1. Bài 1. Làm quen với Vật lí

Lĩnh vực nghiên cứu nào sau đây là của Vật lý?

A. Nghiên cứu về sự thay đổi của các chất khi kết hợp với nhau. 

B. Nghiên cứu sự phát minh và phát triển của các vi khuẩn.

C. Nghiên cứu về các dạng chuyển động và các dạng năng lượng khác nhau. 

D. Nghiên cứu về sự hình thành và phát triển của các tầng lớp, giai cấp trong

xã hội.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về các đối tượng nghiên cứu của Vật lý.

Lời giải chi tiết:

A là lĩnh vực nghiên cứu của Hóa học.

B là lĩnh vực nghiên cứu của Sinh học.

C là lĩnh vực nghiên cứu của Vật lý. Vật lý là môn “khoa học tự nhiên” có đối tượng nghiên cứu tập trung vào các dạng vận động của vật chất (chất, trường), năng lượng.

D là lĩnh vực nghiên cứu của Lịch sử.

Chọn đáp án C.

Thành tựu nghiên cứu nào sau đây của Vật lí được coi là có vai trò quan trọng trong việc mở đầu cho cuộc cách mạng công nghệ lần thứ nhất? 

A. Nghiên cứu về lực vạn vật hấp dẫn. 

B. Nghiên cứu về nhiệt động lực học. 

C. Nghiên cứu về cảm ứng điện từ.

D. Nghiên cứu về thuyết tương đối. 

Phương pháp giải:

Nắm được vai trò của Vật lý đối với khoa học, kỹ thuật và công nghệ.

Lời giải chi tiết:

A, D sai vì nghiên cứu về 2 lĩnh vực này tuy có những đóng góp to lớn nhưng không phải là có vai trò quan trọng trong việc mở đầu cho cuộc cách mạng công nghệ lần thứ nhất.

B đúng vì máy hơi nước do James Watt sáng chế năm 1765 dựa trên những kết quả về Nhiệt của Vật lí đã tạo nên bước khởi đầu cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất với đặc trưng cơ bản là thay thế sức mạnh cơ bắp bằng sức lực máy móc.

C sai vì nhờ nghiên cứu về hiện tượng cảm ứng điện từ mà máy phát điện ra đời, mở đầu cho kỉ nguyên sử dụng điện năng của nhân loại và là một trong những cơ sở cho sự ra đời của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 2 vào cuối thế kỉ XIX.

Chọn đáp án B.

Cách sắp xếp nào sau đây trong 5 bước của Phương pháp giải thực nghiệm là đúng?

A. Xác định vấn đề cần nghiên cứu, dự đoán, quan sát, thí nghiệm, kết luận. 

B. Quan sát, xác định vấn đề cần nghiên cứu, thí nghiệm, dự đoán, kết luận. 

C. Xác định vấn đề cần nghiên cứu, quan sát, dự đoán, thí nghiệm, kết luận. 

D. Thí nghiệm, xác định vấn đề cần nghiên cứu, dự đoán, quan sát, kết luận.

Phương pháp giải:

Nắm được các bước của Phương pháp giải thực nghiệm.

Lời giải chi tiết:

Phương pháp giải thực nghiệm là Phương pháp giải quan trọng của Vật lý gồm 5 bước và được thực hiện theo trình tự sau:

B1: Xác định vấn đề cần nghiên cứu.

B2: Quan sát hiện tượng.

B3: Từ những quan sát đưa ra dự đoán.

B4: Làm thí nghiệm để kiểm tra lại dự đoán.

B5: Đưa ra kết luận.

Chọn đáp án C.

Yếu tố nào sau đây là quan trọng nhất dẫn tới việc Aristotle mắc sai lầm khi

xác định nguyên nhân làm cho các vật rơi nhanh chậm khác nhau?

A. Khoa học chưa phát triển. 

B. Ông quá tự tin vào suy luận của mình. 

C. Không có nhà khoa học nào giúp đỡ ông.

D. Ông không làm thí nghiệm để kiểm tra quan điểm của mình.

Phương pháp giải:

So sánh Phương pháp giải thực nghiệm của Galilei với Phương pháp giải nghiên cứu của Aristotle.

Lời giải chi tiết:

Từ sự quan sát sự rơi của các vật nặng nhẹ khác nhau mà Aristotle cho rằng: “Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, vật càng nặng rơi càng nhanh”. Ồng dùng suy luận để bảo vệ ý kiến của mình. Ông đã lập luận: “Bốn hòn đá buộc lại với nhau, rơi nhanh gấp 4 lần một hòn đá cũng giống như xe kéo bằng bốn con ngựa chạy nhanh gấp 4 lần xe kéo bằng một con ngựa. Vào thời đại đó, khoa học chưa phát triển, Aristotle lại là một nhà bác học rất có uy tín, nên chẳng ai nghi ngờ ý kiến của ông, chẳng ai nghĩ đến việc kiểm tra xem có thực bốn hòn đá buộc lại với nhau rơi nhanh gấp 4 lần một hòn đá hay không. Mãi đến gần 20 thế kỉ sau, Galilei mới kiểm tra xem ý kiến của Aristotle có đúng không bằng Phương pháp giải thực nghiệm. Galilei xác định vấn đề cần tìm hiểu là có đúng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ hay không? Bằng những quan sát hằng ngày về những giọt nước mưa hay những hạt tuyết to hay nhỏ đều rơi xuống như nhau, ông dự đoán: Sự rơi nhanh hay chậm không phụ thuộc vào vật nặng hay nhẹ. Khác với Aristotle chỉ dừng lại ở suy luận, Galilei đã làm thí nghiệm để kiểm tra dự đoán của mình và đã bác bỏ được ý kiến của Aristotle. 

Chọn đáp án D

Theo em, tốc độ bay hơi của nước phụ thuộc vào những đặc điểm nào? Hãy dựa trên những hiện tượng thường thấy hằng ngày để đưa ra giả thuyết và thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết của mình.

Phương pháp giải:

- Từ những quan sát và hiểu biết của mình đưa ra giả thuyết.

- Thiết kế thí nghiệm kiểm tra giả thuyết.

Lời giải chi tiết:

- Giả thuyết: 

Tốc độ bay hơi của nước phụ thuộc vào: Nhiệt độ của môi trường, gió trên mặt thoáng của nước và diện tích mặt thoáng của nước. 

- Thí nghiệm:

+ TH1: Đặt 2 cốc nước giống nhau, cùng thể tích trong 2h. Một cốc đặt ngoài trời nắng 40oC, một cốc đặt trong phòng có nhiệt độ 20oC (ở nơi kín gió).

+ TH2: Đặt 2 cốc nước giống nhau, cùng thể tích, trong phòng có cùng nhiệt độ trong 5h. Một cốc để nơi kín gió, một cốc bật quạt thổi vào.

+ TN3: Đặt một chậu nước và một bát nước cùng thể tích tại cùng một vị trí có điều kiện môi trường như nhau trong 5h.

Lần lượt tiến hành 3 thí nghiệm và đo thể tích nước còn lại của mỗi cốc để đưa ra kết luận đến các yếu tố tác động đến tốc độ bay hơi của nước.

Thế nào là một dự đoán khoa học? Nếu các quan sát, thí nghiệm chứng tỏ dự đoán của em sai thì em sẽ làm gì tiếp theo?

Phương pháp giải:

 Dựa trên kiến thức lý thuyết về Phương pháp giải thực nghiệm để trả lời.

Lời giải chi tiết:

- Dự đoán khoa học là một dự đoán có cơ sở dựa trên các quan sát, các trải nghiệm thực tế, các kiến thức đã có liên quan đến dự đoán của mình. 

- Nếu dự đoán sai thì phải đưa ra dự đoán mới và tiếp tục kiểm tra lại hoặc xác định lại vấn đề nghiên cứu.

Để nghiên cứu tính chất của chất khí, người ta dùng mô hình chất điểm, Coi các phần tử khí là các chất điểm chuyển động hỗn loạn không ngừng, luôn va chạm vào thành bình và gây áp suất lên thành bình. Em hãy dùng mô hình này để dự đoán xem nếu ấn từ từ pit-tông xuống để giảm thể tích khí trong bình còn 1/2 thì áp suất chất khí tác dụng lên thành bình sẽ thay đổi như thế nào? 

Phương pháp giải:

Dựa vào mô hình và những kiến thức đã có từ bậc THCS để dự đoán.

Lời giải chi tiết:

Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, luôn va chạm vào thành bình, gây áp suất lên thành bình. Số va chạm của các phân tử khí va chạm vào thành bình càng nhiều thì áp suất chất khí càng lớn. Do đó, áp suất chất khí phụ thuộc vào mật độ phân tử khí (số phân tử khí có trong một đơn vị thể tích). Nếu ấn từ từ pit-tông xuống để giảm thể tích trong bình còn – thì mật độ phân tử khí trong bình tăng lên 2 lần và áp suất chất khí trong bình cũng tăng gấp 2.

Chắc nhiều em đã đọc tiểu thuyết nhiều tập của nhà văn nổi tiếng người Anh Conan Doyle (1859 – 1930) viết về nhà thám tử đại tài Sherlock Holmes. Phương pháp giải làm việc của Sherlock Holmes rất giống Phương pháp giải thực nghiệm. Ông cùng với bác sĩ Watson, người cộng sự đắc lực của mình, sau khi xác định mục đích tìm kiếm thủ phạm vụ án bao giờ cũng tiến hành quan sát tỉ mỉ để thu thập thông tin, dựa trên việc phân tích các thông tin này, đưa ra các giả thuyết rồi tiến hành kiểm tra giả thuyết cho tới khi tìm ra kết luận từ vụ án.

Em hãy thử tìm một truyện ngắn trong số gần 100 truyện về Sherlock Holmes của Conan Doyle để kể lại cho bạn nghe nhằm làm cho bạn thấy Phương pháp giải tìm tòi của Sherlock Holmes rất giống Phương pháp giải thực nghiệm.

Phương pháp giải:

- Nắm vững kiến thức về Phương pháp giải thực nghiệm

- Tìm đọc truyện về Sherlock Home để thấy được Phương pháp giải phá án của Holmes rất giống với Phương pháp giải thực nghiệm.

Lời giải chi tiết:

Đó là vụ án về sự mất tích kỳ lạ của con ngựa đua “Ngọn lửa bạc” và cái chết của người huấn luyện nó – John Straker. Homes đã được mời đến miền Bắc Dartmoor để cộng tác điều tra về vụ án. Homes đã nắm được những dữ kiện chính của vụ án như sau. Có ba người trẻ tuổi làm nhiệm vụ trông coi chuồng ngựa: một cậu ngủ luôn trong chuồng để canh gác; hai cậu kia ngủ trong cái vựa. Tối hôm đó, người hầu gái đem một đĩa cà ri thịt cừu xuống chuồng ngựa cho cậu trực gác. Trên đường cô gặp 1 người đàn ông lạ, ông ta hỏi chuyện và theo cô gái đến chuồng ngựa để do thám tin tức về những con ngựa đua. Cậu gác ngựa định thả chó nhưng người lạ không còn ở đó nữa. Đợi 2 người bạn trông ngựa còn lại quay về, cậu đi báo cho nhà huấn luyện và thuật chuyện cho ông ta rõ. Vì vậy, ông Straker đã đến chuồng ngựa để kiểm tra. Sáng hôm sau, cậu trong chuồng ngựa ngủ mê mệt vì bị bỏ thuốc phiện vào đồ ăn, 2 cậu còn lại đều ngủ say và không nghe thấy gì cả. Chuồng ngựa trống rỗng, phía xa cái áo choàng đi mưa của Straker đu đưa trên một bụi cây kim tước, trong một chỗ trũng sát bên đầm lầy, xác nhà huấn luyện xấu số nằm dưới đáy. Ông ta đã bị đập vỡ đầu và còn bị một vết thương dài và rõ nét ở đùi do một dụng cụ rất sắc bén gây ra. Cụ thể nó được xác định là do con dao mà Straker cầm theo, tay trái ông ta xiết chặt chiếc cravat của người lạ tối hôm trước. Vì vậy anh ta bị bắt giữ và được xác định là nghi phạm. Cảnh sát cho rằng chính nghi phạm đã dẫn con ngựa ra khỏi chuồng đưa nó cho những người du mục, anh ta sẽ có nhiều lợi ích trong cá độ nếu con ngựa “Ngọn lửa bạc” biến mất. Homes đã xem những món đồ nạn nhân mang theo trong túi hôm xảy ra tai họa. Có những cây diêm; đèn dầu; một tẩu thuốc và túi thuốc; một đồng hồ quả quýt; 5 đồng sovereign; một cây bút chì; ba hóa đơn thanh toán cho nhà bán cỏ khô; một lá thư của đại tá Ross gửi những chỉ thị cho anh ta; hóa đơn của một tiệm may, trị giá 37 bảng gửi cho một người bạn của Straker là Derbyshire, và một con dao cán ngà đặc biệt có lưỡi rất cứng và rất mảnh thường được dùng trong những cuộc phẫu thuật tinh vi và được đánh giá là một vũ khí tồi. Homes đã gặp vợ nạn nhân và hỏi bà ấy có bộ đồ sang trọng, đắt tiền nào không và nhận được câu khẳng định là không. Sau đó, Homes tới hiện trường vụ án, ông đã tìm thấy một que diêm đã cháy hết một nửa đã bị vấy bùn. Rồi ông bỏ cái móng ngựa cũ của con “Ngọn lửa bạc” vào túi và đi sâu vào trong cánh rừng hoang để tiếp tục điều tra. Lúc này, Homes mới nói với Watson: “Anh Watson, lúc này chúng ta hãy để vấn đề ai đã giết Straker qua một bên mà chỉ để ý tới con ngựa thôi.” Homes cho biết ngựa là loài sống thành đàn, những người du mục cũng sẽ không bắt nó để chuốc lấy mối nguy hiểm. Bản năng của nó sẽ đưa nó hoặc trở về Kings Pyland (trại ngựa nơi nuôi con “Ngọn lửa bạc”) hoặc tới Mapleton (một trại ngựa khác nuôi con ngựa cạnh tranh với con “Ngọn lửa bạc” trên đường đua). Hiện giờ nó không ở tại Kings Pyland, vậy Homes đặt ra giả thiết nó phải ở tại Mapleton. Home và Watson đi và đã phát hiện ra những dấu chân ngựa y như cái móng sắt của Homes cầm theo và nó thực sự dẫn đến Mapleton. Homes đã gặp người huấn luyện ở Mapleton và miêu tả chính xác những gì hắn đã làm hôm đó. Sau đó, Homes lại trở về nhà Straker, xin một bức ảnh của Straker, gặp cô hầu gái và hỏi về tình trạng của những chú cừu bị đi khập khiễng trong đàn cừu rồi trở về London. Cho đến hôm cuộc đua diễn ra, Homes mới lí giải tất cả. Kẻ sát nhân thực chất chính là con “Ngọn lửa bạc”. Đầu tiên, ông nhận ra ý nghĩ của món thịt cừu nấu cà ri là để che giấu vị của thuốc phiện và chỉ có người nhà Straker mới có thể bố trí món đó cho bữa tối hôm đó. Vì vậy nghi phạm được loại ra khỏi diện nghi vấn. Thứ hai, Homes đã để ý tới chi tiết người đã đi vào rồi lại đi ra với một con ngựa mà con chó lại không sủa chắc chắn phải là người mà con chó rất quen thuộc. Đó chính là Straker nhằm mục đích khía gân con “Ngọn lửa bạc” để ngăn cản không cho nó thắng nhằm kiếm một món hời. Vì vậy con ngựa mới hoảng sợ, bứt lên thật mạnh và đạp văng vào trán Straker. Chính vì thế mà hắn cần đến đèn cầy và đã quẹt que diêm lên, hắn cũng treo éo khoác lên cây để tiện hành động và định dùng chiếc cà vạt của nghi phạm nhặt được trên đường để khống chế con ngựa. Hắn cũng đã tập dượt việc này với mấy chú cừu. Quan sát các đồ vật của hắn, Homes hiểu được cả động cơ gây ra tội ác là vì Straker đã ngoại tình và phải chi trả hóa đơn cho những bộ đồ đắt đỏ của người tình. Khi trở về London, Homes đã lấy ảnh của Straker và đi đến địa chỉ của tiệm may hỏi bà chủ để xác nhận lập luận của mình là đúng.

Như vậy qua vụ án trên ta có thể thấy cách điều tra của Sherlock Holmes rất giống Phương pháp giải thực nghiệm. Sau khi xác định mục đích tìm kiếm thủ phạm vụ án bao giờ ông cũng tiến hành quan sát tỉ mỉ để thu thập thông tin, dựa trên việc phân tích các thông tin này, đưa ra các giả thuyết rồi tiến hành kiểm tra giả thuyết cho tới khi tìm ra kết luận từ vụ án.