A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

BÀI MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU MỤC ĐÍCH HỌC TẬP MÔN VẬT LÍ

1. Đối tượng nghiên cứu của vật lí học

• Vật lí học là ngành khoa học nghiên cứu về chất, năng lượng và mối quan hệ giữa chúng. Các nhà vật lí nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên khác nhau. Mục tiêu là mô tả được quy luật vận động của thế giới vật chất quanh ta.

2. Mục tiêu của môn vật lí

• Góp phần giúp bạn nhận biết được năng lực, sở trường của bản thân, định hướng được nghề nghiệp và có kế hoạch học tập, rèn luyện đáp ứng yêu cầu của nghề nghiệp mà bạn sẽ thực hiện trong tương lai.

3. Ảnh hưởng của vật lí đối với cuộc sống.

• Trong cuộc sống, tri thức vật lí có ảnh hưởng rất rộng, là cơ sở khoa học để chế tạo và giải thích nguyên tắc hoạt động của rất nhiều vật dụng. (VD: lò vi sóng, điện thoại,...)

4. Ảnh hưởng của vật lí với khoa học, kĩ thuật và công nghệ.

• Vật lí với sự phát triển công nghệ nano: Các nhà Vật lí đã đạt được những kết quả nghiên cứu đột phá về các đối tượng có kích thước cỡ nanômét, cách kiểm soát năng lượng và chuyển động ở cấp độ nguyên tử.
• Vật lí với sự phát triển laser và y học: Những nghiên cứu về bức xạ ánh sáng đã giúp các nhà vật lí phát hiện ra một loại bức xạ có độ đơn sắc, độ kết hợp và tính định hướng cao, đó là tia laser.
• Vật lí với sự phát triển giao thông: Những tiến bộ trong nghiên cứu Vật lí lượng tử và Vật lí bán dẫn đã góp phần tạo ra công nghệ chế tạo pin và acquy thế hệ mới có thể lưu trữ năng lượng nhiều hơn. Điều này đã thúc đẩy ngành sản xuất ô tô điện, tạo ra các phương tiện giao thông thân thiện với môi trường.
• Vật lí với sự phát triển bền vững: Những thành quả trong nghiên cứu vật lý bán dẫn và phát triển các loại vật liệu mới cho phép tạo ra những ngôi nhà sử dụng năng lượng mặt trời, nhờ đó giảm đáng kể nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

5. Sai số và cánh viết sai số trong các phép đo

- Sai số ngẫu nhiên là kết quả của những thay đổi trong các lần đo do các điều kiện thay đổi ngẫu nhiên gây ra.

•  Sai số ngẫu nhiên có giá trị khác nhau trong các lần đo.
•  Thực hiện đo lặp đi, lặp lại nhiều lần sẽ làm giảm nhưng không thể loại bỏ được hết sai số ngẫu nhiên.

- Sai số hệ thống ($\Delta A'$) là sai số có giá trị không đổi trong các lần đo, được tiến hành bằng cùng dụng cụ và phương pháp đo.

•  không thể làm giảm sai số hệ thống bằng cách đo lặp đi lặp lại, mà phải cải tiến dụng cụ hoặc phương pháp đo.

- Giá trị trung bình của đại lượng A sau n lần đo: $\overline{A}=\frac{A_{1}+A_{2}+...+A_{n}}{n}$

- Giá trị tuyệt đối của hiệu số giữa giá trị trung bình và giá trị của mỗi lần đo được gọi là sai số tuyệt đối ứng với lần đo đó. $\Delta A_{1}=|\overline{A}-A_{1}|; \Delta A_{2}=|\overline{A}-A_{2}|; \Delta A_{3}=|\overline{A}-A_{3}|;...$

- Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo được tính bằng: $\overline{\Delta A}=\frac{\Delta A_{1}+\Delta A_{2}+...+\Delta A_{n}}{n}$

- Sai số tuyệt đối của phép đo là: $\Delta A= \overline{\Delta A}+\Delta A'$

- Kết quả phép đo viết dưới dạng: $A=\overline{A}\pm \Delta A$ và có giá trị trọng khoảng $\overline{A}- \Delta A \leq A\leq\overline{A}+ \Delta A$

- Sai số tỉ đối là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng cần đo: $\delta A=\frac{\Delta A}{\overline{A}}\times 100%$. Sai số tỉ đối càng nhỏ, phép đo càng chính xác.

CHỦ ĐỀ 1: MÔ TẢ CHUYỂN ĐỘNG

1. Độ dịch chuyển, tốc độ, vận tốc, đồ thị độ dịch chuyển - thời gian

- Độ dịch chuyển là khoảng cách mà vật di chuyển theo một hướng xác định, độ dịch chuyển là một đại lượng vectơ.

- Tốc độ trung bình là đại lượng đặc trưng cho độ nhanh, chậm của chuyển động và được tính bằng thương số giữa quãng đường đi được với khoảng thời gian đi hết quãng đường ấy.

- Vận tốc được xác định bằng độ dịch chuyển chia khoảng thời gian thực hiện độ dịch chuyển ấy, vận tốc là một đại lượng vectơ. $\overrightarrow{v}=\frac{\Delta\overrightarrow{d}}{\Delta t}$

- Trong chuyển động thẳng, vận tốc có giá trị bằng độ dốc của đường biểu diễn độ dịch chuyển theo thời gian.

- Độ dịch chuyển tổng hợp bằng tổng các độ dịch chuyển mà vật trải qua trong cả quá trình chuyển động. 

- Nếu một vật tham gia đồng thời hai chuyển động theo hai phương và mỗi phương có một vận tốc thì vận tốc tổng hợp bằng tổng các vận tốc này. $v_{13}=v_{12}+v_{23}$

2. Gia tốc và độ thị vận tốc – thời gian.

- Gia tốc là đại lượng vectơ, được xác định bằng độ thay đổi vận tốc trong một đơn vị thời gian. $\overrightarrow{a}=\frac{\Delta\overrightarrow{v}}{\Delta t}$

• Đơn vị đo gia tốc là $m/s^{2}$.

- Có thể tính độ dịch chuyển trong chuyển động thẳng bằng diện tích khu vực dưới đường biểu diễn vận tốc – thời gian.

- Các công thức của chuyển động thẳng đều:

• $v=v_{0}+at$
• $d=\frac{v_{0}+v}{2}\times t$
• $s=v_{0}t+\frac{1}{2}at^{2}$
• $v^{2}-v_{0}^{2}=2as$

- Khi bỏ qua sức cản, vật rơi trong không khí được coi là rơi tự do với gia tốc rơi tự do hướng thẳng đứng xuống dưới.

- Độ cao và tầm xa của vật bị ném phụ thuộc vào góc giữa vận tốc ban đầu và phương nằm ngang.

CHỦ ĐỀ 2: LỰC VÀ CHUYỂN ĐỘNG

Với một vật có khối lượng không đổi, giá trị a của gia tốc tỉ lệ thuận với giá trị F của lực tác dụng: $a=\frac{F}{m}$

1. Một số lực thường gặp

• Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều, tác dụng vào cùng một vật và có độ lớn bằng nhau là hai lực cân bằng.
• Trọng lực là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật. Trọng lực đặt vào trọng tâm của vật, có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống, độ lớn gọi là trọng lượng và tính bằng P = mg.
• Lực ma sát luôn ngược hướng chuyển động.
• Vật chuyển động trong nước hoặc không khí chịu tác dụng lực cản của môi trường ngược hướng chuyển động.
• Lực đẩy Archimedes có xu hướng đẩy vật lên phía trên khối chất lỏng hoặc chất khí.
• Lực căng dây xuất hiện khi dây bị kéo căng, có phương dọc theo dây, chiều chống lại xu hướng bị kéo giãn. Lực đàn hồi của lò xo là lực căng của lò xo.
• Vật rơi nhanh dần dưới tác dụng của trọng lực thì lực cản của không khí cũng tăng dần. Khi lực cản cân bằng với trọng lực thì vật đạt tốc độ ổn định.

2. Các định luật Newton

- Định luật I Newton: Vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều mãi mãi trừ khi có hợp lực khác không tác dụng lên vật.

- Định luật II Newton: Với một vật có khối lượng không đổi, gia tốc của nó tỉ lệ thuận với độ lớn và cùng hướng với hợp lực tác dụng lên vật: $a=\frac{F}{m}$

- Định luật III Newton: Khi hai vật tương tác, mỗi vật tác dụng một lực lên vật kia, hai lực này cùng nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau.

3. Khối lượng riêng và áp suất

- Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó.

- Chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong chất lỏng: $\Delta p=\rho g\Delta h$.

- Chênh lệch mực chất lỏng giữa hai nhánh của bình thông nhau chứa chất lỏng thường được ứng dụng để đo áp suất.

4. Tổng hợp và phân tích lực

- Hợp lực F của hai lực $F_{1}, F_{2}$ đồng quy, tạo với nhau góc $\alpha$ có độ lớn được tính bằng$F^{2}=F_{1}^{2}+F_{2}^{2}+2.F_{1}.F_{2}.cos\alpha$

và có hướng so với hướng của lực $F_{1}$ được xác định bởi $cos\theta =\frac{F^{2}+F_{1}^{2}-F_{2}^{2}}{2F.F_{1}}$

- Lực F được phân tích thành hai thành phần vuông góc có giá trị tính bằng: $F_{x}=Fcos\theta $ và $F_{y}=Fsin\theta $ với $\theta$ là góc giữa hướng của lực F và hướng Ox (thường chọn trùng hướng chuyển động).

- Hợp lực của hai lực F₁ và F₂ song song, cùng chiều là một lực F song song, cùng chiều với hai lực ấy, có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực thành phần và điểm đặt O của lực F chia đoạn thẳng nối điểm đặt O₁, O₂ của hai lực F₁, F₂ thành những đoạn thẳng tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy.

5. Mômen lực và điều kiện cân bằng vật rắn

- Mômen M của một lực đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực đó và được tính bằng tích độ lớn của lực với khoảng cách từ trục quay đến đường thẳng chứa vectơ lực (giá của lực).

- Ngẫu lực là hai lực song song, ngược chiều, bằng nhau về độ lớn tác dụng vào một vật và giá của hai lực cách nhau một khoảng d.

- Mômen của ngẫu lực bằng: M = Fd

- Điều kiện cân bằng tổng quát của một vật rắn gồm:

•  Lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không.
•  Tổng mômen của các lực tác dụng lên vật đối với trục quay bất kì bằng không.