Cuộc sống của con người ngày càng trở nên văn minh nhờ sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ trong đó có những đóng góp to lớn của ngành Vật lí học.
Khoa học công nghệ xuất phát từ nền tảng cơ bản của chuyên ngành Vật lí, nói cách khác sự phát triển của Vật lí gắn bó chặt chẽ và có tác động qua lại, trực tiếp với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ. Vì vậy, những hiểu biết và nhận thức về Vật lí có giá trị to lớn trong đời sống và sản xuất, đặc biệt trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Nói đến Vật lí là nói đến cuộc sống, bởi vì những vật dụng xung quanh chúng ta như bóng đèn, bàn là, quạt điện, tủ lạnh, ti vi, nồi cơm điện… đều được tạo ra từ những nguyên tắc, quy luật của Vật lí. Chính vì thế trong mỗi bài học của môn Vật lí, giáo viên cần hướng dẫn các em thâm nhập kiến thức mới bằng những câu hỏi và hình ảnh thực tế như:
- Khi bật công tắc ta thấy bóng đèn sáng ngay lập tức. Có phải các electron đã chuyển động với vận tốc rất lớn từ nguồn điện tới bóng đèn không? (Bài: Dòng điện trong kim loại – Vật lí 11).
- Các thiết bị như: điện thoại di động, laptop, đèn led, pin mặt trời đều sử dụng một linh kiện đặc biệt nào? (Linh kiện bán dẫn - Dòng điện trong chất bán . Vật lí 11).
- Tàu Shinkaishen của Nhật Bản chạy trên đệm từ trường có thể đạt tới vận tốc 500km/h là ứng dụng của hiện tượng nào? (Ứng dụng của hiện tượng siêu dẫn – Vật lí lớp 11)
- Tại sao tất cả dây dẫn điện làm bằng kim loại? (Dòng điện trong kim loại – Vật lí 11)
- Tại sao các công nhân thợ điện cần phải có các thiết bị cách điện khi làm việc với lưới điện? (Vật lí 11 bài: Dòng điện trong kim loại).
- Tại sao dây dẫn điện trong nhà phải có vỏ bọc cách điện, còn ngoài trời thì có thể dùng dây trần? (Vật lí 11 bài: Dòng điện trong kim loại).
Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, kiến thức gắn kết một cách chặt chẽ với thực tế đời sống. Chẳng hạn ứng dụng kiến thức Vật lí trong việc sử dụng khinh khí cầu. Dựa trên nguyên tắc chênh lệch tỉ trọng: “mọi chất có tỉ trọng nhẹ hơn đều có phương hướng đi lên trên”. Điều đó giải thích hiện tượng xảy ra khi khí cầu nóng lẫn trong khí lạnh. Hiểu được điều đó các em sẽ trả lời được câu hỏi: Tại sao càng lên cao không khí càng loãng? (Do phân tử khối của O2 lớn nên ảnh hưởng của lực hút mạnh hơn nên tập trung chủ yếu ở dưới gần mặt đất).
Tương tự đối với ứng dụng của “đèn trời” – trò chơi dân gian này thường được thực hiện trong các dịp lễ hội. Đó là một cái túi giấy giống cái dù, ở phía cuối treo một cây nến được đốt cháy. “Đèn trời” bay lên được do không khí bên trong bị ngọn lửa của cây nến nung nóng sẽ trở nên nhẹ hơn so với không khí bên ngoài.
Một ứng dụng khác của Vật lí cũng rất gần gũi với đời sống là nhiệt kế thủy ngân. Trong đó, thủy ngân là bộ phận quan trọng, còn được gọi là chất đo nhiệt, khi nóng lên thể tích của thủy ngân có trong nhiệt kế sẽ nở ra, lúc đó ta sẽ thấy cột thủy ngân từ từ dâng lên. Sở dĩ thủy ngân được chọn làm chất đo nhiệt là do nó có các đặc tính vật lí và tiêu chuẩn như: có sự thay đổi mạnh về thể tích khi nhiệt độ thay đổi sao cho có thể đo được sự biến đổi rất nhỏ của nhiệt độ. Khi sử dụng ở nhiệt độ thấp, thủy ngân không bị đông cứng thành thể rắn, không bị bốc thành hơi ở nhiệt độ cao.
Không chỉ dừng lại ở những ứng dụng cơ bản như trên, Vật lí còn là cơ sở lí thuyết nền tảng cho các kĩ sư thiết kế các công trình xây dựng (cơ học vật rắn, cơ học đất, cơ học kết cấu…) giúp thiết kế được công trình một cách tối ưu. Lí thuyết về “âm học, ánh sáng, nhiệt,...” giúp học sinh tìm hiểu và vận dụng thiết kế công trình chống tiếng ồn, nâng cao khả năng cách nhiệt và bố trí đèn sáng hiệu quả.
Thiết kế tường cách âm
- Tại sao khi áp tai vào tường, ta có thể nghe được tiếng cười nói ở phòng bên cạnh, còn khi không áp tai vào tường lại không nghe được? (Vật lí 12 bài: Các đặc trưng vật lí của âm)
- Tại sao các công nhân quét đường thường mặc áo có gắn phản quang? (Vật lí 12 bài: Hiện tượng quang phát quang).
-Tại sao viên bi thép lại có thể nảy lên khi rơi xuống sàn lót gạch nhưng lại nằm yên khi rơi xuống cát ? (Va chạm giữa hòn bi với sàn nhà mang đặc tính biến dạng đàn hồi nên sinh ra lực đàn hồi và làm cho viên bi nảy lên. Còn va chạm giữa viên bi và lớp cát là va chạm mềm mang đặc tính biến dạng không đàn hồi nên không có lực đàn hồi xuất hiện và viên bi không thể nảy lên được. Vật lí 10 bài: Va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi).
Vật lí không chỉ được ứng dụng trong các ngành Quang học, Nhiệt học, Điện, Cơ học và Vật lí hạt nhân mà còn được ứng dụng trong ngành y học như sử dụng tia laser. Trong phẫu thuật tim, tia laser có tác dụng tái tạo sự phân bố mạch bằng laser xuyên qua cơ tim, tạo hình mạch bằng laser chọc qua da, nối vi phẫu động mạch bằng laser. Ngoài ra laser còn ứng dụng trong phẫu thuật tai – mũi - họng bằng cách sử dụng laser CO2 có bước sóng trong khoảng 10mm. Trong phẫu thuật cổ, các khối u ở họng, thực quản, hay thanh quản, sử dụng tia laser là một biện pháp hữu hiệu. Với phương pháp này người ta chỉ cần dùng một tia sáng cắt chính xác của một laser CO2, được điều khiển qua một vi máy điều khiển có kiểm tra bằng kính hiển vi, sẽ để lại những tổn thương nhỏ hơn rất nhiều, thậm chí chẳng cần tái xử lý nhờ phẩu thuật. Ngoài ra, ngành y học còn sử dụng các tia phóng xạ, tia X để điều trị bệnh ung thư.
Để nắm vững kiến thức lí thuyết một cách chắc chắn, giáo viên có thể cho học sinh luyện tập một số bài tập gắn kết với thực tế. Qua đó, học sinh sẽ thấy hứng thú và dễ ghi nhớ hơn. Dưới đây là một vài câu hỏi áp dụng cho các kiến thức trong sách giáo khoa vật lí hiện hành:
Câu 1. Để xác định thể tích máu trong cơ thể bệnh nhân bác sĩ đã cho vào 1 ml một dung dịch chứa I-131 (Đồng vị I-131 là chất phóng xạ có chu kì bán rã 8,06 h có độ phóng xạ 4.10-6 Ci. Sau 1h người ta lấy 1 ml máu của bệnh nhân thì độ phóng xạ của lượng máu này là 7,8.10-10 Ci. Xác định thể tích máu của bệnh nhân. Giả thiết chất phóng xạ được phân bố đều vào máu.
A.5,05 lít. B.4,71 lít. C.4,72 lít. D.4,73 lít.
Câu 2. Trong điều trị ung thư, bệnh nhân được chiếu xạ với một liều xác định nào đó từ một nguồn phóng xạ (chất phóng xạ có chu kì bán rã là 5,25 năm). Khi nguồn được sử dụng lần đầu thì thời gian cho một liều chiếu xạ là 15 phút. Hỏi sau 2 năm thì thời gian cho một lần chiếu xạ là bao nhiêu phút ?
A.13,0 phút. B.14,1 phút. C.10,7 phút. D.19,5 phút.
Câu 3. Dùng laze CO2 có công suất P = 10 W để làm dao mổ. Khi tia laze được chiếu vào vị trí cần mổ sẽ làm cho nước ở phần mô chỗ đó bốc hơi và mô bị cắt. Biết chùm laze có bán kính r = 0,1 mm và di chuyển với vận tốc v = 0,5 cm/s trên bề mặt của mô mềm. Biết thể tích nước bốc hơi trong 1s là 3,5 mm3. Chiều sâu cực đại của vết cắt là
A.1 mm B.2 mm C.3,5 mm D.4 mm
Câu 4. Để ước lượng độ sâu của một giếng cạn nước, một người dùng đồng hồ bấm giây, ghé sát tai vào miệng giếng và thả một hòn đá rơi tự do từ miệng giếng; sau 3s người đó nghe thấy tiếng hòn đá đập vào đáy giếng. Giả sử tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s, lấy g = 9,9 m/s2. Độ sâu ước lượng của giếng là:
A.43 m B.45 m C.41 m D.39 m
Câu 5. Tại điểm O trong lòng đất đang xảy ra dư chấn của một trận động đất. Ở điểm A trên mặt đất có một trạm quan sát địa chấn. Tại thời điểm t0, một rung chuyển ở O tạo ra hai sóng cơ (một sóng dọc và một sóng ngang) truyền thẳng đến A và tới A ở hai thời điểm cách nhau 5s. Biết tốc độ truyền sóng dọc và sóng ngang trong lòng đất lần lượt là 8000 m/s và 5000 m/s. Khoảng cách từ O đến A bằng
A.66,7 km B.15 km C.115 km D.75,1 km
Câu 6. Vệ tinh Vinasat-2 của Việt Nam được phóng vào lúc 5h30' (giờ Hà Nội) ngày 16/5/2012 tại bãi phóng Kourou ở Guyana bằng tên lửa Ariane5 ECA. Vùng phủ sóng cơ bản bao gồm: Việt Nam, khu vực Đông Nam Á, một số quốc gia lân cận. Với khả năng truyền dẫn: tương đương 13.000 kênh thoại/internet/truyền số liệu hoặc khoảng 150 kênh truyền hình. Vậy việc kết nối thông tin giữa mặt đất và vệ tinh VINASAT-2 được thông qua bằng loại sóng điện từ nào:
- Sóng dài B. Sóng ngắn C. Sóng trung D. Sóng cực ngắn
Câu 7. Bằng đường dây truyền tải một pha, điện năng từ một nhà máy phát điện nhỏ được đưa đến xã Thăng Long gồm các hộ dân sử dụng điện. Các kỹ sư của Điện lực Đông Hưng tính toán được rằng: nếu tăng điện áp truyền đi từ U lên 2U thì số hộ dân được nhà máy cung cấp đủ điện năng tăng từ 36 lên 144. Biết rằng chỉ có hao phí trên đường dây là đáng kể;các hộ dân tiêu thụ điện năng như nhau. Điện áp truyền đi là 3U, nhà máy này cung cấp đủ điện năng cho
- 164 hộ dân B. 252 hộ dân. C. 180 hộ dân D. 324 hộ dân
Câu 8. Một hành khách đi về phía cửa vào nhà ga Cảng Hàng không quốc tế Nội Bài thì thấy hai tấm cửa kính đang khép lại. Nhưng khi anh ta lại gần thì lạ thay hai tấm cửa kính tự động tách xa nhau, khi anh ta đi vào trong nhà ga thì hai tấm cửa kính lại khép lại như cũ. Thiết bị đóng – mở cửa nhà ga ở đây đang hoạt động dựa trên hiện tượng
A.Hiện tượng quang điện ngoài. B.Hiện tượng quang điện trong.
C.Hiện tượng quang phát quang. D.Không phải những hiện tượng trên.
Câu 9. Hiện nay đèn LED đang có những bước nhảy vọt trong ứng dụng thị trường dân dụng và công nghiệp một cách rộng rãi như bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện tử, đèn quảng cáo, đèn giao thông, trang trí nội thất, ngoại thất… Nguyên lý hoạt động của đèn LED dựa vào hiện tượng:
A.Quang phát quang. B.Hóa phát quang. C.Điện phát quang. D.Catôt phát quang.
Câu 10. Lò phản ứng hạt nhân là một thiết bị để khởi động, kiểm soát, và duy trì một chuỗi phản ứng phân hạch hạt nhân. Lò phản ứng hạt nhân thường được sử dụng để tạo ra điện và cung cấp năng lượng cho một số tàu ngầm, tàu sân bay…mà hiện nay quân đội Hoa Kì phát triển rất mạnh. Nhiên liệu trong các lò này thường là hoặc P239. Sự phân hạch của một hạt nhân U235 có kèm theo giải phóng 2,5 nơtron (tính trung bình), đối với P239 con số đó là 3. Các nơtron này có thể kích thích các hạt nhân khác phân hạch để tạo nên một phản ứng dây truyền nếu không được điều khiển. Các lò phản ứng hạt nhân được điều khiển để đảm bảo năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng là không đổi theo thời gian, trong trường hợp này người ta thường dùng những thanh điều khiển ngập sâu vào trong lò để hấp thụ số nơtron thừa và đảm bảo số nơtron giải phóng sau mỗi phân hạch là 1 (tính trung bình). Thanh điều khiển có chứa:
A.Bạch kim B.Vàng hoặc những kim loại có nguyên tử lượng lớn.
C.Bo hoặc Cađimi D.Nước
Câu 11. Mạng điện dân dụng ở Việt Nam có điện áp hiệu dụng là 220 V, ở Nhật là 110V… Điện áp hiệu dụng quá cao, có thể gây nhiều nguy hiểm cho người sử dụng. Nếu điện áp hiệu dụng thấp, chẳng hạn 30V-50 V sẽ ít gây nguy hiểm cho người sử dụng. Nguyên nhân không sử dụng mạng điện có điện áp hiệu dụng thấp:
A.Không thể sản xuất linh kiện điện sử dụng. B.Công suất hao phí sẽ quá lớn.
C.Công suất nơi truyền tải sẽ quá nhỏ. D.Công suất nơi tiêu thụ sẽ quá lớn.
Với câu hỏi trên học sinh hiểu được rằng, khi sử dụng mạng điện có điện áp hiệu dụng nhỏ dẫn tới cường độ dòng hiệu dụng trong truyền tải sẽ lớn, do đó công suất hao phí sẽ rất lớn gây thiệt hại nhiều về kinh tế.
Vật lí có ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống, thực sự cần thiết đối với tất cả mọi người. Những kiến thức cơ bản của Vật lí sẽ giúp cuộc sống hàng ngày của chúng ta vừa trở nên thuận tiện vừa hạn chế những rủi ro không đáng có. Vậy tại sao chúng ta không cùng nhau khám phá những kiến thức bổ ích đó.
TỔ LÝ-KC
Gửi bình luận