Bài giảng Vật lí đại cương 1 - Bài mở đầu: Giới thiệu môn học Vật lí đại cương

VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG 1: CƠ-NHIỆT BÀI MỞ ĐẦU GiỚI THIỆU MÔN HỌC VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG MUÏC TIEÂU - Nắm ñöôïc ñoái töôïng vaø phöông phaùp nghieân cöùu cuûa Vaät lyù hoïc và vật lý đại cương. - Naém ñöôïc các đại lượng vật lý, hệ đơn vị đo lường quốc tế, các phép tính véctơ. - Vận dụng giải các bài tập, giải thích các vấn đề có liên quan. §1. VẬT LÝ HỌC, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1. Vật lý học là môn khoa học tự nhiên nghiên cứu các quy luật vận động, phát triển của thế giới tự nhiên, cấu trúc và tính chất của thế giới vật chất để hiểu và làm chủ thế giới, phục vụ cuộc sống ngày một tốt đẹp hơn cho con người. - Vật lý học làm nền tảng của cách mạng khoa học công nghệ và sự tiến hóa của xã hội loài người. - Cơ học CÁC DẠNG - Nhiệt VẬN ĐỘNG: - Điện, Từ, lượng tử - Nguyên tử, hạt nhân - Vi mô -Vật thể THẾ GiỚI - Vĩ mô VẬT CHẤT - Hấp dẫn - Trường - Điện vật lý - Từ 2. Các lĩnh vực nghiên cứu của vật lý học • Vật lý lý thuyết • Vật lý chất rắn • Vật lý thiên văn vũ trụ • Vật lý địa cầu • Vật lý môi trường • Vật lý quang phổ • Vật lý hạt nhân • Vật lý năng lượng cao • Vật lý ứng dụng ... 3. Phương pháp nghiên cứu vật lý • Quan sát • Thí nghiệm • Nêu khái niệm, giả thuyết, định luật • Xây dựng các học thuyết • Ứng dụng thực tiễn, kiểm chứng • Phát hiện mới §2. VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Trình bầy một cách khái quát những kiến thức vật lý cơ bản về các lĩnh vực: 1. Cơ học: nghiên cứu chuyển động của các vật thể. 2. Nhiệt học: nghiên cứu các hiện tượng về nhiệt của vật chất ở các trạng thái khác nhau 3. Điện từ học: các hiện tượng điện - từ 4. Quang học: các hiện tượng về ánh sáng 5. Nguyên tử-Hạt nhân: nghiên cứu cấu trúc, tính chất, sự vận động của nguyên tử, hạt nhân. §3. CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ – ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG - Đại lượng vật lý đặc trưng cho một thuộc tính của một vật thể, hiện tượng, quá trình... (các đối tượng vật lý). - Đại lượng vật lý có thể đo được (trực tiếp hoặc gián tiếp). - Đại lượng vật lý có thể là vô hướng (số đại số âm hoặc dương) hay có hướng (véc tơ). - Các đại lượng vật lý thường phụ thuộc lẫn nhau (có thể suy từ ĐL này ra ĐL khác). - Mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý được xác lập bởi các định luật vật lý và các biểu thức toán học. - Đo các đại lượng vật lý là so sánh trực tiếp hoặc gián tiếp đại lượng đó với đại lượng cùng loại được chọn làm đơn vị. - Biểu thị giá trị đo được của đại lượng vật lý bằng các số kèm theo tên gọi của đơn vị. - Để thuận tiện cho việc sử dụng người ta chọn một số đại lượng cơ bản và đơn vị cơ bản của chúng, đồng thời đưa ra các chuẩn quốc tế cho các đơn vị đó, gọi là hệ đơn vị đo lường quốc tế (International System of Units SI). - Các đại lượng vật lý khác và đơn vị của chúng được xác định qua các đại lượng và đơn vị cơ bản, gọi là đơn vị dẫn xuất. Bảng 1: Một số đại lượng và đơn vị hệ SI Đại lượng Tên đơn vị Ký hiệu I. Đơn vị cơ bản: 1. Độ dài 2. Thời gian 3. Khối lượng 4. Cường độ dòng điện 5. Độ sáng 6. Nhiệt độ (tuyệt đối) 7. Lượng chất II. Đơn vị phụ: 1. Góc phẳng 2. Góc khối mét giây kilôgam ampe candela kelvin mol rađian sterađian m s kg A Cd K mol rad sr Đại lượng Tên đơn vị Ký hiệu III. Đơn vị dẫn xuất: 1. Diện tích 2. Thể tích 3. Chu kỳ 4. Tần số 5. Vận tốc 6. Gia tốc 7. Lực 8. Năng lượng 9. Công suất 10. Hiệu điện thế 11. Cường độ điện trường mét vuông mét khối giây héc mét trên giây m/giây bphg niuton jun oát vôn vôn/mét m2 m3 s Hz m/s m/s2 N J W V V/m Bảng 2: Một vài ví dụ về số đo các đại lượng: Loại đại lượng Giá trị 1. Độ dài: - Bán kính trái đất - Độ dầy tờ giấy 2. Thời gian: - Tuổi của vũ trụ - Thời gian một ngày 3. Khối lượng: - Mặt trời - Con voi - Điện tử (electron) m 6.106 1.10-4 s 5.1017 9.104 kg 2.1030 5.103 9.10-19 Thứ nguyên: Từ các đơn vị cơ bản ta định nghĩa được các đơn vị dẫn xuất căn cứ vào thứ nguyên. Thứ nguyên của một đại lượng là quy luật nêu lên sự phụ thuộc của đơn vị đo đại lượng đó vào các đơn vị cơ bản. Ví dụ: - Thứ nguyên của thể tích là (độ dài)3, ta ký hiệu [thể tích] = [độ dài]3= L3 - [vận tốc] =[độ dài][thời gian]-1= LT-1 - [khối lượng riêng]=[khối lượng][thể tích]-1 = ML-3 Quy tắc: a. Các số hạng của một tổng đại số phải có cùng thứ nguyên. b. Hai vế của cùng một công thức, một phương trình vật lý phải có cùng thứ nguyên. §3. Các phép tính vectơ: 1. Khái niệm: Véc tơ là một đoạn thẳng có hướng, đặc trưng cho một dại lượng vật lý, biểu thị độ lớn, phương, chiều chuyển động của đại lượng đó. A là gốc véctơ B là ngọn véctơ Độ dài AB là môđun (giá trị véctơ) Đường AB là giá véctơ a = axi + ayj + azk ; a = A B a y x z o a a ax 2 y 2 z 2+ + 2. Phép cộng b a c a b c   c a b= + c a b 2abcos2 2= + +  α 3. Phép trừ c a b c = a – b = a + (-b) 4. Nhân vô hướng: (a.b) = a.b.cos(a.b) 5. Nhân hữu hướng: a x b = c hay [a,b] = c c = a.b.sin(a.b) c b a