàn như trong giải tích véc tơ và đại sốPhép cộng:Tích vô hướng: Tích có hướng: Đại lượng vô hướng biến thiên theo thời gianĐơn vị, thứ nguyên của các đại lượng vật lý : Qui định 1 đại lượng cùng loại làm đơn vị đo theo Hệ SI (system international)* Đơn vị cơ bản Kí hiệu ĐvịĐộ dài l (m)Khối lượng m kgThời gian t sCường độ dòng điện I A Độ sáng Z candela (Cd)Nhiệt độ tuyệt đối T Kenvin (K)Lượng chất mol mol trong Vlý dùng kmolĐơn vị phụ: Góc phẳng α radGóc khối Ω steradian(sr) Thứ nguyên: Qui luật nêu lên sự phụ thuộc đơn vị đo đại lượng đó vào các đơn vị cơ bảnVD Lực: 4. ĐẠI CƯƠNG VỀ THÍ NGHIỆM VẬT Lí Vai trũ, mục đớch, yờu cầu Sai số của phộp đo Cỏch tớnh và biểu diễn sai số Kết luận4. ĐẠI CƯƠNG VỀ THÍ NGHIỆM VẬT Lí4.1. Vai trũ, mục đớch, yờu cầu của thớ nghiệm vật lý Cơ sở chân lý để xác định sự đúng đắn của các quy luật vật lý. Cơ sở để xây dựng nên các hằng số vật lý. Xác định các yêu cầu kỹ thuật, ảnh hưởng của môi trường đến việc áp dụng quy luật vật lý vào thực tiễn. a) Vai trũ của thớ nghiệm vật lý Rèn luyện kỹ năng cơ bản về thí nghiệm vật lý. Rèn luyện các đức tính: kiên trì, chính xác, trung thực, khách quan... là những phẩm chất rất cần thiết cho người làm công tác khoa học kỹ thuật. Quan sát một số hiện tượng, nghiệm lại một số định luật vật lý, bổ xung và minh hoạ thêm phần bài giảng, xây dựng phương pháp suy luận, nghiên cứu khoa học.b) Mục đớch của thớ nghiệm vật lýc) Yờu cầu của thớ nghiệm vật lý Nắm được những phép đo vật lý cơ bản, sử dụng một số máy móc, dụng cụ trong vật lý. Biết tính toán, biểu diễn kết quả và đỏnh giỏ được độ chính xác của số liệu thu được.Biết trình bày kết quả của một công trình thực nghiệm.4.2. Sai số của phộp đo Khỏi niệm: Sai số làm kết quả đo thăng giỏng quanh một giỏ trị nào đú. Phõn loại: Sai số hệ thống: Kquả đo lệch 1 phớa Do dụng cụ Hiệu chỉnh trước khi đo Sai số ngẫu nhiờn: Kquả đo lệch 2 phớa Do nhiều nguyờn nhõn Đo cẩn thận nhiều lần Nguyờn nhõn sai số: Khỏch quan: Dụng cụ Bản thõn đại lượng đo Tỏc động mụi trường Chủ quan: Giỏc quan người đo Sai thao tỏc 4.3. Cỏch tớnh và biểu diễn sai số của cỏc đại lượng trung gian (đo trực tiếp) a) Cách tính Bước 1: Lặp lại nhiều lần phép đo đại lượng trung gian này (khoảng 3-5 lần) và ghi lấy kết quả đo được. Thí dụ: với đại lượng a đo được là a1, a2, a3, a4, a5 . Bước 2: Tính giá trị trung bình của a: Bước 3: Tìm khoảng cách xa nhất giữa giá trị trung bình và các lần đo khác nhau: Bước 4: Biểu diễn kết quả phép đo:a =  a – a |maxia = a   a= 5,23 mm b) Thớ dụĐo đường kính của một đoạn dây dẫn, ta được kết quả: d1 = 5,24mm d4 = 5,25mm d2 = 5,23mm d5 = 5,21mm d3 = 5,20mm d6 = 5,24mm- Tính giá trị trung bình: - Tính sai số trung bình cực đại :- Kết quả: d = (5,23  0,03) mmd = d + d + d + d + d + d 1 2 3 4 5 6 6 d = d – d3 = 0,03 mm c) Chỳ ý- Chỉ đọc và ghi cỏc kết quả gần nhau, loại trừ cỏc kết quả sai khỏc quỏ nhiều.- Nếu đại lượng a khụng cho phộp đo nhiều lần thỡ a được lấy bằng một hoặc một nửa độ chia nhỏ nhất trờn thiết bị (sai số dụng cụ).4.4 Cỏch tớnh và biểu diễn sai số của cỏc đại lượng giỏn tiếp a) Sai số tuyệt đối, sai số tỉ đối Sai số tuyệt đối Sai số tỉ đối Tỉ số giữa SS tuyệt đối và trị số đỳng của a Thực tế: Tỉ số giữa SS tuyệt đối và GTTB của a Lấy tối đa 2 CSCN, quy ra phần trăm % Càng nhỏ thỡ phộp đo càng chớnh xỏc GTTĐ Hiệu giữa GT đo và trị số đỳng của a Thực tế: chớnh là SS trung bỡnh cực đại Lấy đến CSCN thứ nhất nếu CS này  3, lấy đến CSCN thứ hai nếu CS này  2* Chữ số có nghĩa là chữ số khác không đầu tiên tính từ trái sang phải: 0,05  có 1 chữ số có nghĩa 0,230 và 0,0203 đều có 3 chữ số có nghĩa Lấy giá trị sai số là: 0,23 và 0,021 Phần bỏ đi chỉnh dụng cụ đo.Sai số ngẫu nhiên: Mỗi lần đo sai số khác nhau --> đo nhiều lần.Sai số dụng cụ: Độ chính xác của dụng cụ giới hạn.Sai số thô đại: Do người đo --> Nhiều người đo, loại các giá trị quá lệch.Cách xác định sai số của phép đo trực tiếpA -đại lượng cần đo, Giá trị thực là a. a1 ,a2, a3, ... an là các giá trị đo trong n lần đosai số: Δa1=|a1-a|, Δ a2=|a2-a|, ..., Δ an=|an-a|Sai số tuyệt đối của mỗi lần đo: là sai số tuyệt đối trung bình. Nếu số lần đo đủ lớn: Sai số tương đối của phép đo: %Ví dụ: Đo đường kính trụLần đo D(mm) Di(mm)1 21,5 0,022 21,4 0,083 21,4 0,084 21,6 0,125 21,5 0,02 Sai số dụng cụ của thước:Sai số tuyệt đối của phép đoΔD = 0,064 + 0,1 = 0,164mm ≈ 0,16mm * Sai số tương đối của phép đo:% =% Sai số của dụng cụδ - Cấp chính xác ghi trên thang đo Δ adc= δ . amaxamaxGiá trị lớn nhất của thang đoΔ adc= δ . Amax = 1,5%.100mA = 1,5mA1,50100mACách xác định sai số của phép đo gián tiếpF=F(x,y,z)F- đại lượng đo gián tiếp; x,y,z- đo trực tiếp.Cách xác định sai số tương đối của phép đo gián tiếp : 1. Lấy Ln hai vế: lnF=lnF(x,y,z)2. Lấy vi phân toàn phần: d(lnF)=dF/F3. Rút gọn biểu thức4. Lấy giá trị tuyệt đối đạo hàm,d --> ΔSai số của các đại lượng cho trước lấybằng 1 đơn vị của số có nghĩa cuối cùng.Sai số của các hằng số π , g ... lấy đến nhỏhơn 1/10 sai số tương đối của F 5. vẤN đề-chiến lược giải quyết ( i SEE)Nhận dạng: IDENTIFYThiết lập: SET UP Tiến hành: EXECUTE Đánh giá: EVALUATEIDENTIFY- Nhận dạng những khỏi niệm cú liờn quan: Trước hết, hóy quyết định rằng những ý tưởng vật lý nào liờn quan tới vấn đề. Mặc dầu bước này khụng cần bất kỳ sự tớnh toỏn nào, nhưng nú đụi khi lại là phần cú nhiều thử thỏch nhất trong quỏ trỡnh giải quyết vấn đề. Bạn khụng được bỏ qua qua bước này, tuy nhiờn việc chọn cỏch tiếp cận sai khi bắt đầu cú thể làm cho vấn đề trở nờn khú hơn vốn cú, hoặc thậm chớ dẫn dắt bạn tới một cõu trả lời sai. SET UP -Thiết lập vấn đề: Sẽ là thớch hợp khi vẽ ra một bức tranh về tỡnh trạng được mụ tả trong vấn đề. Trờn cơ sở những khỏi niệm mà bạn đó lựa chọn trong bước nhận dạng, chọn những phương trỡnh mà bạn sẽ sử dụng để giải quyết vấn đề và quyết định sẽ sử dụng chỳng như thế nào. EXECUTE - Tiến hành: Trong bước này, bạn sẽ “ làm toán học ". Trước khi bạn dấn thân vào cơn lốc của những tính toán, bạn hãy lên một danh sách tất cả những đại lượng đã biết và chưa biết, đồng thời ghi chú biến nào là biến cần tìm hoặc là những biến thường. Rồi giải những phương trình cho các ẩn. EVALUATE - Đỏnh giỏ cõu trả lời của bạn: Mục đớch giải quyết một vấn đề vật lý đỳng là khụng phải chỉ để cú một con số hoặc một cụng thức; mà là để đạt được một sự hiểu biết tốt hơn. Điều này cú nghĩa là bạn phải kiểm tra xem cõu trả lời núi lờn cỏi gỡ? Đặc biệt, bạn phải tự hỏi, " Cõu trả lời này cú ý nghĩa gỡ?". Trở về và kiểm tra lại cụng việc của bạn và xem lại giải phỏp của bạn là điều cần thiết. Hoc la ca mot van de can ban toi va minh hom nay hoc trong truong nay la ca mot van de lon can fai quan tam vi khong bit truoc duoc mai nay hoc xong se di dau va ve dau nua! Thank biautiful life.i love you(*_*)&(*_*)