V. Đóng góp của đề tài
2.3.1.Lập kế hoạch bài dạy
B. NỘI DUNG
2.3.1.Lập kế hoạch bài dạy
2.3. Thiết kế bài giảng E-Learning cho bài học “Sự rơi tự do” Vật lý 10 THPT
2.3.1.Lập kế hoạch bài dạy
Kế hoạch dạy học BÀI HỌC: SỰ RƠI TỰ DO I. MỤC TIÊU.
Kiến thức Nêu được khái niệm sự rơi tự do. [1.1]
Nêu được những đặc điểm của sự rơi tự do và gia tốc rơi
tự do. [1.2]
Kĩ năng Viết được các công thức tính vận tốc và quãng đường đi
của chuyển động rơi tự do. [1.3]
Giải được một số dạng bài tập đơn giản về sự rơi tự do . [1.4]
Thái độ Yêu thích nghiên cứu khoa học và bộ môn vật lý. [1.5] Tích cực tìm tòi và sáng tạo trong học tập; bình tĩnh và
có tinh thần hợp tác để đáp ứng được yêu cầu và nhiệm vụ được giao.
[1.6] Tự học và khám phá kiến thức qua các hoạt động học, tài
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU. 1. Giáo viên:
- Sử dụng tài khoản Zoom/ Google Meet/ LMS. - Kế hoạch bài dạy.
- Bài giảng điện tử E-Learning liên kết trong học liệu.
2. Học sinh: Sử dụng được công nghệ thông tin, sử dụng tài khoản Zoom/ Google Meet/ LMS có thể truy cập bài giảng E-Learning.
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP.
Nội dung dạy học
Hình thức tổ chức thực hiện Ôn lại đặc điểm về chuyển động nhanh, chậm dần đều.
HS hoàn thành trò chơi “Newton về quê” bằng các trả lời bài trắc nghiệm gồm 4 câu hỏi tương ứng với 4 thử thách mà Newton cần vượt qua.
Nhiệm vụ đặt ra trong trò chơi: Đầu năm 2020,
virus corona bắt đầu lây lan trên toàn thế giới. Tốc độ lây lan của chủng virus này rất nhanh và có sức đe dọa rất lớn đến sức khỏe con người.
Vào mùa xuân năm 1665, một bệnh dịch khủng khiếp cũng đã từng bùng phát ở London, chuột truyền mầm bệnh cho con người và gây ra bệnh dịch hạch. Căn bệnh đã khiến dân số của khu vực London đột nhiên giảm 1/10 trong vòng chưa đầy ba tháng.
Vào thời điểm đó, Đại học Cambridge tuyên bố đóng cửa để ngăn chặn sự lây nhiễm, và cậu sinh viên Isaac Newton đã trở về quê mẹ ở Woolsthorpe (Anh). Đường đi thật nhiều chướng ngại vật. Các bạn hãy cùng Newton vượt qua các khó khăn này nhé.
Thử thách 1: Nhà bác học nào nổi tiếng với câu nói:
“Dù sao trái đất vẫn quay”: A. Galileo Galilei. C. Aristoteles. B. Albert Einstein. D. Archimedes. => Đáp án: A Thiết kế game “Newton về quê”.
Thử thách 2:
Một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều từ trạng thái nghỉ với gia tốc a. Sau thời gian t, quãng đường vật đi được tính theo công thức nào sau đây?
A. S=1/2.a.t2 C. S=1/2.a.t B. S=a.t2 D. S=2.a.t2 => Đáp án: A Thử thách 3:
Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, gọi S1, S2, S3 là quãng đường vật đi được trong các khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp. Hệ thức nào sau đây chính xác? A. S1=S2 =S3 B. S1=S2+S3 C. S1>S2 >S3 D. S1<S2 <S3 => Đáp án: D Thử thách 4:
Một đoàn tàu rời ga chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 2m/s2. Tính quãng đường tàu đi được trong giây thứ 3? A. 5m. B. 18m. C. 9m. D. 7m. => Đáp án A
Kết thúc trò chơi: Chính trong khoảng thời gian tránh dịch này, Newton đã tập trung và tạo ra thành quả đáng nể ở ba lĩnh vực gồm Toán học - phát triển định lý nhị thức, giải tích; Vật lý - định luật vạn vật hấp dẫn và Quang học - tán sắc ánh sáng.
Sau đó, bệnh dịch chấm dứt, Newton trở lại Cambridge vào năm 1667 và sự nghiệp của ông bắt đầu khởi sắc.
Hoạt động 1: Khởi động và mở bài.
a. Mục tiêu: Ôn lại kiến thức cũ, dẫn dắt vào nội dung bài học. b. Sản phẩm: Là kết quả câu trả lời của học sinh.
c. Nội dung dạy học và hình thức tổ chức thực hiện
Hoạt động 2: Tìm hiểu về sự rơi trong không khí.
a. Mục tiêu: [1.1]; [1.5]; [1.6]; [1.7].
b. Sản phẩm: Sau khi đưa ra được khái niệm sự rơi tự do, HS trả lời được 2 bài tập trắc nghiệm.
c. Nội dung dạy học và hình thức tổ chức thực hiện:
Nội dung Hình thức tổ chức thực hiện Biểu diễn TN cho hs quan sát, sau đó rút ra kết quả thí nghiệm.
GV thực hiện các thí nghiệm và gợi ý HS đưa ra giả thiết:
(*) Thí nghiệm 1: Thả đá và giấy.
HS quan sát video GV làm TN và rút ra kết quả: Hòn đá chạm mặt bàn trước, có nghĩa đá đã rơi nhanh hơn tờ giấy.
Đặt ra giả thiết 1: Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ. Để kiểm chứng giả thiết, HS quan sát 2 video thí nghiệm sau:
(*) Thí nghiệm 2: Thả 2 tờ giấy giống nhau, 1 tờ
được vo tròn.
Video GV làm thí nghiệm và rút ra kết quả: Tờ giấy vo tròn rơi nhanh hơn.
(*) Thí nghiệm 3: Thả quả bóng chuyền và quả bóng
tennis:
Bóng chuyền kích thước lớn có khối lượng là 300g; bóng tennis kích thước nhỏ hơn có khối lượng là 56g.
Quay video thí nghiệm biểu diễn, làm chậm video để hs quan sát (Thí nghiệm 1,2,3). GV mở bài, dẫn dắt vào bài học Sự rơi tự do.
Trong những bài trước các em đã được tìm hiểu về các loại chuyển động thẳng đó là chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng nhanh dần đều và chuyển động thẳng chậm dần đều. Trong thực tế ta thường gặp một loại chuyển động, cũng là chuyển động thẳng, đó là chuyển động rơi. Vậy chuyển động rơi của các vật có đặc điểm, tính chất gì? Để hiểu rõ hơn, chúng ta cùng nhau vào bài học: “Sự rơi tự do”.
Quay video GV dẫn dắt vào bài học.
Video GV làm thí nghiệm và rút ra kết quả: Quả bóng tennis rơi nhanh hơn (chạm đất trước).
(*) GV kết luận về kết quả thí nghiệm kiểm chứng:
Ở thí nghiệm 2: Hai vật cùng khối lượng nhưng rơi nhanh chậm khác nhau.
Ở thí nghiệm 3: Vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng Như vậy giả thiết 1 là hoàn toàn sai.
(*) GV đưa ra câu hỏi: Vậy điều gì đã khiến cho các vật rơi nhanh chậm khác nhau?
Giả thiết 2: Lực cản không khí đã làm các vật rơi nhanh chậm khác nhau.
(*) Giả thiết này đúng thì khi loại bỏ sức cản không khí, các vật sẽ rơi như nhau, GV mời HS quan sát video thí nghiệm 4:
(*) Thí nghiệm 4: Thả quả bóng bowling và chùm lông vũ trong chân không.
Video gốc: https://youtu.be/E43-CfukEgs.
TN cho thấy quả bowling và chùm lông vũ rơi như nhau.
Giả thiết 2 hoàn toàn đúng.
Video giáo viên phân tích kết quả thí nghiệm. Sử dụng video thả rơi vật trong buồng chân không của Nasa. Rút ra khái niệm sự rơi tự do.
Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. Trong thực tế có thể coi sự rơi của các vật là sự rơi tự do nếu lưc cản nhỏ hơn rất nhiều so với trọng lượng của vật.
GV đặt 2 liên kết mở rộng để HS tự tìm hiểu:
+ Thí nghiệm của Ga-li-lê tại tháp nghiêng Pi-da: Vào cuối thế kỷ 16, có một quan niệm khá phổ biến lúc bấy giờ của Aristoteles (nhà triết học và bác học nổi tiếng thời Hy Lạp cổ đại): “Vật thể nặng sẽ rơi nhanh hơn vật thể nhẹ”. Tuy nhiên, Galileo Galilei lại không tin vào điều đó.
Để chứng minh quan điểm của mình, ông đã thực hiện một thí nghiệm tại Tháp nghiêng Pisa. Thí nghiệm này như sau: Ông thả những quả tạ nặng khác nhau rơi đồng thời từ tầng cao của toà tháp nghiêng ở thành phố Pisa xuống và nhận thấy chúng rơi đến mặt đất gần như cùng một lúc. Thiết kế slide tóm tắt kiến thức, tạo liên kết học liệu mở rộng.
Nếu phân tích kĩ thí nghiệm của Ga-li-lê ta sẽ thấy: Trọng lượng của các quả tạ nặng rất lớn so với sức cản của không khí tác dụng lên chúng. Do đó, ta có thể bỏ qua sức cản này và coi sự rơi của các quả tạ như là sự rơi tự do.
+ Nhà bác học Ga-li-lê: Galileo Galilei (1564 - 1642) là một nhà khoa học, thiên văn học vĩ đại người Ý. Những thành tựu của ông trong lĩnh vực thiên văn học như chế tạo kính thiên văn, quan sát được các vệ tinh chính của Mộc tinh (Io, Europa, Ganymede và Callisto) đã cũng cố thuyết Nhật tâm của Copernicus đưa nhận thức của loài người sang một trang mới đồng thời những nghiên cứu của ông trong lĩnh vực cơ học đã tạo tiền đề cho Newton xây dựng thành công các định luật của vật lí cổ điển. Stephen Hawking đã nói: “Galileo, có lẽ hơn bất kỳ một người riêng biệt nào, chịu trách nhiệm về sự khai sinh khoa học hiện đại”.
Vận dụng HS trả lời 2 câu hỏi trắc nghiệm, mỗi câu 2 điểm; Điểm vượt qua là 4 điểm.
Câu hỏi 1: Nhận xét nào sau đây là sai về chuyển động các vật trong không khí?
A. Vật nặng có thể rơi nhanh hơn vật nhẹ. B. Vật nhẹ có thể rơi nhanh hơn vật nặng.
C. Hai vật cùng khối lượng luôn rơi nhanh như nhau. D. Vật rơi nhanh hơn là do lực cản lên vật nhỏ hơn. => Đáp án C.
Câu hỏi 2: Những chuyển động nào sau đây có thể coi là chuyển động rơi tự do?
A. Khinh khí cầu đang bay. B. Chiếc lá rụng đang rơi.
C. Một quả táo rụng từ trên cây xuống.
D. Chiếc lông vũ rơi trong ống đã hút sạch không khí. => Đáp án C và D. Thiết kế câu hỏi trắc nghiệm, có kèm theo hình ảnh minh họa.
Hoạt động 3: Tìm hiểu về đặc điểm sự rơi tự do.
a. Mục tiêu: [1.2]; [1.3]; [1.5]; [1.6]; [1.7].
b. Sản phẩm: HS làm được 2 câu hỏi tương tác (dạng điền từ vào chỗ trống). c. Nội dung và hình thức tổ chức thực hiện:
Nội dung Hình thức tổ chức thực hiện HS đưa ra được những đặc điểm về phương, chiều của chuyển động rơi tự do.
(*) Để nhận biết một số đặc điểm của chuyển động rơi tự do, HS làm câu hỏi tương tác số 1:
Dựa vào những đặc điểm của chuyển động rơi tự do mà em quan sát được trong thực tế, hãy chọn và kéo từ phù hợp vào chỗ trống.
Chuyển động rơi tự do có phương…………(1)………,
chiều từ………(2)………, là chuyển
động………(3)………..
=>Đáp án: (1) thẳng đứng; (2) trên xuống dưới; (3) nhanh dần. Thiết kế câu hỏi tương tác dạng kéo thả. Phân tích thí nghiệm chứng minh nó là chuyển động nhanh dần đều.
(*) Để hiểu rõ hơn về chuyển động nhanh dần của rơi tự do, HS quan sát GV phân tích thí nghiệm 5: Quả bóng rơi được quay với tốc độ 4000 fps.
Kết quả thu được khi đo quãng đường viên bi đi được trong những khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp:
Sử dụng video quay vật rơi với camera có tốc độ 4000fpt, sử dụng đồng hồ bấm giờ để đo thời gian. Thời gian thực mà vật rơi chỉ bẳng 24/4000 lần thời gian đồng hồ đo được.
Rút ra nhận xét:
+ S4>S3 >S2>S1 => Rơi tự do là chuyển động nhanh dần.
+ S4-S3=S3-S2=S2-S1=8cm: như nhau => Rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
Video gốc: https://you tu.be/E6jv 9WTcgEQ Đưa ra giá trị gia tốc của chuyển động rơi tự do.
Từ số liệu thí nghiệm 5 và công thức của chuyển động nhanh dần đều, tính toán và đưa ra được gia tốc của chuyển động rơi tự do.
Kết luận: Gia tốc rơi tự do g: + Ở gần mặt đất: g9,8 m/s2.
+ Giá trị của g phụ thuộc và vĩ độ địa lí nơi làm thí nghiệm.
GV liên kết học liệu mở rộng về số liệu gia tốc rơi tự do ở một số địa điểm. Thiết kế slide tóm tắt kiến thức, tạo liên kết học liệu mở rộng. Hoạt động mở rộng.
GV gợi ý HS làm thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do tại nơi mình sinh sống.
Dụng cụ: + 1 viên bi ve.
+ 1 điện thoại thông minh đã cài sẵn phyphox. + Thước cuộn.
+ Giá đỡ bi, que để gõ giá đỡ bi.
Video tự quay hướng dẫn cách làm thí nghiệm do nhóm học sinh thực hiện.
Các bước thí nghiệm:
+ Khởi động phyphox trên điện thoại, chọn chế độ “Đồng hồ bấm giờ âm”.
+ Dùng thước cuộn đo độ cao từ giá đỡ xuống sàn. + Gõ giá đỡ sao cho bi rơi xuống sàn theo phương thẳng đứng. Phyphox sẽ ghi được quãng thời gian từ lúc gõ và lúc bi chạm đất, chính là thời gian bi rơi. + Xử lý số liệu.
+ Từ công thức quãng đường vật rơi tự do để tìm ra gia tốc rơi tự do nơi làm thí nghiệm.
(Kết quả đo được thấp hơn gia tốc rơi tự do khoảng 0,2% do đồng hồ đo thêm thời gian âm thanh truyền). HS tự thực hiện nhiệm vụ ở nhà, dựa vào hướng dẫn đo được gia tốc rơi tự do g và ghi chép vào Sổ tay khoa học. Xây dựng công thức tính vận tốc, quãng đường của chuyển động rơi tự do.
Để xây dựng công thức của chuyển động rơi tự do, HS làm câu hỏi tương tác số 2 tương ứng 2 điểm, điểm vượt qua là 2 điểm.
Xét vật được thả rơi tự do. Hãy chọn và kéo công thức phù hợp vào chỗ trống để đưa ra được công thức chính xác của chuyển động rơi tự do.
Vận tốc ban đầu: v0 =………(1)………, gia tốc a=
…(2)……… Nên:
- Vận tốc tại thời điểm t: v=……(3)…………
- Quãng đường đã đi được sau thời điểm t: S=………(4)……… Thiết kế câu hỏi tương tác dạng kéo thả.
- Liên hệ giữa quãng đường đi với vận tốc tại cuối đoạn đường………(5)………… => Đáp án: (1) 0; (2) g; (3) g.t; (4) g.t2/2; (5) 2.g.S. Kết luận nội dung kiến thức.
GV tổng kết lại nội dung kiến thức thu được như sau: ĐẶC ĐIỂM VÀ CÁC CÔNG THỨC RƠI TỰ DO *Đặc điểm: - Phương: thẳng đứng
- Chiều: hướng xuống - Tính chất: nhanh dần đều
- Gia tốc rơi tự do g: xấp xỉ 9,8 m/s2, phụ thuộc vị trí địa lý * Các công thức: v=gt S=1/2.g.t2 v2=2gS Thiết kế slide tóm tắt kiến thức và thu âm tiếng GV nêu kết luận. Hoạt động 4: Đánh giá. a. Mục tiêu: [1.3]; [1.4]; [1.5]; [1.6].
b. Sản phẩm: Là kết quả câu trả lời của học sinh. c. Nội dung và hình thức tổ chức thực hiện:
Nội dung
Hình thức tổ chức thực hiện
HS trả lời 5 câu hỏi, mỗi câu 2 điểm; Điểm vượt qua là 4 điểm.
Câu 1: Nhận định này là đúng hay sai: Chuyển động của người nhảy
dù khi dù đã bung là chuyển động rơi tự do.
A. Đúng B. Sai
Đáp án: B. Sai.
Mở rộng: Lực cản không khí tác dụng lên dù rất lớn khiến dù rơi đủ chậm để đảm bảo an toàn khi chạm đất.
Câu 2: Một hòn đá rơi từ miệng đến đáy giếng mất 2,4s. Lấy gia tốc
rơi tự do g=9,8 m/s2. Độ sâu của giếng là bao nhiêu? A. 28,2m B. 12,25m C.56,4m D. 24,5m Đáp án: A. 28,2m. Thiết kế bài tập trắc nghiệm dạng Đúng-sai. Thiết kế bài tập trắc nghiệm nhiều lựa chọn.
bức tranh đặc trưng về làng quê vùng đồng bằng, trung du Bắc Bộ xưa.
Câu 3: Một vật rơi tự do từ độ cao 19,6m xuống đất.
Lấy gia tốc rơi tự do g=9,8 m/s2. Thời gian rơi của vật là:……s
Đáp án: 2s.
Câu 4: Mưa đá là một trong những hiện tượng thiên nhiên nguy
hiểm nhất trên trái đất. Các hạt mưa đá được hình thành từ các đám mây vũ tích có độ cao từ 2km đến 16km. Xét các hạt mưa đá rơi từ một đám mây có độ cao 2000m xuống mặt đất. Lấy g=9,8m/s2. Nếu không có sức cản của không khí, vận tốc của các hạt này khi chạm đất sẽ bằng bao nhiêu?
A. 198m/s. B. 25 m/s. C. 46m/s. D. 124m/s.
Đáp án: A. 198 m/s.
Mở rộng: Vận tốc này sẽ khiến các hạt mưa đá khinh khủng như những viên đạn.
Thực tế, chúng luôn chịu tác dụng của lực cản không khí, các hạt mưa có kích thước 150g sẽ đạt vận tốc khoảng 45m/s khi chạm đất. Vận tốc này vẫn khiến nhà cửa và cây trồng bị tàn phá nặng nề.
Câu 5: Hang Sơn Đoòng (Quảng Bình) là hang động tự nhiên lớn
nhất thế giới với hệ sinh thái, sông ngầm và những cột nhũ đá tuyệt đẹp.
Tại một vị trí giếng trời mà ánh sáng có thể rọi theo phương thẳng