Bài 1 trường hấp dẫn

Giáo viên: Lớp dạy: Ngày soạn: Ngày dạy: Tiết: 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 - Niết biểu thức cường độ trường hấp dẫn (gia tốc trọng trường) đưa nhận xét số trường hợp đặc biệt Năng lực a Năng lực chung - Năng lực tự học nghiên cứu tài liệu - Năng lực trình bày trao đổi thông tin - Năng lực nêu giải vấn đề - Năng lực hoạt động nhóm b Năng lực đặc thù môn học - Nhận biết trường hấp dẫn, viết cơng 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, phạm vi độ cao không lớn lắm, cường độ trường hấp dẫn Trái Đất số Phẩm chất - Có thái độ hứng thú học tập môn 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 Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức Giáo viên: Lớp dạy: - Bài giảng powerpoint kèm hình ảnh video liên quan đến nội dung học - Phiếu học tập 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 lúc này? c Cơng thức tính trọng lượng cịn? d Nêu vài ví dụ chứng tỏ tồn lực hấp dẫn trái đất Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức Giáo viên: Lớp dạy: 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 hâp 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 ta khơng thấy 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 Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức Giáo viên: Lớp dạy: 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 đơi quan trọng vật lí thiên vặn, quan sát quỹ đạo đôi giúp ta xác định khối lượng chúng Nêu cách phân loại đôi? Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức Giáo viên: Lớp dạy: 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 TN tưởng tưởng NIUTON SGK hoàn thành tập sau: Giả sử núi tưởng tượng NIUTON cao 300m, bán kính khối lượng Trái đát 6400km 6.1024kg Hãy xác định: - Gia tốc lực hấp trái đất tác dụng lên viên đạn bắn - So sánh lực hấp dẫn trái đất tác dụng lên vật 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) Đình Fansipan 3,1 Đỉnh Everest 8,8 Học sinh - Ôn lại định luật 2,3 Niuton Công thức trọng lực - SGK, ghi bài, giấy nháp III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình học tập a Mục tiêu: - Kích thích tị mị 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 Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức Giáo viên: Lớp dạy: 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 q may mắn, hồn thành nhiệm vụ nhận q 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 Ông 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 Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức Giáo viên: Lớp dạy: 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 Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức Giáo viên: Lớp dạy: 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 vú 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 Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức Giáo viên: Lớp dạy: 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 yêu cầu tìm hiểu SGK để hoàn thành phiếu học tập số theo nhóm theo kỹ thuật khăn trãi 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: Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức + Giáo viên: Lớp dạy: + + 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: F h d=G m1 m r =6,68.10 −11 3.3 −10 =9,4.1 ( N ) 0, - Trọng lực tác dụng lên vật: P=mg=3.9,8=29,4 N Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức 10 Giáo viên: Lớp dạy: Bước - Lực hấp dẫn hai cầu khác trọng lực hai cầu lực hấp dẫn chúng tương tác cầu phụ thuộc vào khoảng cách khối lượng chúng, trọng lực chúng phụ thuộc vào khối lượng Trái Đất nên độ lớn lực khác - 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 Hoạt động 2.3: Tìm hiểu trường hấp dẫn a Mục tiêu: - Nêu trường hấp dẫn lấy ví dụ cụ thể - Giải thích tồn trường hấp dẫn ví dụ cụ thể b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm hồn thành u cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: III Trường hấp dẫn - Trường hấp dẫn trường lực vật có khối lượng gây xung quanh trường hấp dẫn tác dụng lực hấp dẫn lên vật có khối lượng đặt d Tổ chức thực Bước Nội dung bước thực Bước - Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ: cho học sinh xem video hình vẽ có SGK: Hình 7,8,9 Video tượng thủy triều yêu cầu học sinh hoàn thành Phiếu học tập số theo nhóm Bước - Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm 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 3: Câu 1: Trường hấp dẫn trường lực vật có khối lượng gây xung quanh Câu 2: Hình 1.7 SGK Người rơi xuống Trái Đất chứng tỏ tồn lại lực hấp dẫn Trái Đất tác dụng lên người Hình 1.8 SGK tương tự Hình 1.7 SGK lực hấp dẫn Trái Đất tác dụng lên trạm làm chúng chuyển động quanh Trái Đất Hình 1.9 tâm ngân hà có khối lượng lớn, hút hệ Mặt Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức 11 Giáo viên: Lớp dạy: Trời quay quanh  Các tượng chứng tỏ vật có khối lượng Trái Đất, tâm Ngân Hà hút vật có khối lượng khác quanh nó, tạo trường hấp dẫn, điện trường quanh điện tích, từ trường quanh nam châm, quanh dây dẫn điện Câu 3: Nước bao quanh Trái Đất, trường hấp dẫn Trái Đất gây lực hấp dẫn giữ chúng Phần nước phía Mặt Trời chịu tác động trường hấp dẫn Mặt Trời gây ra, tác dụng lực hấp dẫn hút lớp nước phía phía Mặt Trời nên tạo nên tượng thủy triều lên, xuống Trái Đất tự quay quanh nó, hướng vùng khác phía Mặt Trời + Khi Mặt trăng vào khoảng khơng Trái Đất Mặt Trời, lớp nước Trái Đất chịu tác dụng trường hấp dẫn Mặt Trăng, tiếp tục làm lớp nước dâng cao hơn, gây nên triều cường + Khi Mặt Trăng thượng huyền hạ huyền, Mặt Trời Mặt Trăng cách 90° nhìn từ Trái Đất lực thủy triều mặt trời triệt tiêu phần lực thủy triều mặt trăng Tại điểm chu kỳ trăng, phạm vi thủy triều mức tối thiểu; gọi triều hay triều thấp Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức 12 Giáo viên: Lớp dạy:  Tác động thủy triều: + Có hại: Triều cường lên cao gây ngập úng - Thủy triều đỏ (được biết trượng "nước nở hoa"), làm cho sinh vật nước chết hàng loạt - Mỗi lần thủy triều lấn vào đất liền trôi nhiều đất - Có thủy triều lớn lấn vào đất liền gây an tồn cho cư dân ven biển + Có lợi: - Thuận tiện cho việc đánh, bắt cá - Cung cấp nước, phát triển thủy điện, thủy lợi - Phát triển giao thông vận tải - Dẫn nước vào ruộng làm muối Câu 4: Cách phân loại đôi Một đôi tạo thành từ hệ thống gồm hai chuyển động quỹ đạo khối tâm hai Việc quan sát quỹ đạo đôi xác định khối lượng chúng Khối lượng nhiều đơn xác định cách ngoại suy từ đơi Các đơi phân thành bốn kiểu dựa tính chất quan sát chúng gồm: + đôi thị giác, + đôi quang phổ, + đổi che nhau, Kế hoạch dạy Chuyên đề Vật lý 11 Kết nối tri thức 13 Giáo viên: Lớp dạy: + đổi dao động Hoặc phân loại thành ba kiểu dựa khoảng cách sao, so với kích thước chúng gồm: + đôi tách rời, + đôi bán tách rời, + đôi tiếp xúc - 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 Bước Hoạt động 2.4: Tìm hiểu chuyển động vật trường hấp dẫn Trái đất a Mục tiêu: - Nêu lực hấp dẫn Trái đất lấy ví dụ lực hấp dẫn Trái đất - 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, phạm vi độ cao không lớn lắm, cường độ trường hấp dẫn Trái Đất số b Nội dung: Học sinh thực nhiệm vụ hoàn thành yêu cầu dựa gợi ý giáo viên c Sản phẩm: IV Chuyển động vật trường hấp dẫn Trái đất - Mọi vật rơi bề mặt trái đất phạm vi khơng P q rộng chịu gia tốc trọng trường nhau: g=G M TD ( h+ R )2 K Do h