1 – Vật lí 11 Ảnh: IBM Research Cái bạn trông thấy ở hình trên là hai ảnh của một mô hình máy tính của một ống nano carbon – một cái ống hút ở cấp độ nguyên tử. Được xây dựng từng nguyên tử một, ống nano này là thí dụ tiêu biểu của một họ máy móc mới, chúng nhỏ bé đến mức không thể trông thấy bằng mắt trần, hoặc thậm chí qua đa số kính hiển vi cũng chẳng thấy. Cực kì bền, nhưng đường kính chỉ một vài nguyên tử, những dụng cụ nhỏ xíu như thế này có thể làm thay đổi kịch tính cuộc sống của chúng ta trong những năm sắp tới. Thật vậy, một số nhà nghiên cứu hàng đầu tin rằng “thời đại nano” đã bắt đầu rồi. Khung hình nhỏ “người phân tử” gồm 28 phân tử carbon monoxide, và “chiếc đàn ghita” ở trang sau là kết quả của việc các nhà nghiên cứu giải trí cùng công nghệ nano. Công nghệ nano, ngành khoa học và công nghệ mới xuất hiện nghiên cứu xây dựng các dụng cụ cơ giới từ các đơn nguyên tử, tìm cách điều khiển năng lượng và chuyển động ở cấp độ nguyên tử. Một khi đã hoàn thiện, công nghệ nano sẽ cho phép các cỗ máy hiển vi thực hiện những nhiệm vụ phức tạp từng nguyên tử một, từng phân tử một. Hãy tưởng tượng một dụng cụ rô bôt nhỏ xíu có thể lập trình trước để tạo ra những sản phẩm nhất định, như giấy hoặc thép, đơn giản bằng cách trích xuất các nguyên tử cần thiết từ khí quyển, theo kiểu giống hệt như một cây khoai tây hấp thụ các chất dinh dưỡng từ đất, nước và không khí, và tổ chức lại chúng để tạo ra nhiều khoai tây hơn. Multi-Lab: Tư duy Vật lí! 1.1 Vật lí: Một cánh cửa nhìn vào Vũ trụ 1.2 Chiến lược giải quyết vấn đề 1.3 Khảo sát, Thực nghiệm và Đo lường Nghiên cứu 1A: Phân tích một con lắc Nghiên cứu 1B: Phân tích số liệu con lắc 2 – Vật lí 11 Hãy tưởng tượng một cỗ máy có thể sản xuất kim cương bằng cách sắp xếp lại các nguyên tử than đá hoặc sản xuất nước tinh khiết bằng cách ghép các nguyên tử hydrogen và oxygen. Còn một cỗ máy như vậy được lập trình sẵn để làm sạch không khí bằng cách sắp xếp các nguyên tử trong các chất ô nhiễm phổ biến, hoặc hàn kín vết thương bằng cách sửa chữa các tế bào bị hỏng thì sao? Thật khó tìm hiểu sự tác động của một công nghệ như thế đối với cuộc sống của chúng ta, và về vô số các quan hệ hóa học, sinh học và vật lí học, cùng các quá trình chi phối thế giới của chúng ta. Tuy nhiên, có một điều là chắc chắn: công nghệ nano tiêu biểu cho một phương thức mới khai thác và chuyển hóa vật chất và năng lượng, mang lại một ứng dụng quan trọng của ngành khoa học mà chúng ta gọi là vật lí. Qua khóa học này, bạn sẽ tham gia vào các quá trình làm vật lí. Bạn sẽ nêu các câu hỏi, đề ra các giả thuyết, thiết kế và thực hiện các khảo sát, xây dựng mô hình và sử dụng lí thuyết để giải thích các kết quả của bạn, và giải các bài toán có liên quan đến vật lí. Tóm lại, bạn sẽ học cách suy nghĩ giống như một nhà vật lí. Các hoạt động trong khóa học này sẽ được thực hiện ở nhiều mức độ khó dễ khác nhau. Trong khoa học, cũng như trong các ngành học khác, những câu hỏi và khảo sát đơn giản nhất thường mang lại những câu trả lời thú vị nhất và quan trọng nhất. 3 – Vật lí 11 Một phần việc quan trọng của vật lí học là xây dựng các mô hình cho phép chúng ta phát triển sự giải thích cho các hiện tượng. Các mô hình thật hữu ích trong việc đưa ra các dự đoán dựa trên các quan sát. Hãy thử các thí nghiệm sau đây, xây dựng mô hình riêng của bạn và đưa ra các dự đoán riêng của bạn dựa trên những gì bạn đã biết. Hãy ghi nhớ những ý tưởng này trong trí bạn khi bạn tiếp tục học tiếp các bài sau. Hộp đen Hãy kéo các dây trên hộp đen và quan sát xem chuyện gì xảy ra. Hãy thử vài ba lần, để ý đến chuyển động và lực căng của các dây, mọi tiếng ồn mà bạn nghe và bất cứ thứ gì đập vào trước mắt bạn. Hãy ghi lại các quan sát của bạn. 1. Dựa trên các quan sát của bạn, hãy vẽ một mô hình thể hiện xem bạn nghĩ các sợi dây được nối như thế nào bên trong chiếc hộp đen. 2. Kiểm tra sự chính xác của dự đoán của bạn bằng cách kéo các sợi dây trên hộp đen một lần nữa. 3. Thí nghiệm này có thể dùng để giải thích quá trình khảo sát khoa học như thế nào? Quả bóng bãi biển Với một người bạn cùng chơi, hãy quan sát cái xảy ra với một quả bóng bãi biển khi bạn ném nó qua lại trong khi tác dụng các chuyển động quay khác nhau. Hãy ghi lại các quan sát của bạn. 1. Hãy mô tả các tác động của mỗi chuyển động quay tròn. 2. Vẽ một mô hình thể hiện cái bạn quan sát thấy. 4 – Vật lí 11 Máy gia tốc Van de Graaff Đặt các mảnh giấy nhỏ từ một cái kim bấm ba lỗ lên trên một máy phát Van de Graaff như bên hình. Bật công tắc mở máy phát và quan sát cái xảy ra. Ghi lại các quan sát của bạn. 1. Dựa trên các quan sát của bạn, hãy vẽ mô hình thể hiện cái xảy ra đối với mảnh giấy. Siêu quả cầu Thả rơi một siêu quả cầu từ một độ cao nhất định. Tiến hành thử nghiệm vài lần, thay đổi các thông số như vận tốc ban đầu của quả cầu và tốc độ quay tròn của nó. Ghi lại các quan sát của bạn. Sau đó hãy phát triển các quy tắc sẽ cho phép bạn dự đoán xem quả cầu, dựa trên vận tốc ban đầu và tốc độ quay tròn của nó, có nảy lên cao hơn điểm xuất phát của nó hay không. 1. Kiểm tra các dự đoán của bạn. 2. Mô tả sự chuyển động của siêu quả cầu bằng một mô hình về sự bảo toàn năng lượng. Bức xạ kế Chiếu ánh sáng lên trên một bức xạ kế và quan sát cái xảy ra. Lặp lại quá trình trên dùng máy sấy tóc ở chế độ nóng và chế độ mát. Ghi lại các quan sát của bạn. 1. Cái gì làm cho các cánh quạt quay tròn? Hãy đề ra một giả thuyết. 2. Năng lượng đã được chuyển hóa như thế nào? 3. Có những sự tương đồng gì giữa nhiệt và ánh sáng? 4. Kiểm tra giả thuyết của bạn. 5 – Vật lí 11 Ảnh bội cho bởi hai gương phẳng Sử dụng một thước đo góc để bố trí một cơ cấu như hình bên. Bố trí các gương và đồng tiền nhà trong ảnh. Sau đó, lập một bảng số liệu như bảng bên dưới. Đếm số lượng ảnh bạn nhìn thấy khi đặt các gương ở những góc nhất định. Ghi lại các quan sát của bạn. 1. Phát triển một phương trình toán học dự đoán số lượng ảnh sẽ xuất hiện khi góc hợp giữa hai gương phẳng đã được cho trước. Gợi ý: một vòng tròn có 360 o . Số lượng vật Góc giữa các gương Số lượng ảnh 1 180 o 1 120 o 1 90 o 1 60 o 6 – Vật lí 11 Cái khiến cho vật lí học thật hấp dẫn là bạn sẽ tham gia vào việc suy nghĩ về vũ trụ hoạt động như thế nào và tại sao nó lại hành xử như thế. Khi được yêu cầu định nghĩa khái niệm khoa học, Albert Einstein từng trả lời rằng “khoa học chẳng gì hơn là sự trau chuốt của tư duy hàng ngày”. Nếu bạn thay từ “khoa học” bằng từ “vật lí” trong định nghĩa của Einstein, thì sự trau chuốt mà ông đang nhắc tới đó là gì? Sử dụng ngôn ngữ toán học để xây dựng các mô hình và lí thuyết, vật lí học cố gắng giải thích và dự đoán các tương tác giữa vật chất và năng lượng. Trong vật lí học, sự tìm kiếm bản chất của những mối liên hệ này đưa chúng ta đưa chúng ta đi từ cấu trúc dưới hiển vi của nguyên tử đến cấu trúc siêu vĩ mô của vũ trụ. Tuy nhiên, mọi nỗ lực vật lí học đều có một đặc điểm chung: chúng đều nhắm tới việc thiết lập các sự thật cơ bản về bản chất của vũ trụ. Nhiệm vụ của bạn trong khóa học này sẽ là phát triển một quá trình tự quyết cho phép bạn đi từ “tư duy hàng ngày” của Einstein đến “sự trau chuốt của tư duy hàng ngày” của ông. Sự trau chuốt này, quá trình thu thập dữ liệu một cách có hệ thống thông qua quan sát, thực nghiệm, tổ chức dữ liệu, và đưa ra các kết luận, thường được gọi là khảo sát khoa học. Phương pháp này bắt đầu với quá trình nêu giả thuyết. Một nhà khoa học giỏi sẽ cố gắng đi tìm bằng chứng không được một mô hình nào hậu thuẫn. Nếu tìm thấy bằng chứng mâu thuẫn, thì mô hình đó là không thỏa đáng. Trong tài liệu này, bạn sẽ bắt gặp các quan niệm sai lầm được in chữ nhỏ ở hai bên lề trang. Hãy ngẫm xem suy nghĩ hiện tại của bạn có vướng phải những quan niệm sai lầm đó hay không. Sau đó, với việc khảo sát vật lí học qua sự trải nghiệm cùng khóa học, hãy phát triển kiến thức hiểu biết của riêng bạn. Sự hiểu biết hiện nay của chúng ta về vũ trụ đã bắt đầu như thế nào? Trước thời hiện nay, sự tiến bộ đã diễn ra như thế nào trong những thế kỉ qua? Tư duy mà chúng ta biết đó đã bắt đầu với Artistotle. Hai mô hình của Artistotle Hơn 2300 năm trước đây, hai mô hình có liên quan đã được sử dụng làm cơ sở cho việc giải thích nguyên do các vật rơi xuống và chuyển động như chúng vốn như thế. Artistotle (384–328 tCN) đã sử dụng một mô hình để giải thích sự chuyển động của các vật trên Trái đất, và sử dụng một mô hình thứ hai (xem hình) để giải thích sự chuyển động của các ngôi sao và hành tinh trên bầu trời. Ngày nay, chúng ta không chấp nhận những mô hình này là sự giải thích tốt nhất cho sự chuyển động của các vật thể trên Trái đất và trong không gian vũ trụ. Tuy nhiên, vào thời đại ấy, chúng là những giải pháp rất thông minh để giải thích những hiện tượng này khi Aristotle quan sát chúng. Từ khóa • vật lí học • khảo sát khoa học • quan sát • định tính • định lượng • lí thuyết • mô hình Mục tiêu • Sử dụng các mô hình khoa học thích hợp để giải thích và dự đoán hành trạng của các hiện tượng tự nhiên. • Nhận dạng và mô tả các ngành nghề có gốc rễ khoa học và công nghệ liên quan đến vật lí học. 7 – Vật lí 11 QUAN NIỆM SAI Từ tia X đến các xung thần kinh Nhiều người nghĩ rằng vật lí thật khó và mang tính toán học cao. Trong khi toán học đúng là một phần rất quan trọng đối với vật lí học, nhưng cơ sở của vật lí học thì chẳng gì khó hiểu đâu. Cho dù lĩnh vực nghiên cứu hứng thú nhất của bạn là gì đi nữa, thì có lẽ các khái niệm vật lí sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn một số phương diện của nó. Bạn có thể đặc biệt hứng thú với một ngành khoa học khác, như sinh học hoặc hóa học chẳng hạn. Khi sự nghiên cứu khoa học của bạn có bước tiến bộ, bạn sẽ phát hiện ra rằng mỗi ngành khoa học đều có liên quan lẫn nhau. Thí dụ, các nhà hóa học sử dụng tia X để nghiên cứu cấu trúc của các phân tử lớn. Các nhà sinh học sử dụng lí thuyết điện để nghiên cứu sự truyền tải các xung thần kinh. ĐÔI NÉT LỊCH SỬ Richard Feynman (1918–1988), nhà khoa học đạt giải Nobel và là cha đẻ của công nghệ nano, là một trong những nhà vật lí nổi tiếng nhất của thế kỉ thứ 20. Năm 1959, trong khi trình bày một bài báo mang tựa đề “Có rất nhiều Không gian dưới Tận cùng” nói về các đặc trưng của thế giới dưới hiển vi khi đó còn ít người hiểu rõ, Feynman đã nhận xét: “Chẳng có gì ngoài kích cỡ vụng về của chúng ta ngăn chúng ta sử dụng không gian [đó]”. Khi ông nói ra những lời như thế, công nghệ nano vẫn còn là một giấc mơ xa vời. Giấc mơ đó ngày nay đã rất gần với thực tại. Thật vậy, ngành y khoa và khoa học máy tính thuộc thế kỉ thứ 21 có thể sẽ chứng kiến những ứng dụng đầu tiên của công nghệ nano, vì cả hai ngành khoa học này đều đang chạy đua phát triển các công cụ một ngày nào đó sẽ cho phép chúng thao tác trên từng nguyên tử một. Hình 1.1 Vũ trụ quan Aristotle, Trái đất nằm tại trung tâm của vũ trụ. Aristotle và Sự chuyển động Mô hình giải thích sự chuyển động trên Trái đất xây dựng trên một quan điểm cấp tiến của những người Hi Lạp, sau sự tư duy của Aristotle. Aristotle thừa nhận quan điểm của Empedocles (492–435 tCN) rằng mọi vật có cấu tạo từ bốn nguyên tố hay bốn chất – đất, nước, không khí và lửa. Mọi vật thể được cho là tuân theo những quy luật cơ bản giống nhau tùy thuộc vào các chất mà chúng chứa. Mỗi chất có một vị trí tự nhiên trong trật tự vũ trụ. Vị trí của đất là ở dưới cùng, trên đó là nước, rồi không khí và lửa. Theo mô hình này, mỗi vật trong vũ trụ có cấu tạo gồm những lượng đa dạng thuộc bốn nguyên tố này. Một hòn đá hiển nhiên là đất. Khi được thả rơi, hòn đá rơi xuống nhằm tìm lại vị trí vốn dành cho nó trong trật tự của vạn vật. Lửa thì ở trên cùng trong số các chất. Khi một khúc gỗ bốc cháy, lửa mà nó thu nhận từ mặt trời trong quá trình nó lớn lên được giải phóng và bốc lên vị trí thượng cùng của nó. Theo Aristotle, vạn vật trôi nổi, rơi xuống, hay dâng lên là để trở lại nơi vốn có của nó trong thế giới. Những tác dụng này được phân loại là các chuyển động tự nhiên. Khi một vật chịu tác dụng của một lực, thì nó có thể chuyển động theo những hướng khác ngoài chuyển động tự nhiên đưa chúng trở lại vị trí tự nhiên của chúng. Một hòn đá có thể chuyển động theo phương ngang hoặc thẳng đứng lên cao bằng cách tác dụng một lực theo chiều như mong muốn. Khi lực ngừng tác dụng, thì chuyển động đó dừng lại. 8 – Vật lí 11 Mô hình giải thích sự chuyển động trên bầu trời thì hơi khác một chút. Các nhà thiên văn học Hi Lạp biết rằng có hai loại “sao”, các ngôi sao cố định và các hành tinh (hay kẻ du thực), đồng thời còn có Mặt trời và Mặt trăng. Những vật thể này dường như không bị chi phối bởi các quy luật giống như các vật cấu tạo từ những chất khác. Chúng chuyển động ngang trên bầu trời mà không có lực nào tác dụng lên chúng hết. Người Hi Lạp xếp chúng vào chất thứ năm trong bảng danh mục vật chất của họ. Mọi vật thể thuộc nguyên tố thứ năm được xem là hoàn hảo. Mặt trăng, chẳng hạn, được cho là một quả cầu hoàn hảo. Mô hình của Aristotle giả sử rằng tồn tại những quả cầu hoàn hảo, trong suốt, không nhìn thấy, nâng đỡ cho các thiên thể. Sau này, khi Ptolemy (87–150) phát triển mô hình vũ trụ địa tâm của ông, ông đã sử dụng quan điểm này làm nền tảng và mở rộng nó để đưa vào các vòng nội luân và ngoại luân nhằm giải thích vì sao các hành tinh thường chuyển động giật lùi. Một chuyển động tròn thôi chỉ có thể giải thích sự chuyển động của Mặt trời và Mặt trăng. Đối với các nền văn hóa châu Âu, hai mô hình của Aristotle thành công đến mức gần như trong 2000 năm, người ta chấp nhận chúng mà chẳng nghi vấn gì. Chúng vẫn có thể được chấp nhận cho đến khi bị thách thức bởi mô hình mang tính cách mạng của Copernicus (1473– 1543) và những khám phá của Galileo Galilei (1564–1642). Galileo và Phương pháp khảo sát khoa học Năm 1609, sử dụng một chiếc kính thiên văn nguyên thủy (xem Hình 1.2), Galileo đã quan sát thấy bề mặt của mặt trăng lốm đốm những ngọn núi, các miệng hố, và các thung lũng; Mộc tinh thì có bốn vệ tinh riêng; Thổ tinh thì có vành; thiên hà của chúng ta (Dải Ngân hà) thì gồm nhiều ngôi sao hơn con số trước đây người ta tưởng tượng ra; và Kim tinh, giống như Mặt trăng vậy, có các pha của nó. Dựa trên những quan sát của mình, Galileo cảm thấy ông có thể thừa nhận một giả thuyết mang tính cách mạng – một giả thuyết đã được phát triển bởi một nhà thiên văn học người Ba Lan tên là Nicolaus Copernicus – cho rằng Trái đất, cùng các hành tinh khác trong Hệ Mặt trời, thật sự quay xung quanh Mặt trời. Cái mà những người Hi Lạp không làm được là kiểm tra các giảng giải dựa trên các mô hình của họ. Khi Galileo quan sát các vật rơi, ông để ý thấy chúng dường như chẳng rơi ở những tốc độ khác nhau gì nhiều. Galileo đã chế tạo ra một thiết bị dùng để đo tốc độ của các vật rơi, ông đã làm các thí nghiệm, và phân tích các kết quả. Cái ông tìm thấy là mọi vật về căn bản rơi ở tốc độ như nhau hết. Tại sao những người Hi Lạp không nhận thấy điều này? Khá đơn giản thôi, khái niệm kiểm tra các mô hình của họ bằng cách làm thực nghiệm chẳng phải là cái được họ cho là hợp lí, hay có lẽ nó không xảy ra với họ. Sử dụng các tài nguyên điện tử hoặc in ấn, hãy nghiên cứu một bài báo hiện đại hoặc một bài báo lịch sử trình bày một số phương diện của vật lí học. Tóm tắt bài báo đó thành hai hoặc ba đoạn, chú ý vì sao bạn nghĩ chủ đề đó là quan trọng. Hãy cung cấp càng nhiều thông tin về nguồn gốc của bài báo càng tốt. LIÊN HỆ NGÔN NGỮ Thậm chí ngày nay, thuật ngữ nguyên tố thứ năm vẫn có ý nghĩa chỉ địa vị cao nhất của sự tồn tại. Bạn hãy sử dụng thuật ngữ này, ở dạng danh từ hoặc tính từ của nó, để mô tả một sự kiện quan trọng hay một người quan trọng trong cuộc đời của bạn. • Nghĩ thử xem Một khúc gỗ nửa chìm nửa nổi trên một hồ nước. Khúc gỗ đó hiển nhiên là bằng gỗ, một chất liệu rõ ràng đã phát triển từ nguyên tố “đất”, và là một chất rắn khá đậm đặc giống như các vật thể bằng đất khác. Nếu bạn là một người Hi Lạp cổ đại tin vào Vũ trụ quan Aristotle, làm thế nào bạn có thể giải thích vì sao khúc gỗ lại nổi bồng bềnh chứ không chìm xuống như các hòn đá hay những vật thể bằng đất khác? 9 – Vật lí 11 Hình 1.2 Chiếc kính thiên văn mà qua nó, Galileo lần đầu tiên quan sát các vệ tinh của sao Mộc và thiên thể khác trong hệ mặt trời của chúng ta. Aristotle có đúng không? Có phải các vật nặng thì rơi nhanh hơn các vật nhẹ? Hãy thả rơi đồng thời một cái tẩy chì và một tờ giấy từ mức cao ngang mắt xuống sàn. Cái nào chạm đất trước? Có cái gì trong sự chuyển động của tờ giấy khiến bạn nghĩ rằng đây không phải là một thử nghiệm tốt hay không? Giờ thì hãy vo tròn tờ giấy lại thành một quả cầu nhỏ và lặp lại thí nghiệm trên. Có sự khác biệt đáng kể nào về thời gian cần thiết để chúng chạm xuống sàn nhà hay không? Hãy mô tả các biến cố mà bạn đã cố gắng thử nghiệm. Kể từ thời kì Galileo, các nhà khoa học trên khắp thế giới đã nghiên cứu các vấn đề theo một kiểu có tổ chức, thông qua quan sát, thực nghiệm có hệ thống, và thận trọng phân tích các kết quả. Từ những phân tích này, các nhà khoa học đưa ra các kết luận, cái sau đó họ đem ra khảo sát lần nữa để đảm bảo tính đúng đắn của chúng. Khi bạn dõi theo khóa học này, hãy luôn ghi nhớ trong đầu những quan niệm sau đây về các lí thuyết, các mô hình và các quan sát. Hãy sử dụng chúng để kích thích tư duy của bạn, và nêu nghi vấn về những quan niệm hiện nay. Nghĩ về Khoa học, Công nghệ Xã hội và Môi trường Vào giữa thế kỉ thứ 20, sự tiến bộ khoa học có những bước tiến rất nhanh lẹ. Sự có mặt của những nhân vật như Albert Einstein đã mang lại cho khoa học nói chung, vật lí học nói riêng, một hơi hướng gần như thần bí. Vật lí học thường xuyên chứng kiến một nghiên cứu thuần túy tách rời khỏi thế giới “thực tế”. Trái với hình ảnh đó, khoa học ngày nay được xem là một bộ phận của thế giới và có trách nhiệm ngang ngửa, hoặc thậm chí còn lớn hơn, đối với thế giới so với bất kì dạng nỗ lực nào khác. Mọi thứ khoa học nghiên cứu có sự tác động lâu dài đối với thế giới. Một phần của khóa học này là tìm hiểu mối quan hệ cộng sinh tồn tại giữa khoa học, công nghệ, xã hội và môi trường (STSE). Đối với nhiều người, khoa học và công nghệ hầu như là một và là cái giống nhau. Chẳng gì phải nghi ngờ rằng chúng có quan hệ rất mật thiết với nhau. Những khám phá mới trong khoa học rất nhanh chóng được công nghệ đuổi kịp, và ngược lại. Thí dụ, từng được xem là một khám phá tinh xảo nhưng chẳng thực tiễn của vật lí học, laser là một thí dụ kinh điển của sự không thể tách rời của khoa học, công nghệ, xã hội và môi trường. Sự liên quan của laser trong cuộc sống của chúng ta hầu như là một sự xuất hiện hàng ngày. Công nghệ đã nhanh chóng trau chuốt và cải tiến sự hoạt động của nó. Ngày nay, laser được sử dụng rộng khắp. Các máy quét hàng ở siêu thị, dụng cụ trắc địa, thiết bị truyền thông, ảnh nổi ba chiều, máy cắt kim loại, công cụ phẫu thuật, và bút trỏ laser đơn giản chỉ là một vài thí dụ của những đổi mới mà công nghệ đã tìm ra cho laser. Rõ ràng không thể nào tách rời tầm quan trọng của khoa học và công nghệ ra khỏi xã hội. Hình 1.3 ở trang sau trình bày chỉ một vài trong số nhiều ứng dụng của vật lí học trong thế giới ngày nay. 10 – Vật lí 11 Hình 1.3 Một số ứng dụng của các khám phá vật lí Phẫu thuật mắt bằng laser là một trong nhiều ứng dụng mà công nghệ đã tìm ra cho laser. ĐÔI NÉT LỊCH SỬ Các mô hình của Aristotle đã được sử dụng để giải thích bản chất của sự rơi trong hàng thế kỉ. Theo Aristotle, vì một hòn đá lớn thì có nhiều chất “đất” hơn một hòn đá nhỏ, cho nên nó có khuynh hướng quay lại đất lớn hơn. Khuynh hướng này làm cho hòn đá to cân nặng hơn và vì thế nó phải rơi nhanh hơn hòn đá nhỏ. Đây là một áp dụng kinh điển của một mô hình để giải thích một hiện tượng. Tuy nhiên, chẳng có gì bất ngờ với bạn khi biết rằng vì mô hình đó là sai lầm, cho nên sự giải thích dựa trên mô hình đó cũng là sai lầm. Thường thì những phát triển giống nhau vừa có những tác động tích cực lẫn tiêu cực. Nhu cầu năng lượng không ngừng tăng lên của xã hội chúng ta đã thúc ép môi trường của chúng ta đến những giới hạn của nó. Xã hội, trong khi đòi hỏi năng lượng ngày một nhiều hơn, còn đồng thời đòi hỏi khoa học và công nghệ phải tìm ra các nguồn năng lượng thay thế. Điều này dẫn tới sự phát triển kĩ thuật hạt nhân, mặt trời, gió, nước, địa nhiệt, và nhiên liệu hóa thạch làm nguồn năng lượng. Mối quan hệ của xã hội và môi trường với khoa học và công nghệ giống như là một con dao hai lưỡi. Vật lí học nghiên cứu các tính chất nhiệt của vật liệu cùng các tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực thiết kế cấu trúc kết hợp nhau đã mang lại những ngôi nhà hiệu quả năng lượng, làm giảm đáng kể nhu cầu đốt nhiên liệu của chúng ta. [...]... ng, các hình và video clip giúp b n h c t t hơn ng B ng 1.1 Bi u đ thành t u Bi t và hi u Hi u các khái ni m, các nguyên lí, các nh lu t và các lí thuy t Bi t các th c t và thu t ng Chuy n i các khái ni m sang ng c nh m i Kh o sát Th o lu n Áp d ng các kĩ năng và chi n lư c kh o sát khoa h c Th o lu n các thông tin và các ý tư ng Áp d ng các kĩ năng và thao tác kĩ thu t S d ng các thu t ng khoa h c,... hi u, các quy ư c và các ơn v chu n (SI) S d ng các công c , thi t b và ch t li u Liên h Hi u m i quan h gi a khoa h c, công ngh , xã h i và môi trư ng Phân tích các v n xã h i và kinh t liên quan n khoa h c và công ngh ánh giá các tác ng c a khoa h c và công ngh iv i môi trư ng S d ng các d ng th o lu n a d ng Hi u m i liên h gi a các khái ni m Th o lu n trư c nh ng ngư i nghe và nh ng m c ích khác... c và kĩ năng khoa h c s s d ng trong m i khóa h c khoa h c ư c nh và ánh giá s thành t u c a b n Bi u y giúp b n ánh giá quá trình h c t p c a mình, và lên k ho ch c i ti n ch t lư ng, v i s h tr c a th y cô giáo c a b n Trong quy n sách giáo khoa này, b n s b t g p nh ng v n , nh ng nghiên c u, nh ng ho t ng, nh ng câu h i nêu cùng v i các kí hi u chung sau ây: Bi t/Hi u , Kh o sát , Th o lu n , và. .. quát hóa n th c ó thành nh ng nh t có kh năng áp d ng cho t ngư ng r ng các hi n ng; và 3 m t phương ti n ki m tra nh ng nh lu t ó thông qua th c nghi m Các m t bi u hi n c a v t lí h c ư c tìm th y nhi u ngh nghi p a d ng Nghiên c u kĩ thu t và nghiên c u hàn lâm có l là cái ngư i ta nghĩ t i trư c tiên, nhưng lĩnh v c y khoa, công ngh , khoa h c báo chí, và khoa h c máy tính, cũng òi h i ki n th c... ch t o b ng công ngh nano Công ngh này s giúp các nhà khoa h c kh o sát các quá trình mà nh ó các nguyên t và phân t có th ư c s d ng riêng l làm nh ng viên g ch c u trúc dư i hi n vi Các c i ti n công ngh ã mang l i kh năng ưa ngày m t nhi u máy vi tính và máy tính ngày m t m nh hơn vào trong m t không gian ngày m t nh hơn Xe lai ch y b ng i n và xăng có th c t gi m áng k s phát th i các ch t gây... ngu n g c khoa h c và công ngh S d ng công ngh thông tin cho các m c ích khoa h c 20 – V t lí 11 Cu i m i bài h c, b n s có cơ h i c ng c các khái ni m và kĩ năng mà b n v a h c qua vi c hoàn thành m t nghiên c u, m t v n , ho c m t d án Trong m i bài h c, m t trong nh ng logo dư i ây s nh c nh b n v nhi m v ph i làm cu i bài h c ó Các ý ki n ư c cung c p dư i m i logo giúp b n chu n b và lên k ho... nư c l nh hay M c tiêu • L a ch n và s d ng thi t b thích h p thu th p d li u khoa h c • Thi t k và ti n hành thí nghi m i u khi n các bi n chính • Nêu gi thuy t, tiên oán và ki m tra các hi n tư ng d a trên các mô hình khoa h c T khóa • Chu kì • T ns • Sai s ph n trăm • Vi c phân tích m t hi n tư ng th gi i “th c”, như cái b n s làm trong khóa h c này, òi h i kh năng th c hi n các phép o – t r t nh... các nhà khoa h c s d ng phương pháp kh o sát khoa h c 3 c u các v n ? nghiên S khác bi t gi a m t mô hình, m t lí thuy t và m t quan sát là gì? M i khái 4 ni m có t m quan tr ng như th nào? 5 Mô t s khác bi t gi a s quan sát cho m i trư ng h p 14 – V t lí 11 nh tính và quan sát nh lư ng Cho thí d M c tiêu • L a ch n và s d ng thích h p các mode bi u di n d ng s , d ng kí hi u, d ng bi u b ng và d ng... ng tương ng? l ch th c nghi m gi a s li u c a b n và l ch ph n trăm và sai s ph n trăm Khi nào thì nên V t lí: M t thành t u tích c c Vi c tìm hi u các khái ni m v t lí òi h i ph i ti n hành nh ng quan sát và phân tích th t t t Vì th , quy n sách này cung c p r t nhi u nghiên c u tích c c, nh ng Thí nghi m Nhanh yêu c u m t vài ch t li u th c hi n, và nh ng ho t ng Th s c bên l cũng gi ng như v y –... và s d ng thích h p các mode bi u di n d ng s , d ng kí hi u, d ng bi u b ng và d ng lí gi i truy n t thông tin khoa h c • Phân tích và t ng h p thông tin trong quá trình phát tri n các kĩ năng gi i quy t v n Các kĩ năng gi i quy t v n th t quan tr ng trong cu c s ng hàng ngày, trư ng h c, và t i nơi làm vi c M t s v n , thí d như quy t nh xem nên i b hay i xe p, thì d gi i quy t hơn nh ng v n khác . ngôn ngữ toán học để xây dựng các mô hình và lí thuyết, vật lí học cố gắng giải thích và dự đoán các tương tác giữa vật chất và năng lượng. Trong vật lí học, sự tìm kiếm bản chất của những. khai thác và chuyển hóa vật chất và năng lượng, mang lại một ứng dụng quan trọng của ngành khoa học mà chúng ta gọi là vật lí. Qua khóa học này, bạn sẽ tham gia vào các quá trình làm vật lí kĩ năng khoa học sẽ sử dụng trong mọi khóa học khoa học để ước định và đánh giá sự thành tựu của bạn. Biểu đồ ấy giúp bạn đánh giá quá trình học tập của mình, và lên kế hoạch cải tiến chất lượng,