Khái quát về môn Vật lí SVIP

1. ĐỐI TƯỢNG - MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VẬT LÍ

➤ Đối tượng nghiên cứu của Vật lí

Đối tượng nghiên cứu của Vật lí gồm: các dạng vận động của vật chất và năng lượng.

➤ Mục tiêu của Vật lí

Mục tiêu của Vật lí là tìm ra những quy luật cơ bản nhất chi phối sự vận động của vật chất và năng lượng, cùng với sự tương tác giữa chúng ở cả cấp độ vi mô lẫn vĩ mô.

Qua học tập môn Vật lí, năng lực vật lí được hình thành, phát triển với các biểu hiện chính sau:

• Có được những kiến thức, kĩ năng cơ bản về vật lí.
• Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học để khám phá, giải quyết các vấn đề có liên quan trong học tập cũng như trong đời sống.
• Nhận biết được năng lực, sở trường của bản thân, định hướng nghề nghiệp.

➤ Phương pháp nghiên cứu của Vật lí

Phương pháp thực nghiệm

Aristotle, từ việc quan sát sự rơi của các vật nặng nhẹ khác nhau đã cho rằng: “Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, vật càng nặng rơi càng nhanh”.

Aristotle cho rằng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ

Gần 20 thế kỉ sau, khi khoa học bắt đầu phát triển, Galilei (ở thành phố Pisa nước Italia) đã nghĩ đến việc kiểm tra xem ý kiến của Aristotle có đúng hay không. Ông cùng các học trò của mình mang lên tháp nghiêng Pisa hai quả cầu bằng kim loại, quả to nặng gấp khoảng 10 lần quả nhỏ và thả hai quả cầu xuống cùng một lúc.

Thí nghiệm của Galilei để kiểm tra xem có đúng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ không

Trước sự chứng kiến của hàng trăm người dân thành phố Pisa, cả hai quả cầu đều rơi nhanh như nhau, cùng chạm đất một lúc.

Thí nghiệm đã chứng tỏ ý kiến của Galilei là đúng: Sự rơi nhanh hay chậm không phụ thuộc vào vật nặng hay nhẹ.

Phương pháp Galilei dùng ở trên được gọi là phương pháp thực nghiệm và Galilei được coi là "cha đẻ" của phương pháp này. Sơ đồ của phương pháp thực nghiệm được mô tả như sau:

Nếu thí nghiệm chứng tỏ dự đoán là sai thì phải đưa ra dự đoán mới và làm thí nghiệm kiểm tra dự đoán này, hoặc xác định lại vấn đề cần nghiên cứu.

Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng thí nghiệm để thu được những kết quả mới, qua đó kiểm chứng, bổ sung hoặc bác bỏ một giả thuyết. Các kết quả này cần được giải thích dựa trên lí thuyết đã có hoặc xây dựng nên lí thuyết mới.

Phương pháp lí thuyết

Trong nghiên cứu khoa học, việc hình thành các giả thuyết khoa học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Các lí thuyết vật lí thường được xây dựng từ những quan sát ban đầu và trực giác của các nhà khoa học. Nhiều khi, lí thuyết còn mang tính định hướng, dẫn dắt cho các thí nghiệm nhằm kiểm chứng.

Phương pháp lí thuyết: Dựa vào ngôn ngữ toán học và suy luận logic để tìm ra kết quả mới. Những kết quả này phải được kiểm chứng lại bằng thực nghiệm.

Hai phương pháp thực nghiệm và lí thuyết hỗ trợ cho nhau, trong đó phương pháp thực nghiệm có tính quyết định.

➤ Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

Quá trình nghiên cứu khoa học, trong đó có Vật lí, là hành trình tìm hiểu thế giới tự nhiên. Tiến trình này thường gồm các bước:

• Quan sát hiện tượng, từ đó xác định đối tượng nghiên cứu.
• Đối chiếu với các lí thuyết hiện có, đề xuất giả thuyết.
• Thiết kế và xây dựng mô hình lí thuyết hoặc mô hình thực nghiệm để kiểm chứng giả thuyết.
• Thực hiện tính toán hoặc thí nghiệm, thu thập dữ liệu, sau đó xử lí và phân tích để xác nhận, bổ sung hoặc bác bỏ mô hình, giả thuyết ban đầu.
• Rút ra kết luận.

2. ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LÍ ĐẾN MỘT SỐ LĨNH VỰC TRONG ĐỜI SỐNG VÀ KĨ THUẬT

Vật lí có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi nhiều mặt trong đời sống và hoạt động của con người. Nhờ nền tảng kiến thức vật lí, các công nghệ mới được sáng tạo và phát triển với tốc độ nhanh chóng.

Kiến thức vật lí trong các lĩnh vực khác nhau khi được ứng dụng và kết hợp sẽ mang lại hiệu quả tối ưu. Các kĩ năng vật lí như tư duy chính xác, đúng thời điểm, biết đo đạc, quan sát và suy luận hợp lí đã trở thành những kĩ năng sống thiết yếu đối với con người hiện đại.

Thông tin liên lạc: Nhờ internet kết hợp với điện thoại thông minh và các thiết bị công nghệ, thông tin được truyền tải nhanh chóng trên toàn cầu. Tin tức, âm thanh, hình ảnh có thể đến ngay lập tức, khiến khoảng cách địa lí không còn là rào cản, làm cho thế giới trở nên “phẳng” hơn.

Y tế: Nhiều phương pháp chẩn đoán và điều trị như nội soi, X-quang, chụp cắt lớp vi tính (CT), chụp cộng hưởng từ (MRI), xạ trị,… dựa trên kiến thức vật lí đã giúp nâng cao hiệu quả y học.

Công nghiệp: Vật lí thúc đẩy các cuộc cách mạng công nghiệp, đưa sản xuất từ thủ công sang dây chuyền, tự động hóa. Ngày nay, công nghiệp bước vào thời kì 4.0 với những công nghệ tiên tiến.

Nông nghiệp: Thành tựu Vật lí đã thay đổi cách làm nông, chuyển từ thủ công sang sử dụng máy móc, thiết bị tự động, giúp nâng cao năng suất. Ngoài ra, việc tạo giống cây trồng có đặc tính ưu việt hay sử dụng chiếu xạ để bảo quản nông sản ngày càng phổ biến. Công nghệ cảm biến cũng giúp kiểm soát chất lượng nông sản hiệu quả hơn.

Nghiên cứu khoa học: Vật lí góp phần cải tiến thiết bị và phương pháp nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực. Chẳng hạn, kính hiển vi điện tử cho phép quan sát vi khuẩn, virus; tia X giúp khám phá cấu trúc DNA; máy quang phổ xác định thành phần hóa học.