Bài 1 trường hấp dẫn new

Ngày soạn: Ngày dạy: CHUYÊN ĐỀ 1: TRƯỜNG HẤP DẪN BÀI 1: TRƯỜNG HẤP DẪN I MỤC TIÊU Kiến thức - Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn viết công thức biểu diễn lực hấp dẫn tác dụng lên vật - Nêu trường hấp dẫn lấy ví dụ cụ thể - Giải thích tồn trường hấp dẫn ví dụ cụ thể - Nêu lực hấp dẫn Trái đất lấy ví dụ lực hấp dẫn Trái đất - Nêu định nghĩa cường độ trường hấp dẫn - Từ định luật hấp dẫn định nghĩa cường độ trường hấp dẫn, rút phương trình g = GM/r2 cho trường hợp đơn giản - Vận dụng phương trình g = GM/r để đánh giá số tượng đơn giản trường hấp dẫn – Nêu vị trí gần bề mặt Trái Đất, phạm vi độ cao không lớn lắm, g số - Viết biểu thức cường độ trường hấp dẫn (gia tốc trọng trường) đưa nhận xét số trường hợp đặc biệt - Viết biểu thức công trọng lực, hấp dẫn hấp dẫn - Hiểu chuyển động vệ tinh địa tĩnh - Thảo luận ( qua hình ảnh, tài liệu đa phương tiện) để nêu định nghĩa hấp dẫn điểm trường hấp dẫn   Gm r trường hợp đơn giản - Vận dụng phương trình - Giải thích sơ lược chuyển động vệ tinh địa tĩnh, rút cơng thức tính vận tốc vũ trụ cấp I Năng lực a Năng lực chung - Năng lực tự học nghiên cứu tài liệu - Năng lực trình bày trao đổi thơng tin - Năng lực nêu giải vấn đề - Năng lực hoạt động nhóm b Năng lực đặc thù mơn học - Nhận biết trường hấp dẫn, viết công thức tính biểu diễn lực hấp dẫn hai chất điểm - Vận dụng cơng thức tính lực hấp dẫn để làm tập liên quan - Sử dựng kiến thức liên quan đến trường hấp hấp dẫn để giải thích tượng liên quan thực tế - Xây dựng cơng thức tính cường độ trường hấp dẫn (gia tốc rơi tự g) giải thích phụ thuộc g vào độ cao - Chứng tỏ được, vị trí gần bề mặt Trái Đất cường độ trường hấp dẫn Trái Đất số -Vận dụng cơng thức tính cơng trọng lực, hấp dẫn hấp dẫn để làm tập liên quan Phẩm chất - Có thái độ hứng thú học tập mơn Vật lý - Có u thích tìm hiểu liên hệ tượng thực tế liên quan - Có tác phong làm việc nhà khoa học - Có thái độ khách quan trung thực, nghiêm túc học tập II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Giáo viên - Bài giảng Powerpoint kèm hình ảnh video liên quan đến nội dung học - Phiếu học tập: Trường hấp dẫn PHIẾU HỌC TẬP SỐ a Để ném tay qua vịng người ném phải ném ngang hay ném xiên còn? b Kể tên lực tác dụng lên cịn lúc này? c Cơng thức tính trọng lượng cịn? d Nêu vài ví dụ chứng tỏ tồn lực hấp dẫn trái đất PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu 1: Khi thả viên đá rơi, viên đá ln rơi phía mặt đất? Nêu đặc điểm lực kéo viên đá phía mặt đất? Câu 2: Lực hấp dẫn gì? Sự đời định luật vạn vật hấp dẫn? Câu 3: Biểu thức tính lực hấp dẫn nói rõ đại lượng có biểu thức đó? Điều kiện để áp dụng biểu thức? Nêu cách biểu diễn lực hấp dẫn hai chất điểm Câu 4: Biểu diễn lực hấp dẫn Trái đất bóng trường hợp bóng vị trí khác hình 1.5? Nêu nhận xét độ lớn, phương, chiều lực đó? Câu 5: Biểu diễn lực hấp dẫn táo rơi xuống mặt đất Trái đất Tại khơng thấy Trái đất rơi phía táo? Nêu cách xác định lực hấp dẫn táo biết khối lượng chúng mà không dùng cơng thức tính lực hấp dẫn học trên? Câu 6: Tính lực hấp dẫn hai cầu giống nhau, khối lượng cầu 3kg, bán kính 10cm, tâm hai cầu đặt cách 80cm So sánh lực hấp dẫn hai cầu với trọng lực chúng? Tại hai lực lại có độ lớn khác PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu 1: Trường hấp dẫn gì? Câu 2: Dựa vào tượng đây, chứng tỏ vật có khối lượng gây xung quanh trường hấp dẫn? Câu 3: Nêu giải thích tượng triều cường triều thấp Hiện tượng ảnh hưởng đến đời sống người nào? Câu 4: Sao đôi quan trọng vật lí thiên văn, quan sát quỹ đạo đôi giúp ta xác định khối lượng chúng Nêu cách phân loại đôi? PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu 1: Chứng tỏ rằng, vật khối lượng m rơi tự từ độ cao h so với trái đất gia tốc rơi tự là: g= G M TD ( h+ R )2 P (¿) - Từ biểu thức (*) chứng tỏ rằng, vị trí gần bề mặt Trái đất phạm vi khơng lớn g số Tính giá trị g K M Câu 2: Đọc thí nghiệm tưởng tượng Niu-tơn SGK hoàn thành tập sau: Giả sử núi tưởng tượng Niu-tơn có độ cao 300m, bán kính khối lượng Trái đất 6400km 6.1024kg Hãy xác định: a Gia tốc lực hấp trái đất gây cho viên đạn bắn b So sánh lực hấp dẫn trái đất tác dụng lên viên đạn lực hướng tâm viên đạn chuyển động trịn Câu 3: Tính gia tốc rơi tự vật rơi độ cao khác bảng sau: Vị trí rơi Độ cao so với mặt nước biển (km) Gia tốc rơi tự (m/s2) Đỉnh Fansipan 3,1 Đỉnh Everest 8,8 + Phiếu học tập: Thế hấp dẫn hấp dẫn PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Nêu khái niệm đặc điểm công trọng lực Thế lực thế? PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nêu khái niệm đặc điểm hấp dẫn So sánh hấp dẫn táo Trái Đất hấp dẫn Trái Đất táo Học sinh - Ôn lại định luật 2,3 Niu-tơn Cơng thức trọng lực - Ơn lại kiến thức trường hấp dẫn - Trường hấp dẫn, lực hấp dẫn - Tìm hiểu số vệ tinh Việt Nam - SGK, ghi bài, giấy nháp III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình học tập a Mục tiêu: - Kích thích tò mò nhận biết tầm quan trọng lực hấp dẫn vật b Nội dung: HS tham gia trò chơi “Hộp quà may mắn ” tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c Sản phẩm: Nhận thức vấn đề cần nghiên cứu HS d Tổ chức thực Bước Nội dung bước thực Bước - GV yêu cầu HS tham gia trò chơi “Hộp quà may mắn” - GV phổ biến luật chơi: + Mỗi HS nhóm chọn cho hộp quà may mắn, hoàn thành nhiệm vụ nhận quà tương ứng + Trả lời sai bạn khác có dành quyền trả lời, nhận phần quà + Thời gian suy nghĩ câu 10s Nội dung câu hỏi đáp án trò chơi Hộp quà may mắn Câu 1: “Trái Đất trung tâm vũ trụ, Mặt trời hành tinh khác quay xung quanh Trái Đất” Quan điểm hay sai? Trả lời: SAI Trái Đất hành tinh quay xung quanh Mặt Trời Câu 2: Trong giai thoại táo Newton Tại táo rụng lại bị rơi xuống mặt đất? Trả lời: Do chịu tác dụng trọng lực (lực hút Trái Đất) Câu 3: Ai mệnh danh cha đẻ học Vật lí, nghiên cứu liên quan đến chuyển động hành tinh Mặt Trăng, đặc biệt nghiên cứu Lực tác dụng giữ cho Mặt Trăng chuyển động xung quanh Trái Đất? Trả lời: Isac newton Câu 4: Nhà khoa học bị thiêu sống tuyên truyền thuyết nhật tâm (Mặt Trời trung tâm vũ trụ) ai? Trả lời: Giordano Bruno, người Ý (1548–1600), trái ngược với lời dạy nhà thờ vũ trụ lấy Trái đất làm trung tâm Ơng tin vào vũ trụ vơ tận Khi Tịa án Dị giáo u cầu khơi phục lại niềm tin mình, Bruno từ chối Ơng bị tra thiêu sống niềm tin thẳng thắn - Sau GV đưa tình mở đầu tạo hứng thú cho HS: cho học sinh xem video chuyển động hành tinh hệ mặt trời trả lời câu hỏi: Nhận xét quỹ đạo chuyển động hành tinh dự đốn ngun nhân để trì chuyển động Bước Bước Bước - Học sinh xem video định hướng nhiệm vụ học tập - GV hỗ trợ cho HS trình hoạt động Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm nhận xét: Quỹ đạo chuyển động hành tinh quỹ đạo gần tròn Nguyên nhân để trì chuyển động lực hút Mặt trời - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sửa lỗi câu trả lời nhóm đại diện - Giáo viên tổng kết đánh giá kết thực nhiệm vụ học tập học sinh - Giáo viên nêu vấn đề vào mới: Để tìm hiểu rõ loại lực này, ta qua học hôm nay: Bài 1: TRƯỜNG HẤP DẪN Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu lực hấp dẫn trái đất a Mục tiêu: - Nêu lực hấp dẫn trái đất lấy ví dụ lực hấp dẫn trái đất b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ hoàn thành yêu cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: I Lực hấp dẫn trái đất - Trọng lực tác dụng lên vật lực hấp dẫn Trái đất vật, có điểm đặt trọng tâm vật - Trọng lượng vật có độ lớn lực hút trái đất tác dụng lên vật - Mọi vật rơi bề mặt trái đất chịu tác dụng trọng lực rơi tự d Tổ chức thực Bước Nội dung bước thực Bước - Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Cho học sinh xem video trò chơi ném cịn hồn thành phiếu học tập số Bước - Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm đơi hồn thành nội dung phiếu học tập số - GV hỗ trợ cho HS trình hoạt động Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày câu hỏi Đáp án phiếu học tập 1: - Để ném cịn qua vịng trịn người ném phải ném xiên cịn - Trong q trình cịn rơi, bỏ qua lực cản khơng khí chịu tác dụng trọng lực P = m.g - Ví dụ: vệ tinh nhân tạo bay trịn quanh trái đất chịu lực hấp dẫn trái đất - Học sinh nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sửa lỗi câu trả lời nhóm đại diện Bước - Giáo viên tổng kết đánh giá kết thực nhiệm vụ học tập học sinh Hoạt động 2.2: Tìm hiều Lực hấp dẫn a Mục tiêu: - Biết lực hấp dẫn gì? - Nêu cơng thức tính lực hấp dẫn biểu diễn lực hấp dẫn hai chất điểm b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm dựa kỹ thuật khăn trãi bàn hoàn thành yêu cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: II Lực hấp dẫn - Định nghĩa lực hấp dẫn: Mọi vật vũ trụ hút lực, lực gọi lực hấp dẫn - Lực hấp dẫn hai chất điểm tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng - Cơng thức tính lực hấp dẫn hai chất điểm có khối lượng m 1, m2 đặt cách khoảng r: F h d=G m1 m r2 Trong đó: + Fhd: lực hấp dẫn hai chất điểm (N) + G = 6,68.10-11Nm2/kg2 số hấp dẫn + m1, m2 khối lượng vật (kg) + r: Khoảng cách hai chất điểm (m) d Tổ chức thực Bước Nội dung bước thực Bước - Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: Giáo viên cho học sinh xem video ném viên bi Sau yêu cầu HS trả lời câu hỏi: + Tại viên bi lại rơi phía mặt đất? + Nêu đặc điểm lực hút viên bi phía mặt đất? Sau học sinh trả lời Gv u cầu tìm hiểu SGK để hồn thành phiếu học tập số theo nhóm theo kỹ thuật khăn trải bàn mà GV hướng dẫn Bước - Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm dựa kỹ thuật khăn trãi bàn hoàn thành nội dung phiếu học tập số - GV hỗ trợ cho HS trình hoạt động Bước Báo cáo kết thảo luận - Đại diện nhóm trình bày câu hỏi Đáp án phiếu học tập Câu 1: Viên đá ln rơi phía mặt đất có lực hấp dẫn Trái Đất tác dụng lên vật + Do viên đá chịu tác dụng lực rơi có vận tốc ban đầu nên hướng lực trùng với hướng gia tốc trùng với hướng vật tốc rơi tự + Lực hướng vào tâm Trái Đất, có phương thẳng đứng, có độ lớn trọng lực tác dụng lên viên đá Câu 2: - Lực hấp dẫn: Mọi vật vũ trụ hút lực, lực gọi lực hấp dẫn - Định luật vạn vật hấp dẫn đời nhà bác học Newton ngồi vườn bị táo rơi trúng đầu nghĩ Từ đó, ơng rút vật vũ trụ hút với lực gọi lực hấp dẫn Câu 3: - Lực hấp dẫn hai chất điểm tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng - Cơng thức tính lực hấp dẫn hai chất điểm có khối + + lượng m1, m2 đặt cách khoảng r: F h d=G + m1 m r2 - Trong đó: Fhd: lực hấp dẫn hai chất điểm (N) G = 6,68.10-11Nm2/kg2 số hấp dẫn m1, m2 khối lượng vật (kg) r: Khoảng cách hai chất điểm (m) - Điều kiện để áp dụng công thức vật có dạng hình cầu đồng chất xem chất điểm Câu 4: Lực tác dụng lên bóng vị trí khác có độ lớn, phương trùng với bán kính Trái đất vị trí bóng, chiều hướng vào tâm Trái đất Câu 5: + Lực hấp dẫn tác dụng lên tảo rơi trọng lực Trái Đất tác dụng lên táo + Do Trái Đất có khối lượng lớn, nên gia tốc lực hấp dẫn táo tác dụng lên Trái Đất vô nhỏ, ta không cảm thấy Trái đất chuyển động + Biểu thức lực hấp dẫn Trái Đất táo lực hấp dẫn táo Trái Đất trọng lực táo: P = mg Trong đó: + m khối lượng táo, đơn vị kg; + g gia tốc rơi tự có độ lớn 9,8 m/s Câu 6: Lực hấp dẫn hai cầu là: 10 Chiến thắng quân Nam Hán sông Bạch Đằng Ngô Quyền vào năm 938 (Nhờ tượng thủy triều) Nội dung câu hỏi trò chơi Câu 1: Hiện tượng thủy triều xảy nguyên nhân sau đây: A chuyển động dòng chất lưu B chuyển động quay trái đất C lực hấp dẫn mặt trăng mặt trời D hai nguyên nhân B C Câu 2: Đưa vật lên cao, lực hấp dẫn trái đất lên vật nào: A tăng theo độ cao h B giảm theo độ cao h C giảm theo tỉ lệ bình phương với độ cao h D giảm tỉ lệ nghịch với bình phương tổng độ cao h bán kính R trái đất Câu 3: Lực hút hai vật tăng lên gấp đôi khi: A hai vật thay vật có khối lượng gấp đơi B vật thay vật có khối lượng lơn trở lên C khoảng cách hai vật giảm nửa D khoảng cách hai vật tăng lên gấp đôi Câu Biểu thức sau cho phép tính lực hấp dẫn hai chất điểm có khối lượng m m2 cách khoảng r? A FHD G m1m2 r2 FHD G m1  m2 r2 B FHD G m1m2 2r FHD G m1m2 r2 C D Câu Điều sau sai nói trọng lực? A Trọng lực xác định biểu thức P = mg B Trọng lực tác dụng lên vật thay đổi theo vị trí vật trái đất C Trọng lực tác dụng lên vật tỉ lệ nghịch với khối lượng chúng D Trọng lực lực hút trái đất tác dụng lên vật Câu 6: Hàng ngày ta không cảm nhận lực hấp dẫn ta với vật xung quanh bàn, ghế, tủ A Khơng có lực hấp dẫn vật xung quanh tác dụng lên B Các lực hấp dẫn vật xung quanh tác dụng lên tự cân lẫn 17 C Lực hấp dẫn ta với vật xung quanh nhỏ D Chúng ta không tác dụng lên vật xung quanh lực hấp dẫn Câu Biểu thức sau cho phép xác định khối lượng Trái Đất? gR M G A Bước Bước Bước R2 M gG B M g R2 G M gR G2 C D Câu Điều sau nói lực hấp dẫn? A Mọi vật hút nhau, lực hút gọi lực hấp dẫn B Lực hấp dẫn liên quan đến khối lượng vật C Lực hấp dẫn tuân theo định luật vạn vật hấp dẫn D Các phát biểu A, B C Câu 9: Cho biết khối lượng Trái Đất M = 6.10 24kg; khối lượng đá m = 2,3kg; gia tốc rơi tự g = 9,81m/s2 Hòn đá hút Trái Đất lực A 58,860N B 58,860.1024N C 22,563.1024N D 22,563N - Học sinh thực nhiệm vụ cá nhân - GV hỗ trợ cho HS trình hoạt động Báo cáo kết thảo luận - Đại diện cá nhân trả lời câu hỏi - Học sinh khác thảo luận, nhận xét, bổ sung sửa lỗi câu trả lời bạn - Giáo viên tổng kết đánh giá kết thực nhiệm vụ học tập học sinh nhấn ô nhận quà để trao quà cho bạn HS Hoạt động 4: Vận dụng a Mục tiêu: - Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tịi mở rộng kiến thức học tương tác với cộng đồng Tùy theo lực mà em thực mức độ khác b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ nhà theo nhóm cá nhân c Sản phẩm: Bài tự làm vào ghi HS d Tổ chức thực hiện: Nội dung - Làm tập SGK 1: - Vận dụng cơng thức học Hãy lập cơng thức tính Vận dụng tính khối lượng trái đất kiến thức - Tìm hiểu kiện lịch sử: “Chiến thắng quân Nam Hán sông Bạch Đằng Ngô Quyền vào năm 938” hơm sau thuyết trình diễn kịch Nội dung - Ôn lại kiến thức nội dung học để chuẩn bị cho tiết 18 2: Chuẩn bị cho tiết sau BÀI 2: CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG HẤP DẪN IV.3.1 Nội dung 1: Tìm hiểu khái niệm cường độ trường hấp dẫn a) Mục tiêu: Phát biểu khái niệm cường độ trường hấp dẫn b) Nội dung: Từ công thức lực hấp dẫn thấy tỉ số Fhd/m không phụ thuộc vào việc đặt vật có khối lượng m điểm A, mà phụ thuộc vào khối lượng M vật gây trường hấp dẫn 19 điểm A, gọi cường độ trường hấp dẫn vật có khối lượng M gây điểm A, kí hiệu véc tơ g c) Tổ chức thực hiện: STT Hoạt động Nội dung Chuyển giao nhiệm vụ Thực nhiệm vụ HS nhận nhiệm vụ: Tìm hiểu khái niệm cường độ trường hấp dẫn Báo cáo, thảo luận Các nhóm đưa báo cáo thảo luận Giáo viên điều hướng học sinh tới kết luận GV định hướng học sinh trình bày nội dung Khái niệm: Cường độ trường hấp dẫn đại lượng đặc trưng cho trường hấp dẫn phương diện tác dụng lực lên vật có khối  lượng đặt trường hấp dẫn Kí hiệu g HS thực lên phương án thực dự án: Tìm hiểu nhiệm vụ Phân công nhiệm vụ thành viên nhóm Lên thời gian hồn thành nhiệm vụ cụ thể, báo cáo tiến độ kết thực Các nhóm nhỏ trao đổi kết thảo luận với để đến kết luận chung Kết luận nhận định hợp thức hóa kiến thức IV.3.2 Nội dung 2: Tìm hiểu cường độ trường hấp dẫn a) Mục tiêu: Thiết lập biểu thức xác định cường độ trường hấp dẫn điểm vẽ đường sức trường hấp dẫn vật gây b) Nội dung: Thiết lập biểu thức xác định cường độ trường hấp dẫn điểm từ việc sử dụng biểu thức lực hấp dẫn Mơ tả hình học trường hấp dẫn đường sức c) Tổ chức thực hiện: Nhiệm vụ 1: Tìm biểu thức cường độ trường hấp dẫn STT Hoạt động Nội dung Chuyển giao nhiệm vụ Thực nhiệm vụ Báo cáo, thảo luận - Từ biểu thức (2.1) (2.2) xác định giá trị cường độ hấp Fhd dẫn vật M gây A cách M khoảng r: g = m - Sau học sinh trả lời câu hỏi: Tính tỉ số cường độ trường hấp dẫn Trái Đất gây điểm tâm Mặt Trăng cường độ trường hấp dẫn Mặt Trăng gây điểm tâm Trái Đất Biết bán kính Trái Đất 3,67 lần bán kính Mặt Trăng Giải thích lực hấp dẫn Trái Đất Mặt Trăng lực hấp dẫn Mặt Trăng Trái Đất tỉ số lại khác Học sinh thực nhiệm vụ học tập theo cá nhân, thảo luận nhóm rút được: Fhd GM  r g= m (2.3) Đại diện học sinh báo cáo kết việc xác định cường độ GM g r trường hấp dẫn (2.4) Đại diện học sinh báo cáo kết quả: RTĐ = 3,67RMT; MT Đ=81,3MMT Cường độ trường hấp dẫn Trái đất gây tâm Mặt trăng 20