IMSO 2005 Khoa học Quốc tế — Thực nghiệm

Thí nghiệm 1 (15 điểm)

Quan sát kỹ bể cá trước mặt. Trả lời các câu hỏi dựa trên quan sát của em.



**1.** Phát biểu nào sau đây đúng về bể cá?


**a.** Hệ sinh thái nước ngọt


**b.** Quần xã nước ngọt


**c.** Quần thể nước ngọt


**d.** Hệ sinh thái trên cạn


**e.** Quần xã trên cạn


**f.** Quần thể trên cạn



**2.** Bể cá này là …


**a.** Một hệ sinh thái tự nhiên


**b.** Một hệ sinh thái nhân tạo


**c.** Một quần xã tự nhiên


**d.** Một quần xã nhân tạo



**3.** Em tìm thấy bao nhiêu quần thể trong bể cá này?


**a.** Một


**b.** Ba


**c.** Năm


**d.** Bảy


**e.** Chín


**f.** Mười lăm



**4.** Nêu các nhân tố hữu sinh và vô sinh duy trì sự sống trong bể cá.


**a.** Vô sinh: …


**b.** Hữu sinh: …



**5.** Viết hai lợi ích của việc có thực vật trong bể cá.



**6.** Điều gì sẽ xảy ra với những thành phần sau nếu chuyển bể cá vào phòng tối trong một tháng?


**a.** thực vật: …


**b.** cá: …


**c.** nước: …



**7.** Nếu tất cả cá đều ăn thực vật thì các thành phần hữu sinh trong bể cá sẽ thay đổi như thế nào?

Thí nghiệm 2 — Khoảng cách đến hành tinh (20 điểm)

Khái niệm cơ bản: Độ dịch chuyển nhỏ của vị trí biểu kiến của một hành tinh khi quan sát từ hai nơi cách nhau, vị trí 1 và 2, có thể dùng để tính khoảng cách từ hành tinh đến Trái Đất.

Mục đích: Xác định khoảng cách đến hành tinh.

Dụng cụ: Kính thiên văn; thang đo; các hành tinh mô hình (Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ). Các mô hình Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ được đặt cách em những khoảng nhất định.

Quy trình — Quan sát Sao Hỏa:


**1.** Đứng tại vị trí 1 ở khoảng cách cố định.


**2.** Dùng kính thiên văn quan sát Sao Hỏa, điều chỉnh tiêu cự để ảnh rõ nét. Điều chỉnh kính để ảnh nằm ở tâm trường nhìn. Không dịch chuyển kính, ghi lại số đọc trên thang đo.


**3.** Chuyển đến vị trí 2.


**4.** Lặp lại bước 2.

Quan sát Sao Mộc và Sao Thổ:


**5.** Lặp lại các bước 1 đến 4 với Sao Mộc và Sao Thổ.

Kết quả:

| Hành tinh | Số đọc từ vị trí 1 | Số đọc từ vị trí 2 | Chênh lệch số đọc |
| --- | --- | --- | --- |
| Sao Hỏa | … | … | … |
| Sao Mộc | … | … | … |
| Sao Thổ | … | … | … |

Viết kết luận của em.



Chú thích hình: planet = hành tinh; baseline = đường đáy; Earth = Trái Đất.

Thí nghiệm 3 — Chiết suất của chất lỏng (30 điểm)

Khái niệm cơ bản — Định luật Snell: Định luật định lượng về khúc xạ, gọi là định luật Snell, được W. Snell, nhà thiên văn học và toán học Hà Lan, tìm ra vào năm 1621 theo phần giới thiệu của nguồn. Định luật được biểu diễn bởi

$$n_1\frac{B}{R_1}=n_2\frac{D}{R_2}.$$

Ở đây $n_1$ và $n_2$ lần lượt là chiết suất của môi trường chứa tia tới và môi trường chứa tia khúc xạ; $R_1$ và $R_2$ lần lượt là đường đi của tia tới và tia khúc xạ. $B$ và $D$ được chỉ trên Hình 3.1. Nguồn còn viết $n=BR_2/(DR_1)$.

Mục đích: Xác định chiết suất của chất lỏng. Chiết suất ảnh hưởng đến tốc độ ánh sáng trong vật liệu.

Vật liệu: Các chất lỏng gồm nước, dầu Telon, dầu cọ vàng.

Dụng cụ: Bút laser; thước; hộp nhựa; giấy; giấy kẻ ô.

Quy trình:


**1.** Đặt hộp nhựa lên giấy kẻ ô (xem Hình 3.1).


**2.** Đổ nước vào hộp nhựa.


**3.** Cố định vị trí bút rồi chiếu laser vào chất lỏng trong hộp. Đo $B$ và $R_1$, sau đó đo $D$ và $R_2$. Ghi số đo vào bảng dưới.


**4.** Sau khi xong, đổ chất lỏng ra, rồi lau hộp bằng khăn giấy ướt.


**5.** Lặp lại các bước 1, 2, 3 với các chất lỏng khác.


**6.** Tính chiết suất tỉ đối bằng công thức trong bảng.

| STT | Chất lỏng | $B$ (mm) | $R_1$ (mm) | $D$ (mm) | $R_2$ (mm) | Chiết suất tỉ đối $n_2/n_1=BR_2/(DR_1)$ |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | Nước | … | … | … | … | … |
| 2 | Dầu Telon | … | … | … | … | … |
| 3 | Dầu cọ vàng | … | … | … | … | … |

Trả lời các câu hỏi:


**1.** Chiết suất của không khí là $n_1$, bằng 1. Từ kết quả của em, có chiết suất nào nhỏ hơn chiết suất của không khí không?


**2.** Theo thí nghiệm của em, chất lỏng nào có chiết suất lớn nhất?



Chú thích hình: Light source / Laser pointer = nguồn sáng / bút laser; Figure 3.1 = Hình 3.1.

Thí nghiệm 4 — Cách khác để đo khối lượng riêng của chất lỏng (35 điểm)

Trong thí nghiệm này, em sẽ đo khối lượng riêng của nước có đường hòa tan ở các nồng độ khác nhau mà không dùng dụng cụ phòng thí nghiệm.

Dụng cụ: (1) Một cốc uống nước; (2) một chai nhựa nhỏ; (3) một thước; (4) một thìa; (5) ba gói đường; (6) nước uống; (7) giấy kẻ ô.

Quy trình

A) Đo khối lượng chai nhựa đã chứa nước


**1.** Đo đường kính trong của cốc. Gọi là $D$ (cm). $D=\ldots$


**2.** Đổ một ít nước uống vào chai nhựa, khoảng $1/5$ thể tích chai, rồi đậy thật kín.


**3.** Đổ nước uống vào cốc đến khoảng nửa cốc.


**4.** Dùng thước đo chiều cao mực nước trong cốc. Gọi là $H_1$ (cm). $H_1=\ldots$


**5.** Nhẹ nhàng đặt chai nhựa vào cốc nước và đo chiều cao mực nước trong cốc. Gọi là $H_2$ (cm). $H_2=\ldots$


**6.** Tính thể tích nước bị chai nhựa chiếm chỗ. Trả lời: …


**7.** Tính khối lượng nước bị chai nhựa chiếm chỗ, dùng khối lượng riêng của nước tinh khiết là 1 g/cm³. Khối lượng chai đã chứa nước bằng khối lượng nước bị chiếm chỗ. Trả lời: …

B) Đo khối lượng riêng của nước có đường hòa tan ở các nồng độ khác nhau


**8.** Lấy chai nhựa ra khỏi cốc.


**9.** Đổ một gói đường vào nước trong cốc và khuấy đến khi đường tan hoàn toàn.


**10.** Lặp lại các bước 4 đến 6.


**11.** Khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ bằng khối lượng chai đã chứa nước. Tính khối lượng riêng của chất lỏng ($P_1$) theo công thức sau (gọi $m$ là khối lượng chai đã chứa nước, $V$ là thể tích chất lỏng bị chiếm chỗ):

$$P_1=\frac{m}{V}=\ldots$$



**12.** Tăng nồng độ dung dịch bằng cách thêm gói đường thứ hai và lặp lại các bước 8 đến 11.


**13.** Tiếp tục tăng nồng độ dung dịch bằng cách thêm gói đường cuối cùng và lặp lại các bước 8 đến 11.


**14.** Điền bảng sau:

| Số gói đường | Khối lượng riêng của chất lỏng (g/cm³) |
| --- | --- |
| 0 | … |
| 1 | … |
| 2 | … |
| 3 | … |



**15.** Vẽ đồ thị từ số liệu của em trên giấy kẻ ô đã cho. Trục ngang biểu diễn số gói đường; trục đứng biểu diễn khối lượng riêng của chất lỏng.

Trả lời các câu hỏi: Dự đoán khối lượng riêng khi cho 1,5 gói đường. Khối lượng riêng bằng bao nhiêu khi cho 3,5 gói đường vào cùng thể tích nước đã dùng ở trên? Giả sử đường tan hoàn toàn.