Thiết lập công thức xác định suất điện động của một pin điện dùng mạch xung đối Bài 13: Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bà[r]
Trang 1PHÂN HIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TẠI TPHCM
KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN
BỘ MÔN VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC
- -ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN
VẬT LÝ (4TC) GIẢNG DẠY CHO CÁC NGÀNH ĐÀO TẠO THUỘC KHOA CÔNG TRÌNH, BỘ MÔN
ĐIỆN ĐIỆN TỬ, BỘ MÔN CƠ KHÍ
TPHCM - 2017
Trang 2ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN Tên học phần: VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Viết bằng tiếng Anh: General Physic
Mã số: VAL01
1 Số tín chỉ học phần: 04 tín chỉ; (3,0; 0,5; 0,5); số tiết (45; 15; 15).
2 Phân bố số giờ của học phần cho lý thuyết, thảo luận, bài tập, thực hành, thí nghiệm, tự học (tiết):
Lý thuyết (tiết) Thảo
luận Bài tập (tiết)
Bài tập lớn Thực hành
Thí nghiệm Tự học
3 Chương trình đào tạo: Các ngành đào tạo thuộc Khoa Công trình, Bộ môn Điện Điện tử,
Bộ môn Cơ khí
4 Phương pháp đánh giá học phần: Tự luận
4.1 Điểm đánh giá quá trình học tập: 30%
- Thí nghiệm 12%
- Kiểm tra giữa kỳ: 9%
- Chuyên cần 9%
4.2 Điểm kết thúc học phần: 70%
5 Điều kiện học học phần
Những học phần tiên quyết: Không
6 Nhiệm vụ của sinh viên
- Tham dự đầy đủ các giờ học lý thuyết trên lớp để nắm được các kiến thức cơ bản của môn học
- Tham dự đầy đủ các bài kiểm tra giữa kỳ để tích lũy điểm thành phần
- Nắm được các khái niệm, kiến thức cơ bản, hiểu được ý nghĩa của chúng và vận dụng tốt vào giải các bài tập cơ bản
- Hoàn thành các bài thí nghiệm và tham gia thảo luận trên lớp
- Tự học: Chuẩn bị bài trước mỗi buổi học trên lớp Hệ thống, phân tích, tổng hợp các kiến thức đã học, nghiên cứu sâu hơn và tìm thêm tài liệu mở rộng kiến thức đã học
7 Mục đích học phần
Hiểu và vận dụng được các kiến thức về cơ học, nhiệt động lực học, cơ học chất lỏng, điện
-từ trường, quang học sóng, vật lý lượng tử trong cuộc sống, trong kỹ thuật và trong các môn học khác
- Cung cấp cho sinh viên những kỹ năng cơ bản về phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng các dụng cụ đo, thực hiện một số thí nghiệm vật lý cơ bản và xử lý kết quả thực nghiệm
- Rèn luyện cho sinh viên phương pháp suy luận khoa học, tư duy logic, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, tác phong khoa học cần thiết đối với một kỹ sư tương lai
8 Nội dung tóm tắt học phần
Trang 3Học phần này cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về: Cơ học chất điểm, vật rắn, nhiệt động lực học, cơ học chất lỏng, điện - từ trường, quang học sóng hiện đại, ứng dụng nghiên cứu cấu trúc vật liệu và vật lý lượng tử, cơ sở khoa học của vật liệu mới Hơn nữa, sinh viên bắt đầu làm quen với phương pháp thực nghiệm trong vật lý, giúp cho các kỹ sư tương lai nắm được quy trình làm thực nghiệm Từ đó, giúp sinh viên hiểu được bản chất hiện tượng, giải thích và vận dụng các hiện tượng vật lý trong cuộc sống, trong kỹ thuật và trong các môn học khác
This course introduces essential knowledge to students such as: classical mechanics, solid mechanics, thermodynamics, fluid mechanics, electro-magnetic fields, modern optical waves in researching the structures of materials and quantum physics which is fundamental of new materials Furthermore, students become familiar with experimental methods in physics, these help future engineers perceive the experimental processes Then, they can understand the nature, explain and apply physical phenomena in life, engineering and other subjects
Giảng viên giảng dạy môn học
TT Họ và tên Chức danh Đơn vị Ghi chú
1 Trần Quang Đạt ThS-GV BM Vật Lý và Hóa học Trưởng BM, NCS
2 Phan Thị Hiền Anh ThS-GV BM Vật Lý và Hóa học
9 Tài liệu giảng dạy và học tập, tài liệu tham khảo chính
10.1 Học liệu bắt buộc
[1] Bài giảng Vật lý kỹ thuật (2016) Chủ biên Lê Bá Sơn, nhà xuất bản Giao thông vận tải (dùng chung cho tất cả các khối ngành công nghệ - kỹ thuật)
[2] Giáo trình Vật lý Đại cương, tập I (2011) Chủ biên Lê Minh, nhà xuất bản Giao thông vận tải (dùng chung cho tất cả các khối ngành công nghệ - kỹ thuật)
[3] Giáo trình Vật lý Đại cương, tập II (1999) Tác giả, Bùi Ngọc Châm, Đỗ Khắc Trung, Hoàng Cẩm, trường Đại học Giao thông vận tải (dùng chung cho tất cả các khối ngành công nghệ - kỹ thuật)
[4] Lương Duyên Bình Vật lý đại cương - Tập 1, 2, 3 NXB Giáo dục- 2000
[5] Đặng Quang Khang, Nguyễn Xuân Chi: Vật lý đại cương, Tập 1 và 2 – ĐHBK Hà nội, 2001
10.2 Học liệu tham khảo
[6] Yung-Kuo Lim: Bài tập và lời giải Cơ học, Nhiệt động lực học & Vật lý thống kê, Điện từ học NXB Giáo dục (sách dịch từ 7 trường nổi tiếng của Mỹ của nhiều tác giả dịch)
[7] Halliday D., Resnick R., Walker J.: Cơ sở Vật lý, Tập 1, 2, 3, 4, 5 – NXB Giáo dục,
1996-2000
[8] Serway R.A., Jewett J.W.: Physics for Scientists and Engineers 6th Ed., Thomson Brooks&Cóle 2004
[9] Nguyễn Thị Bé Bảy, Nguyễn Dương Hùng: Bài tập vật lý, phần Cơ Nhiệt Điện Từ - NXB ĐHQG TP.HCM, 2004
[10] Tài liệu thí nghiệm vật lý đại cương gồm 22 bài, do Bộ môn Vật lý biên soạn
10 Nội dung đề cương chi tiết:
Trang 4Thứ tự
chương
mục Nội dung
Số giờ (1 giờ = 50 phút)
Lý thuyết
Thảo luận
Bài tập
Thí nghiệm
Thực hành Tự học
0.3 Vật lý học với các ngành khoa học
0.4 Thứ nguyên và các hệ đơn vị (0,4)
0.5 Phương pháp nghiên cứu môn Vật
lý tại trường ĐHGTVT (0,4)
PHẦN I CƠ HỌC
1.2. Các đại lượng vận tốc và gia tốc (1,0) (1,0)
1.3. Các chuyển động cơ bản của vật
1.4. Hai bài toán cơ bản của động học (1,0) (1,0)
2.1. Các phương trình cơ bản của động
2.2. Động lượng và bảo toàn động
2.3 Khối tâm và chuyển động của khối
2.4 Phương trình cơ bản của động lực
2.5
Mô men động lượng vật rắn và định luật bảo toàn mô men động lượng
2.6
-Lực, khối lượng quán tính và mô men quán tính
-Các định nghĩa
-Định lý Stephen- Huy ghen
Trang 5- Công và công suất.
- Động năng của chất điểm, vật rắn
- Thế năng, định luật bảo toàn cơ năng
3.2 - Định luật Newton về hấp dẫn.
3.3 - Chuyển động trong trường hấp
dẫn Vận tốc vũ trụ cấp I, cấp II 0,5 (0,5)
PHẦN II NHIỆT HỌC
4.1.
- Khí lý tưởng
- Phương trình trạng thái
- Phương trình cơ bản
- Nội năng khí lý tưởng
4.3.
- Công nhiệt nội năng
- Phát biểu nguyên lý và các hệ quả
- Khảo sát các quá trình cân bằng
4.4.
Nguyên lý thứ hai của nhiệt động
- Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch
-Các cách phát biểu -Biểu thức định lượng của nguyên
lý thứ hai -Hàm Entropi
Chương 5 TRẠNG THÁI LỎNG VÀ BIẾN
5.1 Các hiện tượng bề mặt của chất
-Chuyển động phân tử chất lỏng -Áp suất phân tử
-Năng lượng và sức căng mặt ngoài
5.2 Hiện tượng mao dẫn 0.5
-Áp suất dưới mặt khum -Hiện tượng mao dẫn
-Sự cân bằng pha -Các loại chuyển pha
PHẦN III ĐIỆN, TỪ, QUANG HỌC
Trang 66.1 Tương tác tĩnh điện (1,0) (0,5)
6.2 Véc tơ cường độ điện trường, điện
6.3 Các phương pháp xác định cường
6.4 Vật dẫn cân bằng tĩnh điện, điện
6.6 Các loại điện môi đặc biệt ứng
7.1. Tương tác từ, cảm ứng từ (1,0)
7.2. Các phương pháp xác định cường
7.4. Cảm ứng điện từ, hỗ cảm và tự
7.6 Các luận điểm của Mác xoell (1,0)
8.1 Các định luật cơ bản của quang
8.2. Các đại lượng trắc quang (1,0)
8.3 Sóng ánh sáng, giao thoa và nhiễu
8.5 Tính chất sóng hạt của ánh sáng (0,5)
PHẦN IV VẬT LÝ ỨNG DỤNG
9.4 Phóng xạ và ứng dụng trong kỹ
THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
Bài mở đầu: Phép đo các đại lượng vật lý, sai số của các phép đo Mục đích của thực tập vật lý là giúp sinh viên:
1 Hiểu biết sâu sắc hơn các hiện tượng và các định luật vật lý; kết hợp lý thuyết với thực hành
2 Nắm được một số phương pháp đo và dụng cụ đo vật lý cơ bản; biết cách tiến hành các phép đo những đại lượng vật lý, đồng thời biết cách đánh giá độ chính xác của kết quả các phép đo
Trang 73 Rèn luyện phương pháp thực nghiệm khoa học cần thiết cho các cán bộ khoa học kỹ thuật tương lai
Để học tập tốt phần thí nghiệm thực tập vật lý, sinh viên phải hiểu được cách xác định sai số
của phép đo các đại lượng vật lý.
I Sai số của phép đo các đại lượng vật lý
A Phép đo các đại lượng vật lý:
B Sai số của phép đo các đại lượng vật lý:
II Cách xác định sai số của phép đo trực tiếp
A Phép đo trực tiếp các đại lượng vật lý:
B Cách xác định sai số của phép đo trực tiếp:
C Quy tắc quy tròn giá trị các sai số và giá trị trung bình của phép đo:
D Cách xác định sai số dụng cụ:
III Cách xác định sai số của phép đo gián tiếp
A Phép đo gián tiếp các đại lượng vật lý:
B.Cách tính sai số của phép đo gián tiếp:
C Một số điểm cần chú ý:
D Áp dụng tính bằng số:
IV Phương pháp đồ thị biểu diễn kết quả đo
A Phương pháp đồ thị:
B Tuyến tính hóa đồ thị:
Bài 1: Xác định thể tích và khối lượng riêng các vật rắn
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Làm quen và sử dụng một số dụng cụ đo độ dài (thước kẹp) để đo trực tiếp kích thước của một
số vật rắn có hình dạng đối xứng
2 Xác định gián tiếp thể tích của các vật
3 Làm quen và sử dụng cân kỹ thuật để cân khối lượng của một vật trong giới hạn 0 200g với
độ chính xác 0,02g
4 Biết cách tính sai số và kết quả của phép đo trực tiếp và phép đo gián tiếp
Bài 2: Xác định điện tích riêng e/m của electron theo phương pháp manhêtrôn (magnetron)
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Khảo sát chuyển động của electron nhiệt phát ra từ catôt được nung nóng trong đèn manhêtrôn do tác dụng của điện trường và từ trường trong mạch điện
2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn manhêtrôn
Bài 3: Khảo sát chuyển động của xe trượt trên đệm khí kiểm chứng ba định luật Newton.
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Sự bảo toàn trạng thái chuyển động của xe (đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều) khi xe chịu các lực cân bằng
2 Mối quan hệ giữa lực tác dụng và gia tốc chuyển động của xe
3 Mối quan hệ giữa lực và phản lực xuất hiện khi hai xe tác dụng tương hỗ với nhau bằng lực đàn hồi
4 Định luật bảo toàn động lượng
Trang 8Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Khảo sát hiện tượng phóng điện trong chất khí.
2 Nghiệm công thức xác định chu kỳ của mạch dao động tích phóng
3 Đo R và C
Bài 5: Xác định nhiệt dung riêng của chất rắn bằng nhiệt lượng kế
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của cân kỹ thuật và bình nhiệt lượng kế
2 Hiểu được phương pháp xác định nhiệt dung riêng của vật rắn, từ đó rút ra công thức tính nhiệt dung riêng
Bài 6: Khảo sát các mạch điện một chiều và xoay chiều.
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Làm quen và sử dụng đồng hồ đa năng hiện số (Digital Multimeter) để đo hiêụ điện thế và cường độ dòng điện trong các mạch điện một chiều và xoay chiều, hoặc đo điện trở của các vật dẫn
2 Khảo sát sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại bằng cách vẽ đường đặc trưng vôn-ampe của bóng đèn dây tóc Từ đó xác định nhiệt độ của dây tóc bóng đèn
3 Khảo sát các mạch điện RC và RL có dòng xoay chiều để kiểm chứng phương pháp giản đồ vectơ Fresnel, đồng thời dựa vào định luật Ohm đối với dòng xoay chiều để xác định tổng trở, cảm kháng và dung kháng của các mạch điện Từ đó xác định điện dung của tụ điện và hệ số tự cảm của cuộn dây dẫn
Bài 7: Xác định gia tốc trọng trường bằng cón lắc thuận nghịch.
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Biết được nguyên nhân gây ra dao động của cón lắc,xác định được gia tốc trọng trường nơi
mình sinh sống
2 Tìm ra những nguyên nhân gây ra sai số của phép đo Sai số nào là lớn nhất.
3 Có khả năng xác định chu kỳ dao động của con lắc thuận nghịch.
Bài 8: Xác định tỷ số nhiệt dung phân tử Cp/Cv của chất khí
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Phân biệt nhiệt dung phân tử đẳng tích và đẳng áp Tìm biểu thức liên hệ giữa chúng để chứng tỏ Cp>Cv
2 Biết được trong thực tế, khi nào có thể cói gần đúng các quá trình nén và giãn khí là đẳng nhiệt hoặc đoạn nhiệt, khi nào áp suất trong 2 nhánh áp kế mới ổn định
3 Xác định tỷ số Cp/Cv bằng thực nghiệm sau đó so sánh với lý thuyết tính theo bậc tự do
Bài 9: Khảo sát đặc tính của diode và transistor
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Phân biệt tính dẫn điện của bán dẫn tinh khiết, loại n và loại p Vì sao điện trở của bán dẫn lại phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ Sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở bán dẫn và kim loại khác nhau như thế nào
2 Giải thích sự suất hiện điện thế tiếp xúc khi ghép 2 bán dẫn n và p với nhau Giải thích đặc tính chỉnh lưu tiếp xúc PN
3 Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của diode bán dẫn
4 Mô tả ký hiệu và cấu tạo của transistor loại npn và pnp Giải thích cơ chế hoạt động và đặc tính khuếch đại dòng điện của transistor
Trang 9Bài 10: Xác định mômen quán tính của trụ đặc và lực ma sát trong ổ trục quay.
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Mô tả thí nghiệm và phương pháp xác định momen quán tính của bánh xe và lực ma sát trong
ổ trục
2 Hiểu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thước kẹp Biết cách sử dụng thước kẹp để đo
đường kính của vật
3 Biết được các nguyên nhân dẫn đến sai số của phép đo Trong đó, sai số nào là chủ yếu.
Bài 11: Khảo sát sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại và bán dẫn
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Trình bày định tính thuyết vùng năng lượng và ứng dụng giải thích: Tính dẫn điện của kim
loại và bán dẫn Sự phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại và bán dẫn
2 Nêu rõ các công thức biểu diễn quy luật phụ thuộc nhiệt độ của điện trở kim loại và bán dẫn.
3 Mô tả thí nghiệm dùng khảo sát sự phụ thuộc của điện trở kim loại và bán dẫn.
4 Phương pháp dùng đồ thị để xác định hệ số nhiệt điện trở của kim loại và cách tuyến tính hóa
đồ thị để xác định năng lượng kích hoạt của bán dẫn
Bài 12: Đo điện trở bằng mạch cầu một chiều Đo suất điện động bằng mạch xung đối
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Trình bày phương pháp đo điện trở bằng mạch cầu một chiều Vẽ sơ đồ mạch điện và nói rõ tác dụng của điện kế số G dùng trong mạch cầu
2 Tìm công thức xác định điện trở cần đo Rx bằng mạch cầu một chiều
3 Trình bày phương pháp đo suất điện động của một pin điện bằng mạch xung đối
4 Thiết lập công thức xác định suất điện động của một pin điện dùng mạch xung đối
Bài 13: Xác định hệ số nhớt của chất lỏng theo phương pháp Stokes
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Giải thích sự suất hiện của lực nội ma sát, nêu rõ bản chất và viết biểu thức của lực này
2 Trình bày phương pháp Stốc xác định hệ số nhớt của chất lỏng Giải thích nguyên nhân và nêu tính chất của cản đối với chuyển động của viên bi trong chất lỏng
Bài 14: Khảo sát mạch cộng hưởng RLC
Mục đích thí nghiệm: Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Mô tả cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của dao động ký điện tử
2 Mô tả phương pháp quan sát quỹ đao tổng hợp của 2 dao đông vuông góc bằng dao động ký điện tử
3 Mô tả phương pháp đo điện trở thuần R, điện dung C và điện cảm L bằng dao động ký điện
tử và máy phát tần số
Nêu rõ các điều kiện cộng hưởng trong mạch RLC
Bài 15: Xác định khối lượng riêng của vật rắn bằng bình tỷ trọng
Mục đích thí nghiệm : Sau khi làm xong bài thí nghiệm SV có khả năng
1 Trình bày phương pháp xác định khối lượng riêng của vật rắn và chất lỏng bằng bình tỷ trọng
và cân phân tích
2 Hiểu được tại sao trong thí nghiệm này phải hiệu chỉnh lực đẩy Archimede của không khí.
Trang 10
Trưởng bộ môn Vật lý và Hóa học
Trần Quang Đạt