2.3. Thiết kế phương án dạy học theo quan điểm bồi dưỡng năng lực sáng tạo• tạo•
2.3.1.Thỉầ kế tiến trình dạy học bài: “ Lực hấp dẫn. Định luật vạn vậtm m/ • « X I • • •
hấp dẫn” I. Muc tiêu
1. Kiến thức
- Nêu được đặc điểm của lực hấp dẫn, trọng lực.
- Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được công thức của định luật.
- Thiết lập được công thức tính gia tốc rơi tự do.
2. K ĩ năng
- Vận dụng được công thức của định luật để giải các bài tập trong SGK.
- Vận dụng được vào thực tế: hiểu được và giải thích các hiện tượng có liên quan đến lực hấp dẫn.
- Có kĩ năng tính toán và suy luận logic.
3. về thái độ
- Rèn luyện tính tự giác, tính tích cực và sáng tạo trong học tập, lòng ham hiểu biết thông qua việc tự giác tìm kiếm thông tin và tích cực hoạt động nhóm, biết cách hợp tác vói thành viên trong nhóm và vói giáo viên trong học tập.
- Hình thành thái độ học tập đúng đắn đối vói môn học.
II. Phương pháp - phương tiện:
11.1. Phương pháp: Giải quyết vấn đề và hoạt động nhóm.
11.2.Phưong tiện:
1. Giáo viên
- Thiết bị: phòng học có máy tính nối mạng, có máy chiếu
- Phim: hai đoạn phim về chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Tròi; của Mặt Trăng quanh Trái Đất.
- Các phiếu học tập.
2. Học sinh
- Ôn lại các kiến thức về trọng lực và sự rơi tự do. - Chuẩn bị giấy để thảo luận nhóm.
III. Thiết kế hoat đông day hoc:
*Đề xuất nhiệm vụ học tập:
GV: Có khi nào các em tự hỏi: Tại sao Trái Đất chuyển động xung quanh Mặt Tròi cho ta bốn mùa: Xuân, hạ, thu, đông? Tại sao Mặt Trăng chuyển động xung quanh Trái Đất cho ta một ngày, rồi một tháng? Nguyên nhân nào có hiện tượng như vậy? Các tiết trước chúng ta đã học về các định luật Newton, để xác định được chuyển động của một vật cùng với các định luật Newton, ta còn phải biết đặc điểm của các lực tác dụng vào vật.
HS: Lên bảng trả lời:
+ Lực và phản lực luôn luôn xuất hiện (hoặc mất đi) đồng thời. + Lực và phản lực cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều
+ Lực và phản lực không cân bằng nhau vì chúng đặt vào hai vật khác nhau.
GV : Thả một vật nhỏ rơi xuống đất. Lực nào đã làm cho vật rơi? Hãy thể hiện mối liên hệ giữa lực đó vào các đại lượng vật lí khác?
HS: (Lên bảng trả lời: Lực làm cho vật rơi là trọng lực, biểu thức là ? = m.g ) GV: Ta đã biết trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng lên vật và đã viết được biểu thức liên hệ giữa trọng lực và khối lượng. Vậy vật có tác dụng lên Trái Đất không?
*Tìm hiểu nôi dung “Lưc hấp dẫn. Đỉnh luât van vât hấp dẫn”:• о • ж. • • • • г
GV: Người nghiên cứu đầu tiên về lực hấp dẫn là Newton tò năm 1687. Theo Newton, lực do Trái Đất tác dụng vào các vật rơi xuống và lực giữ cho Trái Đất, Mặt Trăng chuyển động quanh Mặt Tròi có cùng bản chất. Khái quát hơn nữa, Ông cho rằng mọi vật trong vũ trụ đều tương tác với nhau bằng một loại lực gọi là lực hấp dẫn. Từ những kiến thức đã có các em hãy trả lời các câu hỏi sau đây:
1. Lực mà Trái Đất tác dụng lên vật như thế nào so với lực mà vật tác dụng lên Trái Đất?
2. Lực hấp dẫn có phải là lực tương tác do các vật tiếp xúc trực tiếp với nhau không?
3. Lực hấp dẫn là lực hút hay là lực đẩy?
4. Lực hấp dẫn có đặc điểm gì khác với các loại lực khác mà em đã biết? 5. Các véc tơ biểu diễn lực hấp dẫn giữa hai vật được vẽ như thế nào? 6. Có nhận xét gì về đặc điểm của các véc tơ lực đó?
Các phương án trả lòi của HS:
1. Lực mà Trái Đất tác dụng lên vật bằng lực mà vật tác dụng lên Trái Đất (Theo định luật III Newton, hai lực tương tác giữa hai vật là hai lực trực đối nên chúng có độ lớn bằng nhau).
2. Lực hấp dẫn không phải là lực tương tác do các vật tiếp xúc trực tiếp với nhau.
3. Lực hấp dẫn là lực hút.
4. Lực hấp dẫn có thể tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật. 5. Các véc tơ lực được biểu diễn: (HS lên bảng vẽ)
GV : Phát phiếu học tập số 1 :
Hai chiếc tàu thủy có khối lượng mi, m2 chuyển động trên biển, cách nhau một khoảng là r chúng sẽ hút nhau bằng một lực.
1. Khối lượng của hai chiếc tàu thủy có phụ thuộc vào lực tương tác giữa chúng không? Sự phụ thuộc đó như thế nào?
2. Lực hút giữa hai tàu thủy sẽ như thế nào trong trường họp hai chiếc tàu chuyển động lại gần nhau và hai chếc tàu chuyển động xa nhau?
HS: Các nhóm hoạt thảo luận và trả lời:
1. Lực hút có phụ thuộc vào khối lượng của hai chiếc tàu. Độ lớn của lực hút tỉ lệ với khối lượng của hai chiếc tàu.
2. Khoảng cách càng xa thì lực hút giữa hai tàu càng nhỏ.
GV: Nhà bác học Newton đã đưa ra ý tưởng: Lực gây ra gia tốc rơi tự do
ra2 niị
6. Đặc điểm của hai lực: + Điểm đặt: đặt tại vật + Phương: cùng phương
cho quả táo và lực gây ra gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng có cùng một bản chất, đó là lực hút của Trái Đất. Lực hút của Trái Đất lên các vật gần mặt đất như quả táo, hòn đá.. .thì tỉ lệ thuận với khối lượng của các vật đó. Vậy lực hút của Trái Đất lên Mặt Trăng tỉ lệ vói tích khối lượng của chúng. Lực hút còn phụ thuộc gì nữa? Một giả thuyết đưa ra rất tự nhiên là nếu khoảng cách giữa hai vật càng tăng thì lực càng giảm. Nhưng giảm theo quy luật nào? Vào thời Newton người ta đã biết rằng khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất vào khoảng bằng 60 lần bán kính Trái Đất, và gia tốc hướng tâm của Mặt Trăng xấp xỉ 1/ 3600 của gia tốc rơi tự do ở Trái Đất. Như vậy, gia tốc này tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách. Vói những nhận xét về lực hấp dẫn. Newton đã thử vận dụng cho chuyển động của các hành tinh quanh Mặt tròi, thì thấy hoàn toàn phù hợp với các quan sát thực tế của Kê-ple. Trên cơ sở đó, Newton lại khái quát hóa một lần nữa. Ông cho rằng mọi vật trong vũ trụ tác dụng lực hấp dẫn lên nhau. Từ đó ông phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn.
Fhd = G ; G là hằng số hấp dẫn
GV: Có cách nào để xác định hằng số hấp dẫn? Bằng cách nào người ta xác định được khối lượng của Trái Đất?
F r 2
HS: (Có thế đưa ra phương án xác định G = —
mím2
Xác định khối lượng của Trái Đất dựa vào lực hấp dẫn, dựa vào cân)
GV: Để xác định giá trị của hằng số hấp dẫn G ta cần xác định lực hấp dẫn giữa hai vật đã biết khối lượng. Phép đo hằng số G thành công đầu tiên được tiến hành bởi Cavendish vào năm 1798. Hằng số G được xác định theo phương pháp cân xoắn hoặc phương pháp gương quay thông qua việc đo góc xoắn (thí nghiêm cân Trái Đất). Sau khi đo đươc G = 6, 67.1041 ( N -^y)
kg
' F r 2
riêng Trái Đất: M = — = 6.1024Ả;g
G.m
GV: Phát phiếu học tập số 2:
Câu 1: Hai tàu thủy mỗi tàu có khối lượng 50.000 tấn ở cách nhau lkm. So sánh lực hấp dẫn giữa chúng vói trọng lượng của quả cân có khối lượng 20g. Lấy g = 9, 8m/s2.
Câu 2: Vì sao trong đòi sống hằng ngày, ta không cảm nhận được lực hút giữa các vật thể thông thường ?
Câu 3: Trường hợp nào áp dụng được công thức của lực hấp dẫn ? Câu 4: Nêu đặc điểm của lực hấp dẫn ?
Câu 5: Lực hấp dẫn giữa hai vật có thay đổi không nếu ta đặt xen vào giữa hai vật một tấm kính dày?
HS: Các nhóm thảo luận và trả lời:
Câu 1: Fhd = G ^ & = 6,67.10-n ^ ặ = 0,1667N
r 2 (107
Trọng lượng của quả cân: p = m.g = 0, 02.9, 8 = 0, 196 N
Vậy, lực hấp dẫn giữa hai tàu thủy nhỏ hơn trọng lượng của quả cân có khối lượng 20g.
Câu 2: Do hằng số hấp dẫn quá nhỏ G = 6, 67.10'11 ( N -^ r) nên vói các vât
kg
thông thường có lực hấp dẫn rất nhỏ ta không thể cảm nhận được. Câu 3: - Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng
- Các vật đồng chất và có dạng hình cầu.
Câu 4: - Điểm đặt: tại hai chất điểm hay tại tâm của hai vật
- Phương: là đường thẳng nối hai chất điểm (hay đường nối hai tâm) - Chiều: vì lực hấp dẫn là lực hút nên chúng hướng vào nhau.
Câu 5: Lực hấp dẫn giữa hai vật không hề thay đổi vì nó chỉ phụ thuộc vào tích khối lượng của hai vật và khoảng cách giữa hai vật mà không phụ thuộc vào sự có mặt của vật thứ ba.
GV : Thả một vật rơi. Lực tác dụng vào vật là lực nào? Lực đó có phải là lực hấp dẫn không?
HS: Lực tác dụng vào vật là trọng lực vì nó là lực hút của Trái Đất tác dụng nên vật. Trọng lực là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật.
*Tìm hiểu trọng lực:
GV : Phát phiếu học tập số 3:
Bài toán: Một vật được thả rơi tự do có khối lượng m ở độ cao là h so vói Trái
Đất. Biết khối lượng của Trái Đất là M và bán kính của Trái Đất là R.
Câu 1 : Hãy tính lực tương tác giữa Trái Đất và vật? Lực đó là lực nào? Nêu đặc điểm của lực này?
Câu 2: Xác định gia tốc roi tự do của vật ở độ cao h?
Câu 3: Xác định gia tốc rơi tự do của vật ở gần mặt đất ( h « R) ? Có nhận xét gì về gia tốc rơi tự do ở trường hợp này ?
HS: Các nhóm thảo luận và trả lời:
Câu 1 : Fhd = G Lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vật là
(R + h)
trọng lực của vật đó.
* Đặc điêm của trọng lực: _|_ £ )ị|m (Ịặt tại tâm của vật
+ Có phương thẳng đứng
+ Chiều hướng xuống dưói (về tâm trái đất)
/-ЧЛ л ТЧ T-I ỉítJ\đ GM
P = FM « mg = G ^ - 8 = _ GM
Câu 3: Tương tự ta có: Rl
GV: Mỗi vật luôn tác dụng lực hấp dẫn lên các vật xung quanh lên xung quanh mỗi vật đều có trường hấp dẫn. Trường hấp dẫn của Trái Đất gọi là trường trọng lực (trọng trường).
Nếu nhiều vật khác nhau lần lượt đặt tại cùng một điểm thì trọng trường gây cho chúng cùng một gia tốc rơi tự do g là như nhau, g là đại lượng đặc trưng cho trọng trường tại một điểm gọi là gia tốc trọng trường.
GV: Phát phiếu học tập sổ 4: Đơn vị và ý nghĩa F G ... ml... Iiân Hân F
Nội dung định luật Lực HẤP DẪN
Đặc điêm của trọng lực Điểm đặt. Phương... Chiều.... Độ lớn.... Đặc điểm của gia tốc rơi tự do Điểm đặt... Phương... Chiều... Độ lớn... Đặc điểm của lực hấp dẫn Điểm đặt... Phương... Chiều...
Ví dụ biểu hiện của lực hâp dân
Câu 1: Chọn câu đúng
Khi khối lượng của hai vật và khoảng cách của chúng đều tăng lên gấp đôi thì lực hấp dẫn giữa chúng có độ lớn:
B. Giảm đi một nửa
c . Tăng gấp bốn
D. Giữa nguyên như cũ
Câu 2: Chọn câu đúng: Lực hấp dẫn do một hòn đá ở trên mặt Đất tác dụng vào Trái Đất thì có độ lớn:
A. Lớn hơn trọng lượng hòn đá
B. Nhỏ hơn trọng lượng hòn đá
c . Bằng trọng lượng hòn đá
D. Bằng không.
Đáp án trắc nghiệm: Câu 1. D; Câu 2.C.
2.3.2. Thiết kế tiến trình day hoc bài: “ Lưc đàn hồi của lò xo. Đinh luât• i/ • • • •
Húc” I. Muc tiêu•
1. Kiến thức
- Học sinh phát biểu được định nghĩa của lực đàn hồi.
- Học sinh nêu được đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo và dây cao su, biểu diễn các lực trên hình vẽ.
- Thiết lập được biểu thức của định luật Hooke đối vói lò xo. - Biết sử dụng lực kế để đo lực.
2. K ĩ năng
- Vận dụng được định luật Hooke để giải bài tập.
- Vận dụng được vào thực tế: hiểu và ứng dụng của định luật trong cuộc sống. - Biết cách tìm kiếm thông tin và truyền đạt thông tin tìm được.
3. về thái đô
- Rèn luyện tính tự giác, tính tích cực và sáng tạo trong học tập, lòng ham hiểu biết thông qua việc tự giác tìm kiếm thông tin và tích cực hoạt động nhóm, biết cách hợp tác vói thành viên trong nhóm và với giáo viên trong học tập.
- Hình thành thái độ học tập đúng đắn đối vói môn học.
II. Phương pháp - phương tiện:
11.1. Phương pháp: tổ chức học tập theo mô hình góc. 11.2.Phương tiện:
1. Giáo viên
- Thiết bị: phòng học có máy tính nối mạng, có máy chiếu - Các phiếu học tập.
- Một số lò xo, dây cao su, một số quả cân
- Bộ dụng cụ thí nghiệm: Lực kế và bộ các quả cân.
2. Học sinh•
- Ôn lại các kiến thức về lực đàn hồi - Ôn kiến thức về định luật III Newton - Một số lò xo, dây cao su, một số quả cân. - Chuẩn bị giấy để thảo luận nhóm.
III.Thỉết kế hoat đông day hoc:• • Ö I V •
*Đe xuất nhiệm vụ học tập:
GV : Ở bài trước, chúng ta đã nghiên cứu lực hấp dẫn, nghiên cứu định luật trong đó thể hiện mối liên hệ giữa lực và các đại lượng vật lí khác.
- Hãy thể hiện mối liên hệ giữa lực hấp dẫn với các đại lượng khác.
с — г г m-M
^hd — ' j 7--- \2"
HS: (Lên bảng viêt {R + h) và giải thích lực hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng của vật tương tác và khoảng cách giữa chúng).
GV: Ta đã biết "tác dụng của lực lên một vật làm cho vật có thể biến đổi chuyển động là truyền cho vật gia tốc". Các em quan sát quả bóng cao su đặt trên bàn, lấy tay ấn vào quả bóng tức là tác dụng lên quả bóng một lực ta thấy nó không chuyển động.
-Nếu có tác dụng của lực lên một vật mà chuyển động của vật bị cản trở thì vật sẽ như thế nào ?
HS: Tác dụng của lực lên một vật mà chuyển động của vật bị cản trở thì làm cho vật bị biến dạng.
GV: Nếu ta thôi không tác dụng lên vật tức không ấn quả bóng vào bàn nữa thì hiện tượng gì sẽ xảy ra ?
HS: Quả bóng sẽ phồng lên như cũ (quả bóng lấy lại hình dạng và kích thước cũ).
GV:Tại sao khi thôi không tác dụng lực lên quả bóng thì quả bóng lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu ?
HS:VÌ khi một vật biến dạng thì ở vật xuất hiện một lực có xu hướng làm cho nó lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu. Lực ấy gọi là lực đàn hồi.
GV: Vậy, lực đàn hồi có đặc điểm gì ? Độ lớn của lực đàn hồi phụ thuộc vào yếu tố nào ? Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu về “ Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc” .
Để tìm hiểu về bài này cô sẽ chia lớp thành 4 nhóm, mỗi nhóm sẽ lựa chọn một góc học tập và mồi góc học tập chỉ làm việc trong thòi gian là 7 phút, nhóm nào hoàn thành xong góc học tập của mình thì chuyển sang góc học tập khác (mỗi nhóm đều phải tham gia 4 góc học tập cô đã chia).
Ghi bảng: “ Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Hủc”
* Góc 1: Góc “ Trải nghiệm ”(7 phút ): Làm thí nghiệm vói lò xo và các