【Bản nhân dân giáo dục】Vật lý cấp ba Bắt buộc Sách thứ hai

📚 Tóm tắt nội dung

Bộ sách giáo khoa này là quyển thứ hai trong bộ sách Vật lý bậc trung học phổ thông do Nhà xuất bản Giáo dục Trung Quốc xuất bản, bao gồm bốn mảng kiến thức cốt lõi: chuyển động ném, chuyển động tròn, lực hấp dẫn vạn vật và hành trình vũ trụ cũng như định luật bảo toàn cơ năng. Mục tiêu là giúp học sinh xây dựng quan niệm khoa học về chuyển động, nắm vững các định luật cơ bản của cơ học, và hiểu được ứng dụng của vật lý trong thiên văn học và lĩnh vực hàng không vũ trụ.

Khám phá bí mật cơ học, từ chuyển động ném trên mặt đất đến hành trình vũ trụ.

Tác giả: Viện Nghiên cứu Chương trình Sách giáo khoa, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Chương trình Vật lý, Viện Nghiên cứu Chương trình Sách giáo khoa, Nhà xuất bản Giáo dục Trung Quốc

Lời cảm ơn: Được Hội đồng Chuyên gia Sách giáo khoa Quốc gia phê duyệt năm 2019, giải Nhì Sách giáo khoa Xuất sắc Toàn quốc lần đầu tiên

🎯 Mục tiêu học tập

1. Có thể giải thích hướng vận tốc trong chuyển động cong và điều kiện tạo thành.
2. Nắm vững quy tắc tổng hợp và phân tích chuyển động theo phương pháp vectơ, có thể mô tả định lượng chuyển động phẳng trong hệ tọa độ vuông góc.
3. Thông qua bằng chứng thực nghiệm xác nhận chuyển động ném ngang có thành phần theo phương ngang là chuyển động thẳng đều, thành phần theo phương đứng là rơi tự do.
4. Hiểu đặc điểm động học: có thể định nghĩa và tính toán vận tốc dài, vận tốc góc, chu kỳ và số vòng quay, nắm vững mối quan hệ tỷ lệ giữa các đại lượng như v = \omega r.
5. Nắm vững nguyên lý động lực học: hiểu khái niệm, nguồn gốc và biểu thức độ lớn của lực hướng tâm (F_n = m\omega^2r = m\frac{v^2}{r}), có thể nghiên cứu quy luật thông qua thí nghiệm.
6. Có khả năng phân tích tổng hợp: có thể phân tích đặc điểm lực tác dụng trong chuyển động tròn biến đổi và chuyển động cong nói chung, hiểu rõ hiệu ứng của hợp lực theo phương pháp tuyến (hướng tâm) và tiếp tuyến.
7. Nắm vững quy luật: hiểu và vận dụng ba định luật Keppler để mô tả chuyển động thiên thể, thành thạo sử dụng định luật vạn vật hấp dẫn để giải quyết các bài toán về lực và chuyển động của thiên thể.
8. Ứng dụng kỹ thuật: nắm rõ ý nghĩa vật lý của ba tốc độ vũ trụ, có thể tính toán khối lượng thiên thể và các tham số quỹ đạo vệ tinh, hiểu nguyên lý cơ bản của vệ tinh nhân tạo và chuyến bay có người lái.
9. Quan niệm vật lý: nhận thức thành tựu và phạm vi áp dụng của cơ học Newton, hình thành ban đầu quan niệm không-thời gian tương đối, hiểu tính tương đối của thời gian và không gian trong chuyển động với vận tốc cao.
10. Có thể hiểu khái niệm công, xác định chính xác công dương và công âm, và tính được công của lực không đổi cũng như công tổng cộng.

🔹 Bài học 1: Chương năm: Quy luật và ứng dụng của chuyển động ném

Tổng quan: Chương này nhằm dẫn dắt học sinh bước từ chuyển động một chiều thẳng thành chuyển động hai chiều phẳng. Ý tưởng cốt lõi là sử dụng "tổng hợp và phân tích chuyển động" để chuyển đổi chuyển động cong phức tạp thành hai chuyển động thẳng độc lập, trọng tâm là nghiên cứu thực nghiệm và quy luật động lực học của chuyển động ném ngang.

Kết quả học tập:

• Có thể giải thích hướng vận tốc trong chuyển động cong và điều kiện hình thành.
• Nắm vững quy tắc tổng hợp và phân tích chuyển động theo phương pháp vectơ, có thể mô tả định lượng chuyển động phẳng trong hệ tọa độ vuông góc.
• Thông qua bằng chứng thực nghiệm xác nhận chuyển động ném ngang có thành phần theo phương ngang là chuyển động thẳng đều, thành phần theo phương đứng là rơi tự do.

🔹 Bài học 2: Chương sáu: Chuyển động tròn và phân tích động lực học

Tổng quan: Chương này nhằm dẫn dắt học sinh hiểu chuyển động tròn từ cả hai góc độ động học và động lực học. Sử dụng các đại lượng vật lý như vận tốc dài, vận tốc góc để mô tả đặc điểm chuyển động tròn đều, đi sâu vào việc khám phá lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm, đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng sang phân tích chuyển động cong nói chung.

Kết quả học tập:

• Hiểu đặc điểm động học: có thể định nghĩa và tính toán vận tốc dài, vận tốc góc, chu kỳ và số vòng quay, nắm vững mối quan hệ tỷ lệ giữa các đại lượng như v = \omega r.
• Nắm vững nguyên lý động lực học: hiểu khái niệm, nguồn gốc và biểu thức độ lớn của lực hướng tâm, có thể nghiên cứu quy luật thông qua thí nghiệm.
• Có khả năng phân tích tổng hợp: có thể phân tích đặc điểm lực tác dụng trong chuyển động tròn biến đổi và chuyển động cong nói chung, hiểu rõ hiệu ứng của hợp lực theo phương pháp tuyến và tiếp tuyến.

🔹 Bài học 3: Chương bảy: Định luật vạn vật hấp dẫn và hành trình vũ trụ

Tổng quan: Chương này thiết lập cây cầu nối từ cơ học bề mặt đến vật lý thiên thể, bao gồm quá trình xây dựng định luật Keppler đến định luật vạn vật hấp dẫn của Newton. Giới thiệu ứng dụng lý thuyết này trong việc tính toán khối lượng thiên thể, tham số quỹ đạo vệ tinh và hành trình vũ trụ hiện đại, đồng thời giới thiệu sơ bộ quan niệm không-thời gian tương đối.

Kết quả học tập:

• Nắm vững quy luật: hiểu và vận dụng ba định luật Keppler để mô tả chuyển động thiên thể, thành thạo sử dụng định luật vạn vật hấp dẫn để giải quyết các bài toán về lực và chuyển động của thiên thể.
• Ứng dụng kỹ thuật: nắm rõ ý nghĩa vật lý của ba tốc độ vũ trụ, có thể tính toán khối lượng thiên thể và tham số quỹ đạo vệ tinh, hiểu nguyên lý cơ bản của chuyến bay có người lái.
• Quan niệm vật lý: nhận thức thành tựu và phạm vi áp dụng của cơ học Newton, hình thành ban đầu quan niệm không-thời gian tương đối, hiểu tính tương đối của thời gian và không gian.

🔹 Bài học 4: Chương tám: Định luật bảo toàn cơ năng và kiểm chứng

Tổng quan: Chương này nhằm giúp học sinh hiểu mối quan hệ giữa công và năng lượng, thông qua học tập "công và công suất" để xây dựng nền tảng cho sự chuyển hóa năng lượng. Nội dung cốt lõi xoay quanh định lý động năng và định luật bảo toàn cơ năng, thông qua suy luận lý thuyết và kiểm chứng thực nghiệm, nắm vững cách tiếp cận năng lượng trong động lực học.

Kết quả học tập:

• Có thể hiểu khái niệm công, xác định chính xác công dương và công âm, và tính được công của lực không đổi cũng như công tổng cộng.
• Nắm vững nội dung và điều kiện áp dụng định lý động năng và định luật bảo toàn cơ năng, có thể vận dụng tư tưởng bảo toàn năng lượng để giải quyết các bài toán vật lý phức tạp.
• Biết cách tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng, nắm vững phương pháp xử lý dữ liệu thí nghiệm và phân tích sai số.