BÀI TIỂU LUẬN Tiến trình lịch sử hình thành các kiến thức Chủ đề TRƯỜNG HẤP DẪN

Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÍ MƠN: LỊCH SỬ VẬT LÍ ………… o0o………… BÀI TIỂU LUẬN Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Chủ đề: TRƯỜNG HẤP DẪN Sinh viên thực : Nhóm Lớp : BK68 Giảng viên hướng dẫn : Trần Ngọc Chất Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Mục lục: Bảng kế hoạch phân công nhiệm vụ tuần thời gian thực hiện…………………………………… Nội dung Phần 1: Tìm kiếm trình bày nội dung Trường hấp dẫn ứng với chương trình 2018 cho mơn học Vật lí 11……………4 Phần 2: Tìm kiếm trình bày tiến trình lịch sử nội dung Trường hấp dẫn… ………………………………………… 12 Phần 3: Soạn thảo kế hoạch dạy học…………………………17 Bài 1: Trường hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn………… 18 Bài 2: Cường độ trường hấp dẫn…………………………… Bài 3: Ứng dụng cường độ hấp dẫn………………………… Bài 4: Thế hấp dẫn hấp dẫn…………………… Bài 5: Tìm hiểu vũ trụ cấp 1………………………………… Ôn tập……………………………………………………… Kiểm tra……………………………………………………… Tài liệu tham khảo…………………………………… Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Bảng liệt kê nhiệm vụ Thời gian Tuần Tên nhiệm vụ Cách tiến hành Kết dự kiến đạt HĐ1: Đọc hướng dẫn tiểu luận tiến hành phác thảo khung cấu trúc tiểu luận - Phác thảo khung dàn ý tiểu luận HĐ2: Tiến hành lập kế hoạch cụ thể nhiệm vụ thời gian cụ thể - Lập kế hoạch nhiệm vụ thời gian thực để hoàn thành tiểu luận đạt kết tốt HĐ3: Tra cứu, tìm kiếm tài liệu tham khảo Tìm kiếm Wikipedia Google Scholar , cố gắng tìm kiếm tiếng Anh, chỗ khơng hiểu dùng Google Translate để tìm nhiều tài liệu liên quan tốt Tìm tài liệu thống đa dạng có liên quan đến đề tài - Sắp xếp phần mục tương ứng với bố cục yêu cầu tiểu luận rõ ràng, cụ thể Hệ thống tài liệu lựa chọn, xếp, phân loại tương ứng với phần cụ thể tiểu luận nội dung Trường hấp dẫn ứng với chương trình 2018 cho mơn học Vật lí 11 HĐ4: Sắp xếp, phân loại tài liệu tìm chủ đề Trường hấp dẫn HĐ5: Tiến hành trình bày phần phần Nội dung tiểu luận - Đọc kĩ file hướng dẫn thực tiểu luận gg classroom - Suy nghĩ, tìm hiểu, hình dung nhiệm vụ nội dung cần hoàn thành tiểu luận - Đọc tài liệu nhìn tổng quát xếp kiến thức, lời giải thích, phân tích minh họa cách phù hợp, logic - Trình bày phần theo hướng dẫn làm tiểu luận gg classroom, trình bày cụ thể rõ ràng tiến trình hình thành kiến thức có liên quan đến chủ đề Trường hấp dẫn Có nhìn tổng quát tiểu luận, xác định nhiệm vụ cần thực yêu cầu cần đạt tiểu luận Lập kế hoạch chi tiết, cụ thể, thời gian rõ ràng Thể tiến trình hình thành kiến thức vật lí chủ đề Trường hấp dẫn Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức - Liệt kê đầy đủ trình bày rõ ràng, dễ hiểu kiến thức liên quan đến chủ đề để thấy tiến trình hình thành kiến thức chủ đề Trường hấp dẫn Tuần HĐ1: Tra cứu, tìm kiếm tài liệu tham khảo nội dung lịch sử Trường hấp dẫn ứng với chương trình 2018 cho mơn học Vật lí 11 HĐ2: Đọc sốt lại tiểu luận Tìm kiếm Wikipedia Google Scholar , cố gắng tìm kiếm tiếng Anh, chỗ khơng hiểu dùng Google Translate để tìm nhiều tài liệu liên quan tốt Tìm tài liệu thống đa dạng có liên quan đến đề tài Đọc sốt kĩ tiểu luận để phát lỗi sai tả, lỗi trình bày, hình thức trình bày Một tiểu luận rõ rang, đẹp đẽ, sinh động, hấp dẫn - Chỉnh sửa số phần nội dung thêm hấp dẫn hớn trang trí hình thức trình bày đẹp mắt, rõ ràng Tuần Phân phối tiết, chia soạn Sắp xếp tương ứng với yêu cầu cần đạt chủ đề Trường hấp dẫn Các đáp ứng đủ yêu cầu cần đạt, học sát thực tiễn, hấp dẫn có tính ứng dụng cao Tuần Soạn ôn tập kiểm tra - Chia thành viên soạn dạy, soạn ma trận, soạn đề kiểm tra, thiết kế sơ đồ tư Hệ thống kiến thức học, xếp, phân loại tương ứng với phần cụ thể chủ đề - Bài ôn tập tổng hợp kiến thức chủ đề kiểm tra đánh giá lực thật học sinh Tuần - Soạn phần tài liệu tham khảo theo kiểu APA - Hoàn thiện tiểu luận - Rà soát lại tiểu luận, chỉnh sửa lỗi tả - Chỉnh sửa số phần nội dung thêm hấp dẫn trang trí hình thức trình bày đẹp mắt, rõ ràng Một tiểu luận rõ ràng, đáp ứng yêu cầu đề - Đọc soát kĩ tiểu luận để phát lỗi sai tả, lỗi trình bày, hình thức trình bày Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Bảng phân công nhiệm vụ thành viên Họ tên SV Trần Thị Thùy Linh Lê Thanh Mai Nguyễn Thị Suốt Nguyễn Thị Huyền Trang Nguyễn Đức Thanh Thủy Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Bảng báo cáo kế hoạch thực hàng tuần thành viên Họ tên SV Trần Thị Thùy Linh Lê Thanh Mai Nguyễn Thị Suốt Nguyễn Thị Huyền Trang Nguyễn Đức Thanh Thủy Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Phần 1: Trình bày ngắn gọn nội dung tri thức ứng với chương trình 2018 cho mơn học Vật lí 11 I Trường hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn -Nhiều tượng tự nhiên chứng tỏ có vật có khối lượng luôn tương tác lên lực hút.Trọng lực lực hút Quả đất vật chung quanh Qủa đất quay chung quanh Mặt Trời lực hút Mặt Trời; Mặt Trăng quay chung quanh Qủa đất lực hút Qủa đất Mọi vật vũ trụ hút lẫn nhau, gọi lực hấp dẫn vạn vật - Mọi vật có khối lượng tạo trường hấp dẫn xung quanh -Trường hấp dẫn trường lực tạo vật có khối lượng, dạng vật chất tồn quanh vật có khối lượng tác dụng lực hấp dẫn lên vật có khối lượng đặt Đặc điểm của lực hấp dẫn ● ● ● ● Là lực hút Điểm đặt: Đặt tại trọng tâm của vật (chất điểm) Giá của lực: Là đường thẳng qua tâm vật Định luật vạn vật hấp dẫn khoảng cách vật lớn so với kích thước chúng Hay nhắc đến vật đồng chất dạng hình cầu Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Cơng thức tính lực hấp dẫn Lực hấp dẫn hai chất điểm tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng chúng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng - Công thức lực hấp dẫn biểu diễn sau:  𝐹ℎ𝑑 = G 𝑚1𝑚2 𝑟 Trong đó: ● ● Fhd   là lực hấp dẫn 𝑚1, 𝑚2 là khối lượng hai vật ● r khoảng cách hai vật ● G số hấp dẫn, G = 6,68.10 −11 2 (N.𝑚 /𝑘𝑔 ) - Lực hấp dẫn cầu đồng tác dụng lên chất điểm cầu, khối lượng cầu xem tập trung tâm - Lực hấp dẫn cầu rỗng đồng lên chất điểm cầu ln khơng Nói cách khác, vỏ cầu đồng khơng hấp dẫn vật thể bên Chuyển động trường hấp dẫn Trường hấp dẫn trường thế, bảo tồn +Trường hợp 1: E=-GMm/2r, chứng tỏ có giá trị âm => chuyển động trường hấp dẫn với quỹ đạo elipse có giá trị âm +Trường hợp 2: E >0 cụ thể trường hợp động 𝐸𝑘 lớn 𝐸𝑝 , xét khoảng cách r tiến đến vơ cùng, 𝐸 = 𝑚𝑣∞/2 => quỹ đạo vật m hypebol +Trường hợp 3: E=0, vô chất điểm m có vận tốc triệt tiêu => quỹ đạo vật m parabol Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Tài liệu tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/T%C6%B0%C6%A1ng_t%C3%A1c_h%E1%BA%A5p_d%E1 %BA%ABn https://vatlydaicuong.com/bai-2-luc-hap-dan-trong-luc https://mayvesinhmienbac.com.vn/luc-hap-dan-la-gi/ II Cường độ trường hấp dẫn Một vật có khối lượng đặt vị trí khơng gian trường hấp dẫn vật khác, chịu tác dụng lực hấp dẫn Trọng trường trường hấp dẫn Trái Đất Đại lượng đặc trưng cho trường hấp dẫn điểm không gian là cường độ trường hấp dẫn Ta xét chất điểm có khối lượng m, để xác định cường độ trường hấp dẫn điểm không gian cách chất điểm m khoảng r, ta làm sau: Tại vị trí cách m khoảng r, đặt vào chất điểm khối lượng m’ đó, lực hấp dẫn m tác dụng lên m’ là: Trong đó, vecto đơn vị có phương trùng với đường thẳng nối mm’ có chiều hướng xa m Kí hiệu cường độ trường hấp dẫn điểm P (nơi đặt m’), độ lớn là: Biểu thức vecto cường độ trường hấp dẫn P m gây là: Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Cường độ trường hấp dẫn gia tốc trọng trường g: + H=-g lực lực hút + H=g lực lực đẩy Đơn vị N/kg m/s2 Biết ta xác định lực hấp dẫn tác dụng lên m’: Nếu điểm P khơng gian, có nhiều trường hấp dẫn nhiều chất điểm gây cường độ trường hấp dẫn tổng cộng tổng vecto cường độ trường hấp dẫn chất điểm gây nên: Suy lực hấp dẫn tổng cộng là: Tài liệu tham khảo Sách Cơ học-Đoàn Trọng Thứ III Thế hấp dẫn hấp dẫn – Thế hấp dẫn Định nghĩa: - Thế hấp dẫn vị trí trường hấp dẫn định nghĩa hấp dẫn đơn vị khối lượng cần thiết để di chuyển vật đến vị trí từ vị trí mốc cố định V= −𝑊𝑡 𝑚 = -g.r (với r khoảng cách đo từ tâm Trái Đất) 10 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức - Chia lớp làm nhóm nghiên cứu: + Quỹ đạo elip + Quỹ đạo cực tròn + Quỹ đạo trịn nghiêng + Quỹ đạo xích đạo Ba quỹ đạo vệ tinh - Tóm tắt dạng quỹ đạo vệ tinh sơ đồ: + Dạng quỹ đạo trịn có ba loại: quỹ đạo thấp (LEO), quỹ đạo trung bình (MEO), quỹ đạo cao (HEO) hay quỹ đạo đồng vệ tinh bay độ cao 35.786 km, lúc chu kỳ bay vệ tinh chu kỳ tự quay đất 23gi56ph04s Trong quỹ đạo trịn lại chia ra: Quỹ đạo cực tròn, mặt phẳng quỹ đạo vng góc với mặt phẳng xích đạo, nghĩa vòng bay vệ tinh qua hai cực đất Quỹ đạo tròn nghiêng mặt phẳng quỹ đạo nghiêng góc so với mặt phẳng xích đạo Quỹ đạo xích đạo trịn, mặt phẳng quỹ đạo trùng với mặt phẳng xích đạo Trong quỹ đạo xích đạo trịn chiều bay vệ tinh chiều với chiều quay đất có chu kỳ chu kỳ quay đất gọi quỹ đạo địa tĩnh (GEO) 48 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức 2.3 Các thơng số vệ tinh địa tĩnh (40’) Mục tiêu: HS nêu thơng số vệ tinh địa tĩnh Phương pháp dạy học: Dạy học giải vấn đề; sử dụng đồ dùng trực quan Định hướng phát triển lực: Năng lực giải vấn đề Hoạt động GV - Dẫn dắt: Qua việc tìm hiểu dạng quỹ đạo vệ tinh nêu vệ tinh địa tĩnh vệ tinh sử dụng cho thông tin lý tưởng đứng n quan sát từ vị trí cố định mặt đất Nghĩa thông tin bảo đảm liên tục, ổn định 24 trạm nằm vùng phủ sóng vệ tinh mà khơng cần chuyển đổi sang vệ tinh khác Bởi hầu hết hệ thống thông tin vệ tinh cố định sử dụng vệ tinh địa tĩnh - Cho học sinh xem hình ảnh vệ tinh địa tĩnh ? Đặt câu hỏi: Để có vệ tinh địa tĩnh phải có điều kiện gì? Hoạt động HS - Suy nghĩ trả lời 49 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức ? Để có chu kỳ bay 1436 phút, theo định luật thứ ba Kepler, bán kính quỹ đạo là? - Áp dụng định luật III Kepler, tính bán kính quỹ đạo Nội dung: III - Các thơng số vệ tinh địa tĩnh Để có vệ tinh địa tĩnh phải có điều kiện: -Vệ tinh phải có chu kỳ bay chu kỳ tự quay xung quanh trục đất, chu kỳ theo thiên văn 23 gi 56 ph 04,1 s 1436 phút -Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh trùng với mặt phẳng xích đạo, nghĩa vệ tinh phải bay quỹ đạo xích đạo trịn bay chiều quay đất Với quỹ đạo địa tĩnh vệ tinh có đặc điểm sau: - Để có chu kỳ bay 1436 phút, theo định luật thứ ba Kepler, bán kính quỹ đạo là: r = (T2μ/4π2)1/3 thay giá trị T = 1436.60 (s); μ = 398.600,6 km3/s2, tính r = 42.164 km - Độ cao bay h = r - Re , Re bán kính đất 6378km, h = 42.164 km 6378 km = 35.786 km - “ Góc nhìn” từ vệ tinh xuống đất, góc hợp hai đường thẳng nối từ tâm vệ tinh tiếp tuyến với mặt đất điểm, hình 1.11 Xét tam giác vng AOS Ta có: sinα = AO/OS = 6378/42.164, suy ra: α = 8o7 2α = 17o4, tương ứng với góc tâm 2φ = 180o - 17o4 = 162o6, φ = 81o3 - Vệ tinh địa tĩnh “nhìn thấy” vĩ độ 81o3 Bắc Nam, với góc ngẩng 0o Như vĩ độ cao 81o3 Bắc Nam khơng “nhìn thấy” vệ tinh địa tĩnh, có nghĩa vùng cực khơng thể thơng tin qua vệ tinh địa tĩnh - Vùng “nhìn thấy” vệ tinh lên mặt đất xác định từ độ dài cung AB 2Re φ(rad) = 2.6378.1.42 = 18090,98 km Chu vi đất 2π.Re = 2.3,14.6378 = 40053,84 km Tỷ 50 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức số độ dài cung AB chu vi đất 45%, diện tích vùng “nhìn thấy” vệ tinh địa tĩnh 45% diện tích bề mặt đất Trong thực tế thơng tin với vệ tinh u cầu góc ngẩng trạm mặt đất phải lớn , thừơng ≥ 5o vùng thực tế thông tin qua vệ tinh địa tĩnh nhỏ 45% diện tích đất Bởi phải có ba vệ tinh địa tĩnh phủ sóng tồn cầu, có vùng hai vệ tinh phủ sóng chồng lấn lên nhau, có nghĩa địa điểm đồng thời thơng tin với hai vệ tinh, cịn vùng cực có vĩ độ khoảng ± 80o trở lên không thông tin qua vệ tinh địa tĩnh, hình o Hình 4: “ Góc nhìn” từ vệ tinh địa tĩnh - Cự ly xa từ vệ tinh đến điểm “nhìn thấy” mặt đất s = r.cosα = 42.164cos8o7 = 41.679 km, tương ứng với góc ngẩng 0o, cự ly ngắn góc ngẩng 90o độ cao bay vệ tinh 35.786 km Thời gian trễ truyền sóng từ trạm mặt đất đến vệ tinh bằng: t = s/c, s cự ly từ trạm mặt đất đến vệ tinh, c vận tốc ánh sáng = 299.792 km/s Khi s lớn thời gian trễ t = 41.679/299.792 = 0,139 s, thời gian trễ ngắn 35.786/299.792 = 0,119 s Khi truyền tín hiệu thoại, thời gian trễ gây ảnh hưởng tới đàm thoại hai chiều Khi người hỏi người trả lời tín hiệu quay trở người hỏi phải đoạn đường bồn lần s, tổng số thời gian trễ tăng lên lần, nghĩa khoảng từ 0,447 s đến 0,556 s Thời gian trễ gây tượng hồi âm, phải có thiết bị đặc biệt để khử hồi âm Bảng 1.1 cho thấy quan hệ số thơng số hình học trạm mặt đất vệ tinh địa tĩnh 51 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Trong đó: Re: bán kính đất; s khoảng cách từ vệ tinh đến trạm mặt đất; r bán kính quỹ đạo vệ tinh; E góc ngẩng góc hợp đường thẳng nối từ trạm mặt đất đến vệ tinh với đường tiếp tuyến vơí mặt đất trạm; β0 góc tâm chằn cung từ trạm mặt đất đến điểm chiếu vệ tinh lên mặt đất; α góc nhìn Bảng 1.1: Quan hệ thông số trạm mặt đất vệ tinh địa tĩnh h α β0 s (độ) (độ) (độ) (km) (s) (dB) 8,700 81,30 41.679 0,139 1,3 8,667 76,33 41.127 0,137 1,2 10 8,567 71,43 40.586 0,135 1,1 15 8,042 66,60 40.061 0,134 1,0 20 8,172 61,83 39.554 0,132 0,9 25 7,880 57,12 39.070 0,130 0,8 30 7,527 52,47 38.612 0,129 0,7 35 7,118 47,88 38.181 0,127 0,6 40 6,654 43,35 37.780 0,126 0,5 45 6,140 38,86 37.412 0,125 0,4 50 5,580 34,42 37.078 0,124 0,3 55 4,977 30,02 36.786 0,123 0,2 60 4.338 25,66 36.520 0,122 0,1 65 3,665 21,33 36.297 0,121 0,1 70 2,966 17,03 36.114 0,120 0,1 75 2,244 12,76 35.971 0,120 0,0 80 1,505 8,49 35.868 0,120 0,0 85 0,755 4,24 35.807 0,119 0,0 90 0,000 0,00 35.786 0,119 0,0 Thời gian Tổn hao 52 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Chỉ cần vệ tinh địa tĩnh phủ sóng tồn cầu hình 1.12 Các thơng số hình học hình 1.13 Hình 5: Vị trí ba vệ tinh địa tĩnh phủ sóng tồn cầu Hình ảnh thực tế: Trung tâm Dự báo Thời tiết trực thuộc Cục Hải dương Khí Hoa Kì sử dụng vệ tinh địa tĩnh: GOES-11, GOES-13, MSG-2, Meteosat-7 MTSAT-2 Ảnh: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio 53 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Hình 6: Các thơng số hình học trạm mặt đất vệ tinh 2.4 Vận tốc vũ trụ (10’) Mục tiêu: Sau hoạt động, HS nêu cơng thức tính tốc độ vũ trụ cấp Phương pháp dạy học: Dạy học giải vấn đề Định hướng phát triển lực: Năng lực tự học tự chủ Hoạt động GV Chúng ta học vật ném xiên lên độ cao rơi trở lại Trái Đất lực hấp dẫn Trái Đất Vậy nghiên cứu xem vận tốc ném xiên lớn vị trí rơi nào? Nếu tiếp tục tăng vận tốc vật đến giá trị vật khơng rơi trở lại mà chuyển động quanh mặt đất Lúc lực hấp dẫn đóng vai trị lực hướng tâm giữ cho vật quay quanh Trái Đất Vật có khối lượng m ném lên từ Mặt Đất độ lớn vận tốc phải để vật trở thành vệ tinh nhân tạo Trái Đất? Gợi ý: Áp dụng định luật II Niutơn cho vật chuyển động quanh Trái Đất Coi vệ tinh chuyển động quỹ đạo trịn lực đóng vai trị lực hướng tâm? - Vận tốc ta tính vận tốc vũ trụ cấp I GV nêu ý nghĩa vận tốc vũ trụ cấp I vI = 7,9 km/s Sau thơng báo vận tốc vũ trụ cấp II, III : Hoạt động HS Nội dung - Lắng nghe ghi IV - Tốc độ vũ trụ nhận Tốc độ cần thiết để phóng vệ tinh lên quỹ đạo quanh Trái Đất mà không trở Trái Đất gọi tốc độ vũ trụ cấp Giả sử m khối lượng Vệ tinh M khối lượng Trái đất =>Lúc lực hấp dẫn đóng vai trò lực hướng tâm cần thiết giữ cho Vệ tinh chuyển động tròn xung quanh Trái đất Theo định luật II Nitơn, ta có: Fhd = m.aht Suy ra: G.mM/R2=mv2/R Hoặc: mg=mv2/R 𝐺𝑀 𝑅 v = 𝑔𝑅 = = −20 6,67.10 24 5,972.10 6378 ⇨ v = 7,9.103 (m/s) Là tốc độ vũ trụ cấp I - Trả lời: Lực hấp dẫn đóng Ký hiệu: vI = 7,9.10 m/s vai trò lực hướng tâm 54 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức vII = 11,2km/s vIII= 16,7km/s Gv nhận xét cố lại học => Tính tốc độ vũ Nếu vận tốc vệ tinh lớn trụ cấp I 7,9.103 m/s vệ tinh có quỹ đạo elip + Với vII = 11,2km/s vận tốc vũ trụ cấp hai Khi đó, vệ tinh trở thành vệ tinh nhân tạo Mặt trời + Với vIII = 16,7km/s vận tốc vũ trụ cấp ba Khi đó, vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo hyperbol thoát khỏi hệ Mặt trời HOẠT ĐỘNG 3: Luyện tập (15’) Mục tiêu: Luyện tập, củng cố nội dung học Nội dung hoạt động: Học sinh làm phiếu tập trắc nghiệm Sản phẩm học tập: Phiếu học tập học sinh Tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm phiếu tập trắc nghiệm: l Chọn công thức Gọi a1, a2 là hai bán trụ lớn quỷ đạo hai hành tinh quay quanh mặt trời T1, T2 là chu kì quay hành tinh thì: A.    =   B.     =     C.    =     D.    =     2. Chọn câu sai      A Mọi hành tinh chuyển động quỹ đạo elip với mặt trời tiêu điểm   B Coi quỹ đạo chuyển động hành tinh gần trịn lực hấp dẫn tác dụng lên hành tinh gây gia tốc hướng tâm C Vận tốc để đưa vệ tinh lên quỹ đạo tròn quanh trái đất tốc độ vũ trụ cấp I D Nếu vận tốc đưa vệ tinh lên quỹ đạo lớn tóc độ vũ trụ cấp vệ tinh xa khỏi trái đất theo quỹ đao parabol 3. Một hành tinh quay quanh mặt trời (khối lượng mặt trời M) theo quỹ đạo coi tròn với bán kính R Chu kì quay T hành tinh tính cơng thức sau đây? (trong G số hấp dẫn) 55 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức A T2 =  B T3 =  C T =    R D T =  4. Một vệ tinh chuyển động tròn quanh tâm trái đất cách tâm 6600km với chu kì T = 89 phút Biết số hấp dẫn G = 6,67.1011 A 5.1020kg B 6.1024kg C 3.1025kg D 8.1026kg   Khối lượng trái đất bao nhiêu? 5. Một vệ tinh đặt quỹ đạo trịn có bán kính nửa bán kính quỹ đạo mặt trăng quay xung quanh trái đất Biết chu kì quay mặt trăng xung quanh trái đất 27,5 ngày Chu kì quay vệ tinh xung quanh trái đất bao lâu? A 5,3 ngày B 6,4 ngày C 8,2 ngày D 9,7 ngày 6. Trái đất quay quanh mặt trời vẽ quỹ đạo gần tròn có ban kính trung bình 150 triệu km Biết khối lượng mặt trời l,97.1030kg Lấy G = 6,67.10-11  lâu? A 3,18107s B 7,5210;S C 2831 0KS D 6,4710’S   Chuyển động trái đất quanh mặt trời bao 7. Cùng gia thiết 6, vận tốc trung bình tâm trái đất bao nhiêu? A 15,3 km/s B 29,6 km/s C 34,8 km/s D 67,5 km/s ĐÁP ÁN   56 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức 1.C 6.A 2.D 7.B 3.A 4.B 5.D   HOẠT ĐỘNG 4: Vận dụng (15’) Mục tiêu: Phương pháp dạy học: Dạy học nêu giải vấn đề Định hướng phát triển lực: Năng lực tự chủ - tự học, lực giải vấn đề GV giao bài: Bài 1: Khoảng cách R1 từ Hoả tinh tới Mặt trời lớn 52% khoảng cách R2 Trái đất Mặt trời Hỏi năm Hoả tinh so với năm Trái đất? Bài 2: Tìm khối lượng MT Mặt trời từ dự kiện Trái đất: khoảng cách từ Mặt trời r= 1,5.1011 m, chu kỳ quay T=365.24.3600≈3,15.107 s Cho số hấp dẫn G=6,67.10-11 Nm2/kg2 Bài 3: Mặt trăng vệ tinh trái đất thiết lập cơng thức tính khối lượng trái đất từ bán kính quỹ đạo (coi trịn) mặt trăng chu kì quay mặt trăng quanh trái đất HS: Đọc kỹ đề giải; kết hợp với hướng dẫn GV Giải Bài 1: Ta có: R1 khoảng cách từ Hoả tinh tới Mặt trời R2 khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trời Theo đề bài, ta lại có: R1 = 52%.R2 + R2 Gọi T1 năm Hoả tinh T2 năm Trái đất Áp dụng định luật III Keple: 𝑎1 𝑇1 = 𝑎2 𝑇2 hay 𝑅1 𝑅2 = 𝑇1 𝑇2 Suy ra: (T1/T2)2 = (1,52R2/R2)3 = (1,52)3 = 3,5 57 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức ⇨ T1 = 1,87T2 Vậy năm Hoả tinh 1,87 năm Trái đất Bài 2: Vì Fhd Mặt trời tác dụng lên Trái đất đóng vai trị lực hướng tâm Nên ta có: Fht = MTĐ.aht G.MTĐ.MT/r2= MTĐ.(4π2r/T2) => 𝑀𝑇 = 4π 𝑟 𝐺𝑇 11 = 4(3,14) (1,5.10 ) −11 6,67.10 = 2.1030 kg (3,15.10 ) Bài 3: Gia tốc hướng tâm mặt trăng quanh trái đất: Theo định luật II niuton: Lực lực hấp dẫn: So sánh (1) (2): KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ 58 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức I Ma trận kiểm tra đánh giá Nội dung Bao gồm mức độ Nhận biết Thông hiểu Vận dụng 1 Vận dụng cao Trường hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn Cường độ trường hấp dẫn TH,VD Ứng dụng cường độ hấp dẫn VD, VDC Thế hấp dẫn hấp dẫn Cường độ trường hấp dẫn Tìm hiểu vũ trụ cấp NB, TH,VD 1 II Đề kiểm tra đánh giá Thời gian: 45 phút Trắc nghiệm (5 điểm) Câu 1: Trái đất chuyển động gần trịn quanh mặt trời vì: A Chuyển động theo qn tính B Mặt Trời Trái Đất trịn C Trái Đất có chuyển động tự quay quanh D Lực hấp dẫn Trái Đất Mặt Trời Câu 2: Phát biểu sau trọng lực sai: A Trọng lực lực hút Trái Đất tác dụng lên vật B Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó C Trọng lực trường hợp riêng lực hấp dẫn D Trọng lực lực hút hai vật Câu 3: Một bóng có khối lượng m nơi có gia tốc g Khối lượng Trái Đất M Kết luận đúng? A Quả bóng hút Trái Đất lực có độ lớn Mg B Quả bóng hút Trái Đất lực có độ lớn mg 59 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức C Trái đất hút bóng lực Mg D Trái Đất hút bóng lực lớn lực mà bóng hút Trái Đất khối lượng Trái Đất lớn Câu 4: Lực hấp dẫn Trái Đất tác dụng lên Mặt Trăng lực hấp dẫn Mặt Trăng tác dụng lên Trái Đất hai lực: A Trực đối C Cùng phương, ngược chiều B Cân D Cùng phương, chiều Câu 5: Nếu bán kính hai cầu đồng chất khoảng cách tâm chúng giảm lần, lực hấp dẫn chúng thay đổi ? A Giảm lần B Giảm 16 lần Câu 6: Điểm đặt trọng lực vào vật là: C Tăng lần D Không thay đổi A Trọng tâm vật B Bề mặt vật Câu 7: Theo thứ tự 1, 2, hình vẽ tương ứng với vận tốc vũ trụ cấp mấy? Quỹ đạo vệ tinh ứng với tốc độ vũ trụ khác A vI, vII, vIII B vII, vI, vIII C vIII, vII, vI Câu 8: Biểu thức gia tốc rơi tự vật là: A B C D Câu 9: Hai tàu thủy, có khối lượng 50000 cách km So sánh lực hấp dẫn chúng với trọng lượng cân có khối lượng 20 g Lấy g=10 m/s2 A Lớn C Bằng 60 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức B Nhỏ D Chưa thể kết luận Câu 10: Một vật nằm mặt đất có gia tốc rơi tự 9,8 m/s2 Biết bán kính Trái Đất 6400km Tìm độ cao vật vị trí có gia tốc rơi tự 8,9 m/s2? A 26500 km B 62500 km C 316 km D 5100 km Câu 11:  Biết khoảng cách trung bình giữa tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng gấp 60 lần bán kính Trái Đất; khối lượng Trái Đất lớn khối lượng Mặt Trăng 81 lần Xét vật M nằm đường thẳng nối tâm Mặt Trăng và tâm Trái Đất mà ở đó lực hấp dẫn của Mặt Trăng và của Trái Đất cân bằng So với bán kính Trái Đất khoảng cách từ M đến tâm Trái Đất gấp    A 56,5 lần B 54 lần C 48 lần D 32 lần Câu 12: Tìm gia tốc rơi tự nơi có độ cao nửa bán kính trái đất Biết gia tốc trọng trường mặt đất g=10 m/s2 A. 40/9 m/s2 B. 30/4 m/s2 C. 6/10 m/s2 D. 30/9 m/s2 Câu 13: Một vật có m = 10kg đặt mặt đáy có trọng lượng 100N Khi đặt nơi cách mặt đất 3R có trọng lượng bao nhiêu? A. 7,56N B. 6,25N C. 4,25N D. 3,65N Câu 14: Mối liên hệ hệ gia tốc trọng trường độ cao h là: 𝑅 𝑅+2ℎ ℎ 𝑅 ( ) B 𝑔 = 𝑔 (1 − ) A 𝑔 = 𝑔0 ℎ 𝑅+ℎ ℎ 𝑅 ( ) D 𝑔 = 𝑔 (2 − ) C 𝑔 = 𝑔0 Đáp án: 1-D, 2-D, 3-B, 4-A, 5-B, 6-A, 7-C, 8-C, 9-B, 10-C, 11-B, 12 – A, 13 – B, 14 - B Tự luận (5 điểm): Câu Một vật mặt đất có trọng lượng N Khi đặt vật điểm cách bề mặt Trái Đất khoảng 2R ( với R bán kính Trái Đất) trọng lượng bao nhiêu? Biết gia tốc rơi tự mặt đất g = 10 m/s2.  Câu Một trạm vũ trụ bay quanh Trái Đất quỹ đạo trịn có bán kính R = 1,5R0, động khơng hoạt động a) Tính vận tốc dài chu kì quay trạm b) Động trạm hoạt động thời gian ngắn để tăng vận tốc lên đến cho trạm chuyển sang quỹ đạo elip Cho khoảng cách đến tâm Trái Đất nhỏ R1 lớn R2, với R2 = 2R1 Tính kì chuyển động trạm quỹ đạo elip chu 61 Tiến trình lịch sử hình thành kiến thức Biết vận tốc vũ trụ cấp I (km/s); bán kính khối lượng Trái Đất R0 = 6400km, M = 24 6.10 kg; bỏ qua lực cản khơng khí Câu Trong cầu chì có bán kính R, người ta kht lỗ hình cầu bán kính R/2 Tìm lực cầu tác dụng lên vật nhỏ m đường nối tâm hai hình cầu, cách tâm hình cầu lớn đoạn d, biết chưa k TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÍ MƠN: LỊCH SỬ VẬT LÍ ………… o0o………… 62