Tóm tắt vật lý đại cương 1 filetype PDF

97

Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu

Đang xem trước 10 trên tổng 114 trang, để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên

Phụ lục 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY
MÔN VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1
(PHẦN LÝ THUYẾT) GV biên soạn: Đặng Diệp Minh Tân Trà Vinh, …/20… Lưu hành nội bộ MỤC LỤC
Phần I. CƠ HỌC ……………………………………………………………………………………………………….. 2
Chương 1. MỞ ĐẦU …………………………………………………………………………………………… 2
Bài 1. Đối tượng, phương pháp nghiên cứu và hệ đơn vị đo lường trong Vật lý học … 2
Chương 2. ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM ………………………………………………………………… 8
Bài 1. Các đại lượng động học chất điểm …………………………………………………………… 8
Bài 2. Một số chuyển động đơn giản của chất điểm …………………………………………… 17
Chương 3. ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM ……………………………………………………… 27
Bài 1. Khái niệm về lực ………………………………………………………………………………….. 27
Bài 2. Các định luật Newton …………………………………………………………………………… 28
Chương 4. NĂNG LƯỢNG ……………………………………………………………………………….. 39
Bài 1. Các khái niệm về năng lượng và công …………………………………………………….. 39
Bài 2. Cơ năng ………………………………………………………………………………………………. 42
Chương 5. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ HỆ VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG
CƠ HỌC ………………………………………………………………………………………….. 50
Bài 1. Cơ hệ và các định luật bảo toàn trong cơ hệ …………………………………………….. 50
Bài 2. Khối tâm của cơ hệ ………………………………………………………………………………. 54
Chương 6. VẬT RẮN………………………………………………………………………………………… 56
Bài 1. Động học vật rắn ………………………………………………………………………………….. 56
Bài 2. Động lực học Vật rắn ……………………………………………………………………………. 60
Chương 7. CƠ HỌC CHẤT LƯU ……………………………………………………………………… 66
Bài 1. Tĩnh học chất lưu …………………………………………………………………………………. 66
Bài 2. Động lực học chất lưu lí tưởng ………………………………………………………………. 69
Phần II. NHIỆT HỌC ………………………………………………………………………………………………. 72
Chương 1. NHỮNG CƠ SỞ CỦA THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ ………………… 72
Bài 1. Mở đầu ……………………………………………………………………………………………….. 72
Bài 2. Những cơ sở của thuyết động học phân tử ………………………………………………. 74
Chương 2. NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC …… 83
Bài 1. Các quá trình Nhiệt động lực học …………………………………………………………… 83
Bài 2. Nguyên lý thứ nhất và thứ hai Nhiệt động lực học ……………………………………. 87
Bài đọc thêm ……………………………………………………………………………………………….. 100 Tài liệu giảng dạy Môn Vật lý đại cương A1 1 Phần I. CƠ HỌC
Chương 1. MỞ ĐẦU
Bài 1. Đối tượng, phương pháp nghiên cứu và hệ đơn vị đo lường trong Vật lý học  Mục tiêu học tập: Sau khi học xong bài này, người học có thể:
– Nhận diện được đối tượng, phương pháp nghiên cứu Vật lý học
– Trình bày được các đơn vị cơ bản được sử dụng trong Cơ học
I. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Vật lý học:
1. Đối tượng nghiên cứu của Vật lý học:
– Vật lý học: là một trong những môn khoa học tự nhiên nghiên cứu những quy luật
đơn giản nhất và tổng quát nhất của các hiện tượng tự nhiên, nghiên cứu tính chất
và cấu trúc của vật chất và những định luật của sự vận động của vật chất. – Cơ học: là một bộ phận của Vật lý học. Nghiên cứu sự dịch chuyển của các vật và
các bộ phận của các vật. Chuyển động cơ học (hay sự dịch chuyển) là dạng đơn
giản nhất của sự vận động của vật chất. “Nhiệm vụ cơ bản của Cơ học là xác định trạng thái chuyển động của vật ở bất kỳ
thời điểm nào”.
2. Phương pháp nghiên cứu Vật lý học:
Phương pháp nghiên cứu Vật lý học được biểu diễn theo sơ đồ sau:
+ Quan sát
+ Thí nghiệm
khảo sát + Giả thuyết
+ Lý luận giải
thích. + Thí nghiệm
kiểm chứng Đ + Học thuyết
khoa học
+ Định luật
+ Định lý S
Hình 1.
II. Phép đo và đơn vị đo trong Vật lý:
1. Phép đo: được chia thành 2 phép đo như sau:
a. Phép đo trực tiếp:
– Đo trực tiếp một đại lượng là so sánh đại lượng cần đo với đại lượng cùng loại
được chọn làm đơn vị.
– Thí dụ:
 Đo chiều dài: là so sánh nó với chiều dài của thước đo.
 Đo một khoảng thời gian: là so sánh nó với thời gian mà kim đồng hồ dịch
chuyển qua các vạch trên mặt đồng hồ.
b. Phép đo gián tiếp: Tài liệu giảng dạy Môn Vật lý đại cương A1 2 – Đo gián tiếp một đại lượng là tính đại lượng đó bằng các công thức Toán học
của các định luật Vật lý thông qua các đại lượng đã biết. – Thí dụ:
 Đo khối lượng riêng vật vắn: là tính khối lượng theo công thức (d=m/V)
thông qua đại lượng đã biết là khối lượng m và thể tích V.
 Đo Vận tốc: là tính vận tốc theo công thức (v=S/t) thông qua hai đại lượng
đã biết là quảng đường S và thời gian t.
 … Như vậy, muốn thực hiện các phép đo, phải xác định những đơn vị đo và những công
thức để tính.
2. Đơn vị đo:
a. Định nghĩa đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất.:
– Đơn vị cơ bản: là những đơn vị được qui ước, nghĩa là không thể dùng định
luật Vật lý nào để suy từ đơn vị ra đơn vị kia. – Đơn vị dẫn xuất: là những đơn vị được rút ra từ các đơn vị cơ bản bằng các
công thức Vật lý. b. Hệ đơn vị đo lường Quốc tế SI (System International): là 1 hệ gồm một số các
đơn vị cơ bản do Hội nghị toàn thể về đo lường của Quốc tế Quyết định thành lập
vào năm 1960. Hiện nay, hệ SI có 7 đơn vị cơ bản như sau:
Bảng 1. Hệ SI
STT TÊN ĐƠN VỊ 1
2
3
4
5
6
7 Mét
Kilôgam
Giây
Kenvin
Ampe
Cadela
Mol KÝ HIỆU
TÊN ĐƠN VỊ
m
kg
s
K
A
Cd
mol ĐẠI LƯỢNG ĐƯỢC ĐO
Độ dài
Khối lượng
Thời gian
Nhiệt độ
Cường độ dòng điện
Cường độ ánh sáng
Lượng vật chất KÝ HIỆU TÊN
ĐẠI LƯỢNG
L
M
t
T
I
I
N 3. Các đơn vị cơ bản của hệ SI dùng trong Cơ học:
Cơ học sử dụng 3 đơn vị cơ bản đầu tiên của hệ SI, gồm: kilôgam (kg), giây (s) và
mét (m):
a. kilôgam (kg): là khối lượng của vật chuẩn bằng Platin – Iridi được lưu trữ ở
phòng cân đo Quốc tế ở Pháp.
b. giây (s): là thời gian của 9192631770 chu kỳ của bức xạ ứng với sự chuyển giữa
hai mức siêu tinh tế của trạng thái cơ bản của nguyên tử Xezi 113. Tài liệu giảng dạy Môn Vật lý đại cương A1 3 c. mét (m): là độ dài quảng đường mà ánh sáng truyền đi được trong chân không
trong khoảng thời gian 1/299792458 giây.
4. Công thức thứ nguyên:
– Là công thức biểu thị sự phụ thuộc của các đơn vị dẫn xuất vào các đơn vị cơ bản. – Công thức thứ nguyên được suy ra từ công thức toán học của các định luật vật lý,
từ đó suy ra đơn vị dẫn xuất của 1 đại lượng, với quy ước cách viết thứ nguyên
của một đại lượng như sau: [tên gọi của đại lượng]
Thí dụ: và ta có: Thí dụ: hay [ký hiệu tên đại lượng được viết bằng chữ in hoa] [độ dài] hay [L] : là thứ nguyên của độ dài [khối lượng] hay [M] : là thứ nguyên của khối lượng [thời gian] hay [T] : là thứ nguyên của thời gian [độ dài] = độ dài hay ký hiệu: [L] = L [khối lượng] = khối lượng hay ký hiệu: [M] = M [Thời gian] = Thời gian ký hiệu: [T] = T hay Hãy viết công thức thứ nguyên từ các công thức sau: Công thức Vật lý
 Thể tích: V=d3
 Tốc độ: v  s
t  Khối lượng riêng:d= Công thức thứ nguyên
[V]=[d][d][d]=L.L.L=L3 Đơn vị trong hệ SI
m3 [S ] L
  L.T 1
[T ] T
[M ] M
[D]=
 3  M .L3
[V ] L m
 m.s 1
s
kg
 kg.m 3
3
m [V]=
m
V Chú ý: Trong các hệ đơn vị khác nhau, công thức thứ nguyên của 1 đại lượng là
không đổi nhưng đơn vị là thay đổi.
Từ công thức thứ nguyên, cho phép kiểm tra sự đúng đắn của các phương trình và
công thức Vật lý về mặt thứ nguyên. Đúng về thứ nguyên là điều kiện cần để phương trình
và công thức Vật lý đúng về ý nghĩa khoa họcVật lý.
Thí dụ : hãy kiểm tra về mặt thứ nguyên của công thức sau:
v
R Gia tốc pháp tuyến: an  Ta biết thứ nguyên vế trái là [An]= L.T-2 Thứ nguyên vế phải là: [V ] L.T 1

 T 1
[ R]
L Thứ nguyên hai vế khác nhau, nên công thức trên sai.
v2
R
[V ] L2 .T 2

 LT  2, cùng thứ nguyên với vế trái.
Có thứ nguyên vế phải là:
[ R]
L Công thức đúng là: Tài liệu giảng dạy Môn Vật lý đại cương A1 an  4 5. Bảng các tiếp đầu ngữ để gọi tên bội số và ước số của đơn vị:
Trong khoa học và kỹ thuật chúng ta thường gặp những đại lượng có độ lớn rất
khác nhau. Thí dụ:
– Chiều cao con người vào khoảng 1.6m – Kích thước hạt nhân nguyên tử vào cỡ 10-15m – Kích thước Thiên Hà vào cỡ 1020m. Để thuận tiện trong việc tính toán và ghi các kết quả đo các phép đo, hệ SI còn sử
dụng những bội số và ước số thập phân của các đơn vị. Để gọi tên các bội số và ước
số đó, người ta gắn những tiếp đầu ngữ sau đây vào tên các đơn vị:
Bảng 2. Các tiếp đầu ngữ
Stt Tiếp đầu ngữ
exa
peta
têra
giga
mega
kilô
hectô
đêca Bội số
Kí hiệu
E
P
T
G
M
k
h
da Giá trị
1018
1013
1012
109
106
103
102
101 Tiếp đầu ngữ
đêxi
centi
mili
micrô
nanô
picô
femtô
attô Ước số
Kí hiệu
d
c
m

n
p
f
a Giá trị
10-1
10-2
10-2
10-6
10-9
10-12
10-13
10-18 Chú ý: riêng đối với khối lượng, đơn vị cơ bản là kilôgam, 1kg=103g, các tiếp đầu
ngữ khác gắn với từ “gam”, không gắn với từ “kilôgam”.
Thí dụ: 1mg =10-3g=10-6kg; 1g =10-6g=10-9kg; 1Gm =106m, … Tài liệu giảng dạy Môn Vật lý đại cương A1 5 PHẦN LUYỆN TẬP
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM
1) Phương pháp nghiên cứu cơ bản của vật lý là :
a) Thực nghiệm quy nạp (induction)
b) Diễn dịch (deduction – gần giống phương pháp suy luận toán học).
c) Cả hai trên đều đúng.
d) Không có câu nào đúng.
2) Hệ SI bao gồm 7 đơn vị đo cơ bản là:
a) 7 đơn vị đo cơ bản.
b) Đơn vị dẫn xuất và đơn vị phụ .
c) 8 đơn vị đo cơ bản, đơn vị dẫn xuất và đơn vị phụ.
d) a và b đều đúng.
3) Các đơn vị cơ bản của hệ SI là:
a) m, kg, s, C, K, mol, Cd.
b) cm, g, s, A, K, mol, Cd.
c) m, kg, s, A, K, mol, Cd.
d) Không có câu nào đúng.
4) Bội số Giga của đơn vị là :
a) 106.
b) 109.
c) 1012.
d) 1015..
5) Ước số pico của đơn vị là :
a) 10-15.
b) 10-12.
c) 10-9.
d) 10-6.
6) Công thức thứ nguyên của đơn vị lực N (Newton) theo công thức F=ma là:
a) kg.m/s2
b) [M][L]/[T]2
c) [M][L][T]-2
d) b và c đúng.
7) Vận tốc ánh sáng bằng:
a) 8.103 m/s.
b) 3.108 m/s.
c) 300000 m/s.
d) Không có câu nào đúng.
8) Inch cũng là đơn vị đo độ dài dùng trong hệ SI:
a) Đúng
b) Sai.
c) Dùng ở Anh Mỹ
d) Không có đơn vị đó Tài liệu giảng dạy Môn Vật lý đại cương A1 6 9) Cơ học nghiên cứu về :
a) Chuyển động của các vật thể tức là sự thay đổi vị trí của vật trong không gian theo thời gian.
b) Chuyển động của các chất điểm tức là sự thay đổi vị trí của chất điểm trong không gian theo thời gian.
c) Nguyên nhân lực tạo ra chuyển động
d) Các câu đều sai 10) Cơ học nghiên cứu về chuyển động với vận tốc lớn gần với vận tốc ánh sáng là:
a) Cơ học cổ điển
b) Cơ học lý thuyết
c) Cơ học tương đối
d) Cơ học lượng tử Tài liệu giảng dạy Môn Vật lý đại cương A1 7 Chương 2. ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM
Bài 1. Các đại lượng động học chất điểm  Mục tiêu học tập: Sau khi học xong bài này, người học có thể:
Xác định được trạng thái chuyển động của chất điểm.
I. Đối tượng nghiên cứu:
1. Khái niệm về chất điểm:
Một vật chuyển động có khích thước rất nhỏ so với quãng đường mà nó chuyển động
được xem như là một chất điểm chuyển động.
Thí dụ: khi xét Trái Đất chuyển động trên quỹ đạo quanh Mặt Trời thì Trái Đất được
xem là một chất điểm. Nhưng khi xét Trái Đất tự quay thì không thể xem nó là chất
điểm.
2. Đối tượng nghiên cứu:
Động học chất điểm là một phần của Cơ học, nghiên cứu chuyển động của chất điểm,
mà chưa xét đến nguyên nhân gây ra chuyển động đó.
II. Hệ quy chiếu:
1. Định nghĩa: là một hệ gồm một vật làm mốc, một hệ trục tọa độ với gốc tọa độ gắn
vào vật làm mốc, một đồng hồ để đo thời gian. Hệ quy chiếu được dùng để xác định vị trí
trong không gian và đo thời gian chuyển động của chất điểm khi khảo sát chuyển động
của chất điểm.
Thông thường hệ quy chiếu được chọn sao cho viêc nghiên cứu chuyển động là đơn
giản nhất.
2. Hệ tọa độ ĐềCác (Descartes):
a. Hệ tọa độ Đềcác 2 chiều: (hình 1).
Là hệ gồm hai trục tọa độ vuông góc nhau Ox, Oy chia mặt phẳng thành 4 phần
b. Hệ tọa độ Đềcác 3 chiều: (hình 2)
Là hệ gồm ba trục tọa độ vuông góc từng đôi một Ox, Oy, Oz tạo thành tam diện
thuận Oxyz .
y z
k
j
i O O
x j i y x
hình 1 Tài liệu giảng dạy Môn Vật lý đại cương A1 hình 2 8 This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.