Bài 40 : Các định luật Kê-ple - Chuyển động của vệ tinh

Ngày soạn : Địa điểm thực tập : Thời gian thực tập : BÀI 40: CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH I. MỤC TIÊU: * Kiến thức:  Hiểu đúng hệ nhật tâm  Nắm được ba định luật Kê-ple và xây dựng được định luật Kê-ple III.  Nắm được các tốc độ của vũ trụ và sự chuyển động của các vệ tinh ứng với các vận tốc vũ trụ khác nhau. * Kỹ năng:  Giải thích được một số hiện tượng vật lý liên quan.  Vận dụng được ba định luật Kê-ple để giải toán. II. CHUẨN BỊ: * Học sinh:  Ôn lại định luật II Niu-tơn, biểu thức tính gia tốc hướng tâm của vật chuyển động tròn đều.  Ôn lại bài định luật vạn vật hấp dẫn. * Giáo viên:  Bài giảng powerpoint với các hình vẽ minh họa và hình ảnh một số hành tinh trong hệ mặt trời.  Phiếu học tập: Câu 1: Cho hai vật m 1 , m 2 chuyển động tròn quanh quả cầu có khối lượng M với bán kính lần lượt là r 1 và r 2. Đặt cả hệ thống trong chân không. Tìm: a) Lực tác dụng lên vật. b) Gia tốc hướng tâm của hai vật c) Mối liên hệ giữa bán kính và chu kì của hai vật trên. Câu 2: Mộc Tinh và Trái Đất cách Mặt Trời lần lượt là R 1 và R 2 . Cho R 2 /R 1 =0,192. Hỏi thời gian 1 năm trên mộc tinh bằng bao nhiêu năm trên Trái Đất. Trong khoảng 1 năm của hành tinh đó, hành tinh quay được mấy vòng quanh Mặt Trời. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC: * Hoạt động 1: Ổn định tổ chức, ôn lại kiến thức cũ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Yêu cầu cả lớp trật tự, lớp trưởng báo cáo sĩ số lớp. - Đặt câu hỏi:  Câu 1: Phát biểu định luật II Niu-tơn, viết biểu thức định luật. Biểu thực tính gia tốc hướng tâm khi một vật chuyển động tròn đều là gì?  Câu 2: Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn, viết biểu thức của định luật. - Lớp trưởng đứng lên báo cáo sĩ số lớp. - Trả bài: → Phát biểu: Gia tốc của một vật tỉ lệ thuận với lực tác dụng và tỉ lệ nghịch với khối lượng của nó. Biểu thức: m F a   = Biểu thức tính gia tốc hướng tâm: R v a ht 2 = → Phát biểu: Lực hấp dẫn của hai vật (coi như chất điểm) có độ lớn tỉ lệ thuận với tích của hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Biểu thức: 2 R mM GF hd = * Hoạt động 2: Giới thiệu sơ lược về thái dương hệ, đặt vấn đề cho bài học.Và tìm hiểu thuyết nhật tâm của Cô-péc-níc. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Lần lượt chiếu slide về thái dương hệ và hình ảnh của các hành tinh trong hệ mặt trời. - Chiếu slide đặt vấn đề.  Mặt trời chuyển động hay đứng yên?  Trái đất và các hành tinh chuyển động như thế nào? Và sự chuyện động đó có quy luật nào hay không? - Dẫn dắt: Để trả lời được các câu hỏi này chúng ta đi vào bài mới, bài: “CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE. CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH” - Đặt câu hỏi:  Hằng ngày chúng ta thấy mặt ở hướng nào và lặn ở hướng nào?  Như vậy, có phải Trái Đất đứng yên, còn Mặt Trời chuyển động xung quanh nó không?  Nếu không thì như thế nào mới đúng? - Quan sát. → Hằng ngày chúng ta thấy mặt trời mọc ở hướng Đông và lặn ở hướng Tây. → Không → Lấy mặt trời làm tâm và Trái Đất  Nếu như Trái Đất quay xung quanh mặt trời thì tại sao chúng ta lại thấy hiện tượng Mặt Trời mọc ở đằng đông và lặn ở đằng tây?  Trái Đất chuyển động xung quanh Mặt Trời, vậy các hành tinh khác trong hệ Mặt Trời thì chuyển động như thế nào? Chúng ta hãy xem lại quỹ đạo chuyển động của các hành tinh → chiếu slide.  Như vậy không chỉ Trái Đất mà tất cả các hành tinh đều chuyển động xung quanh Mặt Trời và Mặt Trời chính là trung tâm của vũ trụ → Đây cũng chính là nội dung của một thuyết do nhà bác học Cô-péc-nic tìm ra vào năm 1543, đó là thuyết nhật tâm. - Trước khi thuyết nhật tâm của Cô-péc- cíc ra đời. Do thường ngày, người ta thấy Mặt Trời mọc ở đằng đông và lặn ở đằng tây, nên người ta nghĩ Trái Đất mới chính là trung tâm của vũ trụ, Mặt Trời và các hành tinh khác chuyển động xung quanh Trái Đất. Đây cũng chính là nội dung của thuyết địa tâm của Galile. - Như vậy thuyết địa tâm có đúng không? - Thuyết nào mới đúng? - Vậy có phải thuyết nhật tâm là hoàn toàn đúng hay không? → Thuyết nhật tâm chỉ đúng trong thời đại của Cô-péc-níc. Vì: theo những nghiên cứu gần đây thì, trên thực tế, trong không gian bao la không phải chỉ có một Mặt Trời, mà có vô số Mặt Trời như vậy, mỗi Mặt Trời mang trên mình nó các hành tinh cùng chuyển động. Nghĩa là vũ trụ luôn luôn chuyển động, và không hề có nơi nào được gọi là trung tâm. - Kết luận: Trong thái dương hệ, Mặt Trời được lấy làm tâm, Trái Đất và các hành tinh khác chuyển động xung quanh Mặt Trời quay xung quanh Mặt Trời. → Thực tế Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời. Nhưng vì Trái Đất tự quay quanh mình nó nên đứng trên Trái Đất sẽ thấy hiện tượng như vậy. → Xem slide. Trả lời: Ngoài Trái Đất, các hành tinh khác đều chuyển động xung quanh Mặt Trời. → Phát biểu thuyết nhật tâm: “Mặt trời là trung tâm của vũ trụ, Trái Đất và các hành tinh khác quay xung quanh Mặt Trời” → Không đúng. → Thuyết địa tâm. → Học sinh suy nghĩ. * Hoạt động 3:Tìm hiểu định luật Kê-ple I và II Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Đặt vấn đề:  Nếu như Mặt Trời là trung tâm của vũ trụ và tất cả các hành tinh đều chuyển động xung quanh nó thì sự chuyển động của các hành tinh này như thế nào? Có tuân theo quy luật nào hay không?  Chiếu slide mô phỏng chuyển động của một hành tinh xung quanh Mặ Trời.  Vậy quỹ đạo chuyển động của nó là gì? → elip : Đây chính là nội dung của định luật Kê-ple I. → Chiếu slide. Chú ý: Quỹ đạo của các hành tinh nói chung là quỹ đạo elip nhưng phần lớn gần đúng là đường tròn, trừ Thủy Tinh và Diêm Vương Tinh. Khi coi quỹ đạo chuyển động của các hành tinh gần đúng là đường tròn thì ta có thể sử dụng các công thức lien quan đến chuyển động tròn đều để giải các bài toán  Chiếu slide và giới thiệu định luật Kê-ple II  Hỏi: Qua định luật em hãy cho biết vận tốc của các hành tinh khi đi gần Mặt Trời như thế nào so với vận tốc của nó khi ở xa Mặt Trời? → elip → Phát biểu: “Mọi hành tinh đều chuyển động theo quỹ đạo elip mà Mặt Trời là tiêu điểm. → Phát biểu: “Đoạn thẳng nối Mặt Trời và một hành tinh bất kì quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau”. → Các hành tinh khi đi gần Mặt Trời sẽ có vận tốc lớn hơn vận tốc khi chúng ở xa Mặt Trời. * Hoạt động 4: Tìm hiểu định luật Kê-ple III. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Thực hiện yêu cầu 1 trong phiếu học tập: … Gợi ý: Các vật chịu tác dụng của những lực nào? Mối liên hệ giữa lực và gia tốc được thể hiện qua biểu thức nào? → Gọi T 1 , T 2 lần lượt là chu kỳ quay của quả cầu m 1 và m 2 . Lực chịu tác dụng của ba lực: P  , N  , hd F  Nhưng trọng lực và phản lực đã triệt tiêu nhau nên lực gây nên sự chuyển động tròn chỉ còn là lực hướng tâm. 2 1 1 1 r Mm GF ht = ; 2 2 2 2 r Mm GF ht = Gia tốc hướng tâm của hai vật: 1 11 2 1 1 4 r Tr v a ht π == ; 2 22 2 2 4 2 r Tr v a ht π == - Tương tự xét cho trường hợp hai hành tinh quay xung mặt trời. → Chiếu slide các bước làm. - Tổng quát cho các hành tinh: 3 3 2 2 3 2 2 1 3 1 k k T r T r T r === → Đây chính là nội dụng của định luật Kê-ple III. → Phát biểu định luật Kê-ple III. Áp dụng định luật II Niu tơn ta có: 111 ht amF   = ; 222 ht amF   = Chọn chiều dương là chiều hướng về tâm. Chiếu các phương trình lên chiều dương đã chọn, lập tỉ số, thay các dữ kiện vào ta sẽ được kết quả: 2 2 3 2 2 1 3 1 T r T r = - Phát biểu: “ Tỉ số lập phương bán trục lớn và bình phương chu kì quay là giống nhau cho mọi hành tinh quay quanh Mặt Trời” * Hoạt động 5:Bài tập áp dụng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Yêu cầu học sinh thực hiện yêu cầu 2 trong phiếu học tập. → Gọi T 1 là năm trên Mộc Tinh. T 2 là năm trên Hỏa Tinh Áp dụng định luật Kê-ple 3 ta được: T 2 = 11,89 năm Trong khoảng thời gian một năm đó, mộc tinh quanh được 1 vòng quanh Trái Đất. * Hoạt động 6: Tìm hiểu vệ tinh nhân tạo, tốc độ vũ trụ. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Vệ tinh tự nhiên là gì? Ví dụ. - Vệ tinh nhân tạo là gì? Ví dụ. - Đối với các vệ tinh nhân tạo gắn liền với Trái Đất và có chu kỳ quay = chu kỳ quay của Trái Đất người ta gọi đó là vệ tinh địa tĩnh. - Giới thiệu sơ lược về các cấp độ của vũ → Vệ tinh tự nhiên là những thiên thể chuyển động xung quanh hành tinh. Ví dụ: Mặt trăng là vệ tinh của Trái Đất. → Vệ tinh nhân tạo là vệ tinh do con người tạo ra, bay quanh Trái Đất dưới tác dụng của lực hấp dẫn của Trái Đất. Ví dụ: Nasa; vinasak…. trụ và quỹ đạo chuyển động của các vệ tinh do con người phóng ra dưới với các tốc độ khác nhau. * Hoạt động 5: Củng cố kiến thức. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Thuyết nhật tâm. - Các định luật Kê-ple. - Tốc độ của vũ trụ và quỹ đạo chuyển động của các vệ tinh ứng với các tốc độ khác nhau. Hội An, ngày… tháng… năm 2010 Giáo sinh thực hiện Giáo viên hướng dẫn . Ngày soạn : Địa điểm thực tập : Thời gian thực tập : BÀI 4 0: CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH I. MỤC TIÊU: * Kiến thức:  Hiểu đúng hệ nhật tâm  Nắm được ba định luật Kê-ple và xây. các tốc độ khác nhau. * Hoạt động 5: Củng cố kiến thức. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Thuyết nhật tâm. - Các định luật Kê-ple. - Tốc độ của vũ trụ và quỹ đạo chuyển động của. Hoạt động 3:Tìm hiểu định luật Kê-ple I và II Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Đặt vấn đ :  Nếu như Mặt Trời là trung tâm của vũ trụ và tất cả các hành tinh đều chuyển động xung