Bài 2. Giới thiệu các lĩnh vực nghiên cứu trong vật lí học - Chuyên đề học tập Lí 10 Kết nối tri thức

CH

Hãy tìm hiểu trên Internet và cho biết một số sự kiện trong khám phá vũ trụ gần đây

Phương pháp giải:

Tìm hiểu trên Internet

Lời giải chi tiết:

Những sự kiện trong khám phá vũ trụ gần đây:

+ 5/2020: Chuyến bay đầu tiên có phi hành gia của khoang tàu Dragon 2 (SpaceX)

+ 7/2020: OSIRIS – Rex lấy mẫu vật

+ 7-8/2020: Xe tự hành mới thu thập các mẫu đất và đá trên bề mặt Sao Hỏa

...

CH

1. Vật lí hạt cơ bản là gì?

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách 

Lời giải chi tiết:

1. Vật lí hạt cơ bản là vật lí hạt nghiên cứu về các hạt sơ cấp chứa trong vật chất và những tương tác giữa chúng

2. Các loại hạt cơ bản cấu tạo nên vật chất là:

+ Proton

+ Electron

+ Nơtron

CH

Tại sao các vật liệu có kích cỡ nano lại có những tính chất rất khác biệt?

Lời giải chi tiết:

Vật liệu kích cỡ nano có những tính chất rất khác biệt vì kích thước của chúng rất nhỏ bé có thể so sánh với các kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lí của vật liệu. Vật liệu nano nằm giữa tính chất lượng tử của nguyên tử và tính chất khối của vật liệu. Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn của các tính chất rất nhỏ so với độ lớn của vật liệu, nhưng đối với vật liệu nano thì điều đó không đúng nên các tính chất khác biệt bắt đầu từ nguyên nhân này

CH 1

1. Vật liệu nano là gì?

2. Các nhà khoa học nghiên cứu vật liệu nano như thế nào?

3. Nêu một số ứng dụng của vật liệu nano

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách

Lời giải chi tiết:

1. Vật liệu nano là vật liệu có cấu trúc các hạt, các sợi, ống hay các tấm mỏng,... có kích thước rất nhỏ khoảng từ 1 – 100 nanomet

2. Các nhà khoa học nghiên cứu vật liệu nano bằng cách:

+ Sử dụng các thiết bị pân tích như kính hiển vi điện tử có khả năng quan sát đến kích thước cỡ nguyênt ửu hay phân tử và phát hiện ra sự có mặt của các hạt có kích thước nanomet trong các vật liệu giúp xác định tính chất của vật liệu nano

+ Thực hiện bằng cách sử dụng lí thuyết và mô phỏng trên máy tính

3. Ứng dụng của vật liệu nano là:

+ Thiết kế, phân tích, chế tạo và sử dụng vật liệu ở kích thước cỡ nano, làm tăng và tạo ra tính chất đặc biệt của vật liệu, giúp giảm kích thước và tăng các chức năng mới của các thiết bị, ứng dụng trong mọi lĩnh vực đặc biệt là y sinh học, năng lượng, môi trường, công nghệ thông tin, quân sự,... và tác động đến toàn xã hội

+ Trong sản xuất năng lượng, sử dụng các vật liệu nano chế tạo các loại pin, tụ điện làm tăng tính hiệu quả dự trữ điện năng hoặc tạo ra vật liệu siêu dẫn

+ Công nghệ nano giúp chế tạo các linh kiện điện tử với tốc độ xử lí rất nhanh, các thiết bị lưu trữ thông tin cực nhỏ, sử dụng để chế tạo ra các thế hệ máy tính nano, màn hình máy tính, điện thoại

+ Các vật liệu nano giúp tạo ra vật liệu siêu nhẹ, siêu bền được sử dụng để sản xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ,...

+ trong đời sống, công nghệ nano có nhiều ứng dụng như sử dụng các hạt nano bạc trong sản xuất vải có khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu trong quần áo, chế tạo các màng lọc có cấu tạo lỗ rỗng và kích thước siêu nhỏ dùng lọc nước nhằm loại bỏ các tạp chất, vi khuẩn và bụi bẩn trong nước,...

CH 2

Hãy nêu một số ưu điểm của laser so với ánh sáng thông thường

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức trong sách

Lời giải chi tiết:

Ưu điểm của laser: Có tính đơn sắc và định hướng cao nên có thể chiếu rất xa mà không bị phân tán hay tán xạ khi truyền qua mặt phân cách giữa các môi trường

CH

1. Laser là gì?

2. Hãy nêu ứng dụng của laser trong đời sống

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách

Lời giải chi tiết:

1. Laser là từ viết ătts tiếng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission ò Radiation” (sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cảm ứng), là nguồn ánh sáng thu được nhờ sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ phát ra khi kích hoạt các phần tử của một môi trường vật chất

CH

Hãy kể tên một số ứng dụng của vật lí bán dẫn trong đời sống và khoa học, kĩ thuật

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách

Lời giải chi tiết:

Ứng dụng của vật lí trong đời sống và khoa học, kĩ thuật

+ Chế tạo ra các mạch tổ hợp (mạch IC) hoặc các mạch IC siêu lớn

+ Chế tạo ra các thiết bị cảm biến dùng trong các hệ thống điều khiển tự động

HĐ 1

Hãy tìm hiểu trên Internet và thảo luận về các công nghệ hiện tại cũng như sự phát triển các công nghệ mới trong vật lí bán dẫn

Phương pháp giải:

Tìm hiểu trên Internet

Lời giải chi tiết:

Kể từ khi phát minh ra các thiết bị bán dẫn điện ở Hoa Kì vào những năm 1940, sự phát triẻn công nghệ cũng trải qua ba thế hệ:

+ Thế hệ đầu tiên bao gồm đa tạp, điot silicon và thyristor, được đại diện bởi các thyristor dựa trên silicon. Tính năng chính là bán điều khiển, chỉ có thể điều khiển dẫn

+ Thế hệ thứ hai chủ yếu dựa trên các vật liệu silicon, bao gồm MOSFET, GTO, IGBT và IGCT. Tính năng chính là nó không chỉ có thể điều khiển bật mà còn có khả năng tắt tự động, có thể nhận ra chuyển đổi miễn phí và tần số cao hơn

+ Thế hệ thứ ba của chất bán dẫn, chủ yếu là vật liệu dải rộng, bao gồm vật liệu SiC, GaN,... Mặc dù vật liệu và thiết bị SiC bắt đầu nghiên cứu vào những năm 1980, sự phát triển nhanh chóng thực sự vẫn là sau năm 2000, mặc dù có các sản phẩm SiC SBD và MOSFET, nhưng khi đó công nghệ chưa trưởng thành

HĐ 2

Hãy tìm hiểu trên Internet và thảo luận để tìm hiểu về các công nghệ hiện tại cũng như phát triển các công nghệ mới trong vật lí y sinh.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu trên Internet

Lời giải chi tiết:

Một số phát triển các công nghệ mới trong vật lí y sinh như:

+ Laser trị liệu, điện trị liệu, từ trị liệu, quang trị liệu, siêu âm trị liệu và sóng ngắn trị liệu