Bài 3. Ứng dụng của Vật lí trong một số ngành nghề - Chuyên đề học tập Lí 10 Chân trời sáng tạo

CH

Thảo luận về vai trò của một số kiến thức vật lí được ứng dụng trong quân sự

Phương pháp giải:

Thảo luận và vận dụng lí thuyết trong sách chuyên đề

Lời giải chi tiết:

Vai trò của một số kiến thức vật lí được ứng dụng trong quân sự:

+ Mũi tên được bắn ra nhờ vào tính chất đàn hồi của dây cung, máy bắn đá hoạt động trên nguyên lí đòn bẩy để ném đá về phía quân địch

+ Kính nhìn đêm được phát triển dựa trên kiến thức về tia hồng ngoại, bức xạ nhiệt hay khuếch đại ánh sáng mờ

+ Kiến thức về cơ học chất lưu, phản lực được ứng dụng vào chế tạo máy bay, tên lửa hành trình.

CH 1

Thảo luận về vai trò tích cực của các thiết bị quân sự

Lời giải chi tiết:

Vai trò tích cực của các thiết bị quân sự: đảm bảo an ninh trật tự trong mội bộ đất nước, đảm bảo nền an ninh quốc phòng, tăng cường năn gluwcj phòng thủ trước sự xâm lược của các nước khác, tăng khả năng răn để các thế lực có ý định xâm lược.

LT

Trình bày một số ứng dụng khác của Vật lí trong lĩnh vực quân sự mà em biết.

Lời giải chi tiết:

Một số ứng dụng khác của Vật lí trong lĩnh vực quân sự mà em biết là:

+ Chế tạo các bộ phận giảm thanh cho các loại súng bắn tỉa.

+ Chế tạo các kính ngắm quang học tầm xa, kính quan sát ban đêm dựa vào bức tường hồng ngoại.

+ Dẫn đường cho các tên lửa, bom tiêu diệt chính xác mục tiêu nhằm giảm thiệt hại dân sự ở khu vực lân cận

+ Dẫn đường cho các tên lửa, bom tiêu diệt chính xác mục tiêu nhằm giảm thiệt hại dân sự ở khu vực lân cận.

+ Vật lí cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo thông tin liên lạc thông suốt giữa bộ chỉ huy và các đơn vị chiến đấu tại chiến trường bằng các thiết bị truyền tin không dây.

CH 2

Nêu một số kinh nghiệm dân gian về dự báo khí tượng thủy văn mà em biết.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế và kiến thức em đã học

Lời giải chi tiết:

Một số kinh nghiệm dân gian về dự báo khí tượng thủy văn:

- Chuồn chuồn bay thấp thì mưa, bay cao thì nắng, bay vừa thì râm

- Chớp đông nhay nháy, gà gáy thì mưa

- Mau sao thì nắng, vắng sao thì mưa

LT

Trình bày sơ lược những kiến thức vật lí được ứng dụng trong việc cảnh báo động đất và sóng thần.

Lời giải chi tiết:

- Những kiến thức vật lí được ứng dụng trong việc cảnh báo động đất và sóng thần:

+ Các cảm biến địa chấn có độ nhạy cao có thể ghi nhận sớm những biến đổi gây ra bởi sự chuyển động của lớp vỏ Trái Đất, từ đó đưa ra những dự báo về động đất và sóng thần. Một cảm biến địa chấn cơ học tiêu chuẩn, bao gồm một lò xo có độ cứng k, vật nặng khối lượng m và bộ dao động tắt dần R để vật nặng không dao động quá gần tần số cộng hưởng của hệ thống. Một thước được gắn ở bên cạnh để đo chuyển động của vật nặng so với mặt đất, từ đó xác định những dư chấn gây ra bởi những biến đổi của lớp vỏ Trái Đất.

+ Trong mô hình này, kiến thức vật lí về dao động điều hòa, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức và chuyển động tương đối được sử dụng để thiết kế một cảm biến địa chấn cơ học tiêu chuẩn. Tuy nhiên, để tăng độ nhạy và độ chính xác của cảm biến cơ học, ta có thể kết hợp thêm các cảm biến điện tử kết nối máy tính để ghi nhận chuyển động của vật nặng m.

- Các kiến thức vật lí về cơ học chất lưu, địa vật lí cũng được sử dụng để xây dựng các mô hình dự đoán và Vật lí tính toán giúp giải chính xác các mô hình này từ đó đưa ra những đánh giá kịp thời về nguy cơ xảy ra sóng thần hay động đất để người dân có thể kịp thời sơ tán đến nơi an toàn.

CH

Mô tả một số ví dụ thực tế cho thấy việc sử dụng kiến thức Vật lí trong nông, lâm nghiệp.

Lời giải chi tiết:

- Sự phát triển của công nghệ cảm biến kết nối không dây với điện thoại thông minh đã giúp tạo ra các thiết bị kiểm tra chất lượng nước cho các hồ thủy sản, giúp người nuôi liên tục giám sát chất lượng nước trong hồ, từ đó giảm rủi ro và tăng năng suất nuôi trồng

- Trong lâm nghiệp, hệ thống cảm biến không dây cũng đang được sử dụng trong các hệ thống cảnh báo sớm và giám sát cháy rừng, từ đó bảo vệ nguồn oxygen cho Trái Đất.

- Sự phát triển của cơ khí tự động hóa cũng đã góp phần nâng cao năng suất của ngành nông nghiệp. Bằng việc kết hợp kiến thức về khí động lực học, các cảm biến chuyển động và công nghệ điều khiển không dây, máy bay không người lái đã được phát triển và ứng dụng vào việc chụp ảnh độ phân giải cao ở các khu vực trồng trọt.

LT

Tìm hiểu những ứng dụng khác của Vật lí trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp

Lời giải chi tiết:

- Những ứng dụng khác của Vật lí trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp:

+ Sử dụng bức xạ ion hóa để chiếu xạ, làm phá hủy cấu trúc DNA giúp nông sản được bảo quản lâu hơn ở điều kiện bình thường, góp phần hỗ trợ việc xuất khẩu nông sản.

+ Kiến thức về nhiệt động lực học được sử dụng để sản xuất máy kéo, máy gặt, máy gieo hạt,... giúp giảm thiểu sức người trong nông nghiệp, lâm nghiệp nhằm đẩy nhanh tiến độ thu hoạch

+ Chế tạo nhà kính để hạn chế tác hại của sâu bệnh lene cây trồng, kiểm soát các thông số môi trường, tưới tiêu tự động giúp tăng sản lượng các sản phẩm nông nghiệp

+ Các kiến thức vật lí phức hợp cũng được vận dụng trong các máy móc cơ khí để khai thác rừng. Công nghệ khắc CNC giúp xử lí và tạo ra những sản phẩm có tính chính xác và thẩm mĩ cao từ gỗ.

CH

Vật lí đóng vai trò như thế nào trong việc sản xuất các vi xử lí của máy tính và các thiết bị di động.

Lời giải chi tiết:

- Công nghệ quang khắc: Sử dụng tia siêu cực tím để khắc các mạch điện lên bộ vi xử lí. Công nghệ khắc tốt tạo ra các transistor có kích thước nhỏ, giúp tối ưu hiệu suất sử dụng năng lượng, giảm thiểu nhiệt lượng tỏa ra, tăng số lượng các nhân tính toán, kéo dài thời gian sử dụng hết thiết bị, đáp ứng được nhu cầu của người dùng. Ngoài ra, công nghệ quang khắc tốt cũng sẽ giúp tăng hiệu suất sản xuất các bộ vi xử lí, từ đó giúp giảm giá thành của các thiết bị, người dùng dễ dàng tiếp cận với những công nghệ mới.

- Chất bán dẫn được sử dụng để sản xuất các bộ vi xử lí.

LT

Liệt kê các thiết bị điện tử mà em thường sử dụng trong đời sống hằng ngày.

Lời giải chi tiết:

Các thiết bị điện tử mà em thường sử dụng trong đời sống hằng ngày là: điện thoại thông minh, máy tính bảng, laptop, máy tính bỏ túi, ti vi, tủ lạnh, bộ phát wifi, tai nghe không dây, điều hòa, ...

VD

Phân tích vai trò của các thiết bị điện tử trong một số ngành nghề khác

Lời giải chi tiết:

Vai trò của các thiết bị điện tử trong một số ngành nghề khác:

- Điện tử viễn thông:

+ Các thiết bị điện tử giúp truyền thông tin từ nơi này sang nơi khác 

+ Các thiết bị truyền xa

- Hàng hải:

+ Những thiết bị chiếu sáng như đèn huỳnh quang, đèn chiếu, đèn pha giúp thực hiện công việc dễ dàng hơn

+ Các hệ thống tín hiệu

+ Các thiết bị điện tử phục vụ cho ngành hàng hải

- Trong y tế:

+ Các thiết bị dùng trong phân tích y học

+ Thiết bị bức xạ đẳng hướng dùng trong trị liệu

+ Thiết bị tia X quang dùng trong chẩn đoán

CH

Trình bày vai trò của Vật lí trong việc phát triển công nghệ tự động hóa

Lời giải chi tiết:

Vai trò của Vật lí trong việc phát triển công nghệ tự động hóa:

- Lí thuyết chuyển động cơ học giúp điều khiển các chuyển động của các cánh tay robot một cách chính xác

- Lí thuyết về điện – điện tử giúp thiết kế các mạch điều khiển tự động hóa

- Sợi quang học và laser góp phần tăng tốc và băng truyền tín hiệu từ các bộ điều khiển trung tâm đến các thiết bị, từ đó giúp giảm thiểu độ trễ ở mức tối thiểu và tăng độ chính xác của các dây chuyền tự động hóa

LT

Mô tả và phân tích những ví dụ cho thấy kiến thức vật lí được sử dụng trong công nghệ ô tô tự lái.

Lời giải chi tiết:

Một số kiến thức vật lí được sử dụng trong công nghệ ô tô tự lái:

- Xe tự lái có khả năng cảm nhận và phân tích môi trường xung quanh thông qua các cảm biến được trang bị trên xe như radar, lidar, sonar, định vị GPS, để giúp trí tuệ nhân tạo tự vận hành xe với ít hoặc không có sự can thiệp của con người.

- Các kiến thức vật lí được vận dụng vào việc chế tạo các loại cảm biến có độ nhạy cao, phản hồi nhanh và chính xác. Ngoài ra, các thuật toán để điều khiển bánh lái trong quá trình xe di chuyển cũng được xây dựng trên các kiến thức cơ học của Vật lí. Để xe có thể tự vận hành tự động một cách an toàn, việc đảm bảo tín hiệu để truyền đi một cách nhanh chóng và chính xác từ vi xử lí trung tâm đến các thành phần của xe dựa trên kiến thức về điện – từ hay sợi quang học và laser.

- Thêm vào đó, các thuật toán phân tích và xử lí hình ảnh theo thời gian thực trên xe tự lái đòi hỏi một bộ vi xử lí mạnh mẽ và như chúng ta đã biết, Vật lí đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo các bộ vi xử lí

CH

Mô tả một vài ví dụ về sự ứng dụng của Vật lí trong thông tin truyền thông

Lời giải chi tiết:

Một vài ví dụ về sự ứng dụng của Vật lí trong thông tin truyền thông:

- Cáp quang và laser giúp tăng băng truyền thông truyền tải của Inetrnet

- Chế tạo các bộ thu hoặc phát tín hiệu điện – từ để truyền tải thông tin đi xa.

- Giúp thu nhỏ các thiết bị lưu trữ thông tin có kích thước nhỏ gọn, dung lượng lớn.

LT

Liệt kê một số ứng dụng của công nghệ truyền dữ liệu không dây trong thực tiễn

Lời giải chi tiết:

Một số ứng dụng của công nghệ truyền dữ liệu không dây trong thực tiễn:

- Công nghệ mạng dữ liệu di động 4G, 5G. Wifi, bluetooth

- Điện thoại vệ tinh

- Cảm biến không dây đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề của cuộc sống

CH

Liệt kê những ứng dụng của Vật lí trong việc phát triển những ngành khoa học khác

Lời giải chi tiết:

Những ứng dụng của Vật lí trong việc phát triển những ngành khoa học khác:

- Cơ học Newton giúp mô tả chính xác động học và động lực học của các phân tử sinh học giúp các nhà sinh học mô tả và mô phỏng các quá trình sinh học diễn ra trong các cơ thể sống

- Các phương pháp nhiễu xạ, phân tíc quang phổ, chụp ảnh độ phân giải cao được áp dụng trong hóa học, khoa học vật liệu để nghiên cứu cấu trúc tinh thể và các tính chất lí – hóa của các chất, vật liệu

- Kiến thức vật lí thống kê được áp dụng vào phân tích dữ liệu lớn, phát triển trí tuệ nhân tạo.

- Phát triển các loại cảm biến độ nhạy cao phục vụ trong các hệ thống internet vạn vật, y tế.

VD

Chọn một ngành nghề mà em thích và liệt kê một số kiến thức vật lí có liên quan đến ngành nghề đó.

Lời giải chi tiết:

Học sinh tự lựa chọn ngành nghề em thích và liệt kê những kiến thức vật lí trong ngành nghề đó

Ví dụ: ngành dự báo thời tiết:

- Sử dụng những cảm biến để phát hiện ra hiện tượng

- Sử dụng các thiết bị điện tử để đo đạc

Bài 1

Nêu một số ứng dụng của Vật lí trong lĩnh vực nghệ thuật và thể thao

Lời giải chi tiết:

- Ứng dụng của vật lí trong nghệ thuật:

+ Các kiến thức về sóng điện từ được ứng dụng trong truyền thanh, truyền hình

+ Các kiến thức về điện – điện tử được ứng dụng trong các thiết bị giải trí như loa, ti vi, đèn LED nghệ thuật

- Ứng dụng của Vật lí trong thể thao

+ Các kiến thức về cơ học được ứng dụng trong môn trượt băng nghệ thuật, việc thay hình dạng cơ thể giúp vận động viên thay đổi tốc độ góc trong các kĩ thuật xoay người để ghi điểm cao.

+ Trong bộ môn nhảy sào, việc nghiên cứu chuyển động của trọng tâm cơ thể, sức bật của chân giúp vận động viên cải thiện thành tích.

+ Các kiến thức về khí động học và cơ học chất lưu được áp dụng để tối ưu hóa xe đua

Bài 2

Kể tên những ứng dụng của Vật lí trong lĩnh vực xây dựng.

Lời giải chi tiết:

Một số ứng dụng của Vật lí trong lĩnh vực xây dựng:

+ Các nghiên cứu về kết cấu, sự biến dạng và sức bền vật liệu đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực xây dựng khi đảm bảo tính ổn định, chắc chắn và bền vững của các công trình.

+ Kiến thức cơ học ứng dụng vào các hệ thống tời, ròng rọc giúp vận chuyển các vật liệu xây dựng lên cao một cách hiệu quả.

+ Các thiết bị cơ giới trong xây dựng như máy kéo, máy trộn bê tông, máy khoan,... đều được vận hành trên các cơ sở của vật lí như cơ học, điện – điện tử giúp tăng hiệu quả làm việc của công nhân xây dựng.