các định luật Kê-Ple. Chuyển động của vệ tinh

GVHD: Đoàn Thị Quỳnh Nga Giáo án giảng dạy SỞ GD & ĐT THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG TRƯỜNG THPT NGÔ QUYỀN  GIÁO ÁN GIẢNG DẠY GVHD : Đoàn Thị Quỳnh Nga SVTH : Trần Thị Hải Lớp thực tập : 10/5 Ngày dạy : 09/03/2010 Tiết 58: CÁC ĐỊNH LUẬT KEP-LE. CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH I. Mục tiêu 1. Về kiến thức - Hs hiểu đúng về hệ nhật tâm: Mặt Trời là trung tâm với các hành tinh quay xung quanh. - Nắm được nội dung của 3 định luật Kê-ple và hệ quả suy ra từ nó. - Tham gia xây dựng định luât III Kê-ple. - Phân biệt được các tốc độ vũ trụ cấp I, II, III và các quỹ đạo tương ứng với các tốc độ đó. 2. Về kĩ năng - Học sinh biết cách giải thích chuyển động của hành tinh và vệ tinh. - Vận dụng được các định luật Kê-ple giải được một số bài tập liên quan. 3. Về thái độ Học sinh chú ý lắng nghe, không nói chuyện riêng, không làm việc riêng… II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Giáo án điện tử có hình ảnh minh hoạ. - Nội dung ghi bảng: CÁC ĐỊNH LUẬT KÊ-PLE. CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH 1. Mở đầu: - Thuyết địa tâm Ptô-lê-mê (140 sau CN): Coi trái đất là trung tâm vũ trụ. - Thuyết nhật tâm của Cô-péc-nic (1543): Mặt trờì là trung tâm vũ trụ. Các hành tinh chuyển động xung quanh. 2. Các định luật Kê-ple Định luật 1: Định luật 2: Hệ quả: Định luật 3: Đối với hai hành tinh bất kì: 3. Bài tập vận dụng Bài 1: Bài 2: 4. Vệ tinh nhân tạo. Tốc độ vũ trụ - Vận tốc vũ trụ cấp I: Định luật II Niutơn ta có: Vệ tinh chuyển động theo quỹ đạo elip. - Vận tốc vũ trụ cấp II: SVTH: Trần Thị Hải Trang 1 GVHD: Đoàn Thị Quỳnh Nga Giáo án giảng dạy V II = 11,2 km/h vệ tinh đi xa khỏi Trái Đất theo quỹ đạo parabol Vận tốc vũ trụ cấp III: V III = 16,7 km/h vệ tinh có thể thoát ra khỏi hệ Mặt Trời theo quỹ đạo hypebol. 2. Học sinh - Đọc trước bài học. - Kiến thức về chuyển động tròn, sơ lược về Elip. - Định luật vạn vật hấp dẫn và biểu thức của nó. IV. Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hs trả lời: F = G.M 1 .M 2 / r 2 G: hằng số hấp dẫn M 1 , M 2 : Khối lượng hai vật r 2 : khoảng cách hai vật - Công thức gia tốc hướng tâm: a= v 2 /R Nhận xét câu trả lời của bạn. Lắng nghe và ghi nhớ. Gv chiếu câu hỏi và đọc nội dung câu hỏi. - Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn và viết biểu thức của nó. - Viết công thức gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều. Nhận xét học sinh trả lời. Hoạt động 2: Mở đầu Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hs đọc SGK và lắng nghe. Hướng dẫn học sinh đọc phần mở bài và giới thiệu về việc nghiên cứu vũ trụ. Từ xa xưa con người đã nghiên cứu vị trí các vì sao, thời tiết thay đổi bốn mùa và hiện tượng hằng ngày mỗi sáng chúng ta thấy Mặt Trời rất to ở phía Đông, chiều về nó nằm hướng Tây, phải chăng nó đã quay quanh Trái Đất, hay nó mọc phía Đông và lặn phía Tây? - Thuyết địa tâm của Ptô-lê-mê cho rằng Trái Đất là trung tâm của vũ trụ. - Thuyết nhật tâm của Cô-péc-nic (1543) lại nói Mặt Trời đứng yên còn các hành tinh quay quanh nó. Dựa trên thực tế quan sát đựơc vị trí các hành tinh trong nhiều năm thì nhà bác học Kê-ple đã tìm ra 3 định luật mô tả chính xác quy luật chuyển động của các hành tinh năm 1619. SVTH: Trần Thị Hải Trang 2 GVHD: Đoàn Thị Quỳnh Nga Giáo án giảng dạy Hoạt động 3: Tìm hiểu các định luật Kê-ple Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên - Nghe và chú ý các hình minh hoạ. Phát biểu định luật I: Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ đạo Elip mà Mặt Trời là một tiêu điểm. - Lắng nghe và chú ý hình minh hoạ. Từ gợi ý của Gv suy nghĩ trả lời câu hỏi C 1 . - Hệ quả: Khi đi gần Mặt Trời hành tinh có vận tốc lớn; khi đi xa Mặt Trời hành tinh có vận tốc nhỏ. - Hs chú ý và lắng nghe gợi ý. Lực hướng tâm tác dụng lên mỗi hành tinh là: F 1 = M 1 .a 1 = M 1. R 1 . 4 2 / T 1 2 F 2 = M 2 .a 2 = M 2. R 2 . 4 2 / T 2 2 Lực hướng tâm chính là lực hấp dẫn của Mặt Trời và mỗi hành tinh. Phát biểu định luật 3. Vẽ sơ đồ hình Elip và các thông số cho học sinh làm quen. Huớng dẫn HS đọc SGK. Định luật 1: Thực tế Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời nhưng vì Trái Đất quay xung quanh nó nên ta thấy như vậy. Các hành tinh trong hệ Mặt Trời cũng quay xung quanh Mặt Trời quỹ đạo của chúng là hình Elip mà Mặt Trời là một tiêu điểm. Quy luật này được nhà bác học Kê-ple tìm thấy năm 1619 chính là quy luật I Kê-ple. - Học sinh nhìn vào SGK phát biểu lại? Định luật 2: Ông còn tìm ra một quy luật là đoạn thẳng nối Mặt Trời và các hành tinh sẽ quét được diện tích bằng nhau trong khoảng thời gian như nhau. - GV vẽ hình minh hoạ. - Từ hình vẽ chúng ta nhận xét gì khi các hành tinh đi gần và xa Mặt Trời? Gợi ý học sinh trả lời câu hỏi C 1 : Chú ý độ dài của đường thẳng nối Mặt Trời và hành tinh bất kì ta suy ra diện tích nó quét như thế nào? Rút ra hệ quả gì? Gv cũng cố lại: Do diện tích quét bằng nhau trong khoảng thời gian như nhau nên khi đi gần Mặt Trời các hành tinh sẽ chuyển động nhanh hơn khi ở xa Mặt Trời. Định luật 3: Nếu ta coi quỹ đạo các hành tinh là hình tròn thì ta thấy có mối liên hệ gì giữa bán kính và chu kì chuyển động? Thử tìm biểu thức toán học biểu diễn mối quan hệ đó? Gợi ý: Ta viết biểu thức lực hướng tâm tác dụng và đó chính là lực hấp dẫn của Mặt Trời từ đó tìm mối liên hệ. Từ định luật 3 về nhà chứng minh hệ quả ở bài tập 2 SGK. Nhắc học sinh về nhà chứng minh định luật trên theo trình bày của SGK. Gv nêu ứng dụng của các định luật Keplê. SVTH: Trần Thị Hải Trang 3 GVHD: Đoàn Thị Quỳnh Nga Giáo án giảng dạy Hoạt động 4: Bài tập vận dụng Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên - Đọc đề bài tập 1 và tóm tắt, lắng nghe gợi ý của Gv để tiến hành giải. - Nghe đề bài tập 2, tóm tắt và đưa ra hướng giải quyết. Yêu cầu Hs đọc đề bài tập 1 và tóm tắt đề bài. Gợi ý: Thời gian mà hành tinh quay một vòng quanh Mặt Trời ta gọi là gì? Gv đọc to đề bài tập 2, yêu cầu học sinh tóm tắt và đưa ra hướng giải. Gợi ý: + Biểu diễn gia tốc hướng tâm theo chu kì chuyển động của hành tinh. + Thực chất lực hướng tâm là lực gì đã nhắc ở định luật III? Viết biểu thức và tìm mối liên hệ? Hoạt động 5: Vệ tinh nhân tạo, tốc độ vũ trụ Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên - Xem SGK Nếu vận tốc ném càng lớn thì vật rơi cách chổ ném càng xa. Định luật II Niutơn ta có: suy ra R Đ : là bán kính Trái Đất. v= 7,9km/s Vận tốc vũ trụ cấp I là vận tốc cần thiết để đưa một vệ tinh lên quỹ đạo quanh Trái Đất mà không rơi trở về Trái Đất. Hướng dẫn Hs xem SGK và tìm hiểu vệ tinh nhân tạo. Chúng ta đã học về vật ném xiên len độ cao nào đó thì nó sẽ rơi trở lại Trái Đất do lực hháp dẫn của Trái Đất. Vậy chúng ta nghiên cứu xem vân tốc ném xiên rất lớn thì vị trí rơi sẽ như thế nào? Nếu tiếp tục tăng vận tốc của vật đến giá trị nào đó thì vật sẽ không rơi trở lại mà sẽ chuyển động quanh mặt đất. Lúc đó lực hấp dẫn đóng vai trò là lực hướng tâm giữ cho vật quay quanh Trái Đất. Vật có khối lượng m được ném lên từ Mặt Đất vậy dộ lớn vận tốc phải bằng bao nhiêu để vật trở thành vệ tinh nhân tạo của Trái Đât? Gợi ý: Áp dụng định luật II Niutơn cho vật chuyển động quanh Trái Đất. Coi vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo tròn thì lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm? - Vận tốc ta tính chính là vân tõc vũ trụ câp I. Gv nêu ý nghĩa của vận tốc vũ trụ cấp I. Sau đó thông báo các vận tốc vũ trụ cấp II, III : v II = 11,2km/s và v III = 16,7km/s. Hs nhìn vào SGK và nêu ý nghĩ của vận tốc vũ trụ cấp II và cấp III. SVTH: Trần Thị Hải Trang 4 GVHD: Đoàn Thị Quỳnh Nga Giáo án giảng dạy Hs lắng nghe và trả lời: Khi vệ tinh đạt: - Vận tốc vũ trụ cấp I thì chuyển động quỹ đạo Elip. - Vận tốc vũ trụ cấp II thì quỹ đạo là Parabol và đi xa khỏi Trái Đất trở thành hành tinh nhân tạo của Mặt Trời. - Vận tốc vũ trụ cấp III thì vệ tinh thoát khỏi hệ Mặt Trời theo quỹ đạo hypebol. Gv nhận xét và cũng cố lại bài học. Hoạt động 6: Vận dụng, củng cố Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Hs lắng nghe. Gv nhắc lại các định luật và biểu thức. - Nêu ý nghĩa của vận tốc vũ trụ cấp I, II, III? - Ứng dụng của các định luật và các vận tôc vũ trụ. - Vệ tinh nhân tạo là gì? Hoạt động 7: Hướng dẫn về nhà Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Ghi nhớ nhiệm vụ về nhà. Chuẩn bị cho bài học sau. - Yêu cầu học sinh về nhà làm bài tập trong SGK và sách bài tập. - Ôn lại kiến thức về lực đẩy Ac-si-met, áp suất. - Xem trước bài học sau: Áp suất thuỷ tĩnh, nguyên lí Pa-xcan V. Tổng kết, rút kinh nghiệm BCĐTTSP GVHD SVTT: (kí rõ họ tên) (kí rõ họ tên) (kí rõ họ tên) SVTH: Trần Thị Hải Trang 5 . vũ trụ. Các hành tinh chuyển động xung quanh. 2. Các định luật Kê-ple Định luật 1: Định luật 2: Hệ quả: Định luật 3: Đối với hai hành tinh bất kì: 3. Bài tập vận dụng Bài 1: Bài 2: 4. Vệ tinh nhân. Hoạt động 3: Tìm hiểu các định luật Kê-ple Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên - Nghe và chú ý các hình minh hoạ. Phát biểu định luật I: Mọi hành tinh đều chuyển động theo các quỹ. các định luật và biểu thức. - Nêu ý nghĩa của vận tốc vũ trụ cấp I, II, III? - Ứng dụng của các định luật và các vận tôc vũ trụ. - Vệ tinh nhân tạo là gì? Hoạt động 7: Hướng dẫn về nhà Hoạt động