Bài 5. Chuyển động nhìn thấy của một số thiên thể trên nền trời sao - Chuyên đề học tập Lí 10 Chân trời sáng tạo

CH

Từ kiến thức đã học ở môn Khoa học tự nhiên 6, em hãy mô tả chuyển động nhìn thấy của Mặt Trời

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học ở KHTN 6

Lời giải chi tiết:

Chuyển động nhìn thấy của Mặt Trời: Mặt Trời mọc ở phía Đông và lặn ở phía Tây

CH

Quan sát Hình 5.2, nhận xét độ dài ngày và đêm thay đổi như thế nào tại những nơi quan sát có vĩ độ khác nhau.

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ 

Lời giải chi tiết:

- Hiện tương ngày và đêm dài ngắn khác nhau tại những nơi quan sát vĩ độ khác nhau, càng xa xích đạo về phía hai cực được biểu hiện càng rõ rệt.

- Tại vị trí ngay tại xích đạo thì độ dài ngày và đêm là như nhau

- Nơi có vĩ độ càng cao ở hai bán cầu, độ dài ngày, đêm dài ngắn càng rõ rệt hơn ở những nơi có vĩ độ thấp. Chẳng hạn, tại Bắc bán cầu, vào mùa đông, nơi có vĩ độ càng cao thì ngày càng dài hơn đêm so với nơi có vĩ độ thấp

- Tại vòng cực đến cực, ngày và đêm có độ dài bằng 24 giờ

- Tại cực sẽ có 6 tháng ngày, 6 tháng đêm.

LT

Dân gian có câu “Đêm tháng năm chưa nằm đã sáng, ngày tháng mười chưa cười đã tối”. Em hãy giải thích.

Lời giải chi tiết:

Do Việt Nam nằm ở bắc bán cầu nên vào mùa hạ thì ngày sẽ dài hơn đêm và ngược lại, vào mùa đông thì ngày sẽ ngắn hơn đêm.

CH

Quan sát Hình 5.3, kết hợp với những kinh nghiệm của bản thân, hãy cho biết em đã từng thấy Mặt Trăng có những hình dạng nào.

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ và liên hệ với bản thân

Lời giải chi tiết:

Em đã từng thấy Mặt Trăng có những hình dạng: trăng tròn, trăng khuyết, trăng lưỡi liềm,...

LT

Quan sát Hình 5.5 để mô tả hình dạng và vị trí của Mặt Trăng trong Tuần Trăng nếu ta quan sát vào 6 ngày khác nhau trong tháng 10 tại Hà Nội vào thời điểm bình minh (khoảng 5h45) (Hình 5.5a) và hoàng hôn (khoảng 17h00) (Hình 5.5b)

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ

Lời giải chi tiết:

CH

Nêu sự khác biệt giữa chuyển động của Kim tinh và Thủy tinh so với chuyển động của Mặt Trăng. Em đã bao giờ quan sát thấy Kim tinh hoặc Thủy tinh chưa?

Lời giải chi tiết:

Sự khác biệt giữa chuyển động của Kim tinh và Thủy tinh so với chuyển động của Mặt Trăng: Kim tinh và Thủy tinh chuyển động trên quỹ đạo quanh Mặt Trời, còn Mặt Trăng chuyển động trên quỹ đạo quanh Trái Đất.

Tùy từng học sinh đã quan sát thấy Kim tinh và Thủy tinh trên bầu trời.

CH

Giải thích tại sao độ sáng của Kim tinh trên bầu trời đêm chỉ nhỏ hơn Mặt Trăng.

Lời giải chi tiết:

Kim tinh là hành tinh gần Mặt Trời thứ hai trong hệ Mặt Trời, có kích thước gần bằng với Trái Đất (đường kính của Kim tinh khoảng 12 103,6 km, nhỏ hơn Trái Đất khoảng 638,4 km và có khối lượng bằng 81,5% khối lượng Trái Đất) và là hành tinh có vị trí gần với Trái Đất.

LT

Hãy chế tạo một mô hình hệ Mặt Trời từ những vật liệu thân thiện với môi trường.

Lời giải chi tiết:

Học sinh tự chế tạo theo sự hướng dẫn của giáo viên

VD

Cách đây 2000 năm, một nhà khoa học người Hy Lạp đã nghĩ ra cách đo chu vi Trái Đất dựa vào bóng đổ của một cây gậy. Vào giữa trưa ngày hạ chí, ông nhận thấy rằng ánh sáng mặt trời chiếu xuống vuông góc thành phố Syene (thành phố Aswan ngày nay) nhưng không vuông góc ở Alexandria. Biết rằng hai thành phố này cách nhau khoảng 5000 stadia (1 stadia = 157 mét). Từ đó, ông đã tiến hành thí nghiệm bằng cách cắm một chiếc gậy thẳng đứng ở thành phố Alexandria vào ngày hạ chí. Vì ánh sáng mặt trời không chiếu vuông góc nên nó sẽ đổ bóng xuống mặt đất. Đo độ dài bóng của gậy và độ dài thực tế của gậy vào thời điểm Mặt Trời lên cao nhất, ông đã xác định được góc tạo bởi gậy và ánh sáng mặt trời là khoảng 70 (Hình 5.9). Dựa vào số liệu trên, em hãy ước tính chu vi của Trái Đất là bao nhiêu. So sánh với số liệu thực tế ngày nay.

Lời giải chi tiết:

Chu vi Trái Đất:

Bán kính Trái Đất:

Chu vi và bán kính gần bằng số liệu thực tế ngày nay.

CH

Quan sát Hình 5.11, so sánh sự giống và khác nhau giữa hệ địa tâm và hệ nhật tâm.

Lời giải chi tiết:

- Giống nhau:

+ Các thiên thể chuyển động qua tâm không theo một đường tròn

+ Trái Đất và Mặt Trời trong hai hệ tương ứng đều nằm ở tâm đối xứng của quỹ đạo chuyển động của các hành tinh

- Khác nhau:

LT

Tìm hiểu về lịch sử đấu tranh của các nhà khoa học để bảo vệ mô hình hệ nhật tâm của Copernicus.

Lời giải chi tiết:

Trong thời kì cổ đại, bất kì ai ngước lên nhìn bầu trời đều cho rằng Trái Đất đứng yên và là trung tâm vũ trụ, còn Mặt Trời, Mặt Trăng và các hành tinh còn lại sẽ chuyển động xung quanh Trái Đất. Tư tưởng này lần đầu tiên được đưa ra bởi Aristole, còn gọi là thuyết địa tâm. Tuy nhiên một thời gian sau đó, người ta lại cho rằng Mặt Trời phải nằm ở trung tâm vũ trụ và được Copernicus đề xuất. Thế nhưng nó vẫn không được nhiều người đón nhận vì sự thống trị của Giáo hội, từ đó đưa ra nhiều cuộc tranh cãi. Cũng đã có nhiều nhà khoa học đứng ra bảo vệ mô hình hệ nhật tâm, thậm chí là cả mạng sống của mình

1) Bruno (1548 – 1600)

Bruno là một nhà văn, nhà bác học và giáo sư người Ý đã dành phần lớn cuộc đời của mình để truyền bá, bảo vệ và phát triển thuyết Copernicus lên một mức cao hơn. Ngoài ra, ông còn cho rằng: “Vũ trụ là vô tận và đồng nhất, không có chỗ nào đặc biệt hơn chỗ nào, vì vậy Mặt Trời không phải là trung tâm vũ trụ. Trong vũ trụ có vô số Trái Đất và vô số hệ nhật tâm giống như chúng ta”. Ông bị thiêu sống vào ngày 17/2/1600 tại Ý vì tội truyền vá tư tưởng dị giáo.

Chính vì thế người ta nói rằng Bruno là người đã bảo vệ và phát triển thuyết nhật tâm về mặt triết học.

2) Kepler (1571 – 1630)

Kepler là một nhà thiên văn và vật lí người Đức, dựa vào toán học và nhật kí của Tycho Brahe, ông đã tìm thấy quỹ đạo của sao Hỏa và các hành tinh khác quanh Mặt Trời là elip. Từ đó ông đưa ra được cả 3 định luật mang tên mình, ba định luật đó đã tạo ra một cơ sở lí thuyết quan trọng với việc nghiên cứu chuyển động của các hành tinh cũng như là chuyển động của các hành tinh xung quanh hành tinh mẹ. Nhờ đó mà hệ nhật tâm đã được chính xác hơn và có thêm sức mạnh chống đối lại tư tưởng giáo lí thời bấy giờ.

3) Galileo (1564 – 1642)

Galileo Galilei là người đã đi tiếp một bước quyết định. Ông là người xây dựng cơ sở vật lí học cho thuyết nhật tâm và chính trong quá trình đó, ông đã xây dựng những cơ sở cho một nền vật lí mới – Vật lí học thực nghiệm

Galileo Galilei đã đứng ra bảo vệ thuyết nhật tâm, ông đã viết cuốn sách có tên Đối thoại về hai hệ thống thế giới, xây dựng lập luận ủng hộ học thuyết của Copernicus và phản đối điểm độc đoán của nhà thờ lúc bấy giờ để chống lại thuyết địa tâm. Tuy nhiên học thuyết của ông đưa ra đã bị nhà thờ và Giáo hội phản bác và coi rằng là dị đoan. Ông bị đưa ra trước toàn án, kết án và bỏ tù. Tương truyền cho rằng, khi bước ra khỏi toàn án ông đã hô to: “Dù sao Trái Đất vẫn quay!”. Mãi hơn 300 năm sau, Giáo Hoàng La Mã mới công nhận rằng ông đã đúng và đã giải tội cho ông.

CH

Liệt kê các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động của các thiên thể quay xung quanh Mặt Trời (Hình 5.14)

Lời giải chi tiết:

Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động của các thiên thể quay xung quanh Mặt Trời: Bão từ Mặt Trời, sự biến đổi của hố đen vũ trụ,...

CH

Dựa vào hình 5.15, giải thíc tại sao vào ngày hạ chí, khi quan sát từ chí tuyến Bắc ta lại thấy Mặt Trời đi qua thiên đỉnh

Lời giải chi tiết:

Do trục nghiêng của Trái Đất và sự tự quay quanh trục theo chiều từ Tây sang Đông, đồng thời quay quanh Mặt Trời nên toàn bộ khu vực nằm giữa chí tuyến Bắc và chí tuyến Nam đều có ít nhất một thời điểm trong năm mà Mặt Trời đi qua thiên đỉnh. Vào ngày hạ chí, Mặt trời chiếu vuống góc với chí tuyến Bắc, lúc đó hướng mọc và lặn của Mặt Trời có độ lệch cực đại nên ta thấy Mặt Trời đi qua thiên đỉnh

LT

Dựa vào hình 5.15 để giải thích hiện tượng 6 tháng ban ngày, 6 tháng ban đêm tại Bắc Cực và Nam Cực

Lời giải chi tiết:

Do trục nghiêng của Trái Đất và sự tự quay quanh trục theo chiều từ Tây sang Đông, đồng thời quay quanh Mặt Trời vào tiết xuân phân hằng năm, Mặt Trời chiếu thẳng vào Xích đạo của Trái Đất. Sau đó, Trái Đất tiếp tục dịch chuyển dần đến mùa hè, Mặt Trời chiếu thẳng vào Bắc bán cầu, tương tự như vậy đến Thu phân, Mặt Trời chiếu thẳng vào Xích đạo và đến mùa đông, Mặt Trời chiếu thẳng vào Nam bán cầu. Như vậy, 2 cực của Trái Đất sẽ luân phiên nhận được ánh sáng từ Mặt Trời trong 6 tháng

CH

Quan sát Hình 5.16 và vẽ hình ảnh quan sát được của Mặt Trăng trên Trái Đất tại các vị trí từ 1-8.

Lời giải chi tiết:

Các em tự vẽ hình theo hình 5.16

LT

Em hãy điền vào những chỗ còn thiếu ở Bảng 5.1

Lời giải chi tiết:

CH

Quan sát Hình 5.17 và mô tả sơ lược những đặc điểm chuyển động của Kim tinh và Trái Đất.

Lời giải chi tiết:

- Trái Đất chuyển động từ vị trí

- Kim tinh chuyển động từ vị trí

- Do Kim tinh chuyển động nhanh hơn Trái Đất nên khi Trái Đất đi từ thì Kim tinh đã chuyển động hết một nửa chu kì và bắt đầu chu kì mới để từ vị trí

CH

Dựa vào hình 5.18 để mô tả hình dạng Kim tinh tại các pha khi quan sát trên bầu trời.

Lời giải chi tiết:

Khi Kim tinh ở vị trí đối diện với Mặt Trời là lúc nó đang ở pha tròn nhất (như Trăng tròn). Sau đó, Kim tinh thay đổi dần từ pha gần tròn (như Trăng khuyết cuối tháng) đến nửa tròn (như bán nguyệt cuối tháng) và hình lưỡi liềm (như Trăng tàn). Khi hành tinh này nằm giữa Trái Đất và Mặt Trời, nghĩa là nó đang ở pha mới (như Trăng đầu tháng)

LT

Dùng mô hình hệ nhật tâm của Copernicus, em hãy giải thích sự đổi chiều chuyển động của Thủy tinh.

Lời giải chi tiết:

Tương tự Kim tinh, do quỹ đạo của Thủy tinh quanh Mặt Trời có bán kính nhỏ hơn quỹ đạo của Trái Đất nên Thủy tinh chuyển động với tốc độ góc lớn hơn tốc độ góc của Trái Đất. Xét trong cùng một chu kì chuyển động, Thủy tinh và Trái Đất khi ở gần nhau chúng chuyển động cùng chiều. Khi Trái Đất vẫn còn trong chu kì cũ thì Thủy tinh đã chuyển động hết một chu kì và bắt đầu chu kì mới. Tại vị trí đối diện nhau qua Mặt Trời, Trái Đất và Thủy tinh chuyển động ngược chiều nhau nên tại Trái Đất, ta quan sát thấy Thủy tinh đổi chiều chuyển động.

VD

Tìm hiểu và phân tích vai trò hệ nhật tâm của Copernicus trong sự phát triển của Thiên văn học

Lời giải chi tiết:

Cuốn sách Về chuyển động của các thiên thể công bố lí thuyết Hệ nhật tâm của Copernicus đánh dấu sự chấm dưta của thuyết địa tâm – coi Trái Đất ở trung tâm vũ trụ. Copernicus cho rằng Trái Đất là một hành tinh quay xung quanh Mặt Trời một vòng trên một năm và quay quanh trục một vòng trên một ngày. Ông đã khám phá được vị trí chính xác của những hành tinh đã được biết và giải thích sự tiến động của những điểm phân một cách chính xác bởi thay đổi vị trí một cách chậm chạp của trục quay của Trái Đất, theo đó trục của nó được giữ hướng về đúng một điểm trên bầu trời trong suốt cả năm; từ thời Galileo Galilei, đã có thừa nhận rằng Trái Đất không giữ nguyên một hướng khi nó chuyển động

Thuyết nhật tâm có ảnh hưởng lớn đối với những nhà khoa học về sau này như Galileo Galiei và Johannes Kepler, những người đã chấp nhận và đấu tranh cho nó và tìm cách cải thiện nó (đặc biệt là trường hợp của Kepler). Những quan sát của Galileo về các tuần của Kim tinh đã cho thấy bằng chứng quan sát thực nghiệm đầu tiên cho lí thuyết của Copernicus. Kepler đã đặt những phép tính đầu tiên khi phát triển ba định luật cơ bản về chuyển động của các hành tinh, trong đó có chuyển động elip và không tròn.

Mô hình nhật tâm của Copernicus là một trong những ý tưởng mang cá tính cách mạng nhất trong lịch sử nhân loại, vì nó liên quan đến một sự thay đổi mô hình cho khoa học.

Bài 1

 Hãy cho biết những nhận định sau là đúng hay sai.

Lời giải chi tiết:

Bài 2

Quan sát chuyển động của Kim tinh và Trái Đất ở HÌnh 5.17, ta thấy li giác cực đại trong việc quan sát Kim tinh và Mặt Trời là 480 . Biết khoảng cách từ Trái Đất tới Mặt Trời là khoảng 150 triệu km, tính khoảng cách giữa Trái Đất và Kim tinh khi đó.

Lời giải chi tiết:

Khoảng cách giữa Trái Đất và Kim tinh là:

(triệu km)