CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC NỘI DUNG “CHUYỂN ĐỘNG TRÒN” VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC KIẾN TẠO
2.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức nội dung “Chuyển động tròn” Vật lí 10 theo hướng phát triển năng lực tự học của học sinh thông qua dạy học kiến tạo
2.2.2. Tiến trình dạy học bài “Gia tốc hướng tâm và lực hướng tâm”
Bài 32: LỰC HƯỚNG TÂM VÀ GIA TỐC HƯỚNG TÂM Môn học: Vật lí 10
Thời gian thực hiện: 2 tiết I. Mục tiêu
1. Về năng lực - Năng lực đặc thù:
+ Nhận thức vật lí
Biết được khái niệm và công thức tính lực hướng tâm Biết được gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều Vận dụng được lực hướng tâm vào thực tế
+ Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ Vật lí
Thảo luận và đề xuất giải pháp an toàn cho một số tình huống chuyển động tròn trong thực tế
+ Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
Vận dụng được biểu thức lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm.
- Năng lực chung
Phát triển năng lực tự học:
+ HS xác định được nội dung cần học (TH1.1)
+ HS xác định được kĩ năng liên quan đã có, đã biết (TH1.2) + Xác định được phong cách học tập của bản thân (TH2.1) + Lựa chọn được phương pháp học tập phù hợp (TH2.2) + Lập được thời gian biểu học tập phù hợp (TH2.3) + Biết cách làm việc với tài liệu (TH3.1)
+ Biết cách làm việc với người hỗ trợ (TH3.2) + Rèn luyện trên đối tượng vật chất (TH3.3) + Đánh giá được kết quả của bản thân (TH4.1)
+ Đánh giá điều chỉnh được kế hoạch học tập (TH4.2) 2. Phẩm chất
+ Góp phần phát triển phẩm chất chăm chỉ: Tích cực tìm tòi, sáng tạo trong học tập, có ý thức vượt qua khó khăn để đạt kết quả tốt trong học tập.
3. Thiết bị dạy học và học liệu c) Giáo viên
- Tranh vẽ, hình ảnh minh họa liên quan đến bài học d) Học sinh
- Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến vài học và dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV
II. Tiến trình dạy học
1. Hoạt động 1: Xác định vấn đề/nhiệm vụ học tập a) Mục tiêu:
- Đặt tình huống làm nảy sinh vấn đề về chuyển động tròn, từ đó tạo được tâm thế hứng thú trước khi vào bài cho học sinh.
- HS tự xác định được hệ thống kiến thức, kĩ năng cần học (TH1.1 M3) b) Nội dung hoạt động
- GV đặt câu hỏi, cho HS quan sát hình ảnh, yêu cầu HS suy nghĩ, đưa ra ý kiến của cá nhân.
c) Sản phẩm học tập - Câu trả lời của HS d) Cách thức tổ chức
• Chuyển giao nhiệm vụ
- GV đưa ra câu hỏi mở đầu cho HS: Em có nhận xét gì về mặt đường đua trong hình dưới đây? Tại sao người ta phải xây dựng mặt đường ở một số đoạn vòng cung có độ nghiêng so với phương ngang như vậy?
• Thực hiện nhiệm vụ
- HS suy nghĩ và trả lời câu hỏi - GV theo dõi và hỗ trợ
• Báo cáo thảo luận
- GV gọi 1 HS bất kì trả lời câu hỏi
- Trả lời: Mặt đường trơn trượt, có độ cua khá lớn nên khi xe vào khúc cua này rất khó để thay đổi tốc độ. Mặt đường phải thiết kế nghiêng một góc so với phương ngang để xe có điều kiện thực hiện đánh lái an toàn, đảm bảo cho xe chạy theo quỹ đạo tròn, tránh những tai nạn đáng tiếc xảy ra.
• Kết luận, nhận định
- GV dẫn dắt vào bài: Bài học hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu thêm một khái nệm mới lực hướng tâm. Ngoài ra sẽ tìm hiểu thêm những ứng dụng trong thực tế của chuyển động tròn. Ta đi vào bài học Bài 32: Lực hướng tâm và gia tốc hướng tâm.
2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới/giải quyết vấn đề/thực thi nhiệm vụ
2.1. Lực hướng tâm a) Mục tiêu
- HS nêu được biểu thức lực hướng tâm từ định luật II Newton trong trường hợp tổng quát và biểu thức tính gia tốc hướng tâm.
- HS tự xác định toàn bộ các kiến thức kĩ năng liên quan đã có, đã biết (TH1.2 M3)
b) Nội dung hoạt động
- GV sử dụng nhiều phương pháp như phát hiện và giải quyết vấn đề, đàm thoại, kết hợp với kĩ thuật KWL, chia nhóm để định hướng HS tìm hiểu lực hướng tâm, trả lời các câu hỏi, câu thảo luận.
c) Sản phẩm học tập
- HS đưa ra được khái niệm, biết công thức tính lực hướng tâm d) Cách thức tổ chức
Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu khái niệm, biểu thức tính lực hướng tâm.
• Chuyển giao nhiệm vụ
- GV giới thiệu bảng KWL để HS biết cách điền thông tin vào bảng K (Những điều HS đã
biết về lực hướng tâm)
W (Những điều HS muốn biết thêm liên quan đến lực hướng
tâm)
L (Những kiến thức học được về lực hướng
tâm)
… … …
- GV đặt câu hỏi để HS điền vào cột K:
+ Theo em, đại lượng nào em đã học liên quan đến lực hướng tâm?
- GV đặt câu hỏi để HS điền vào cột W:
+ Em muốn biết điều gì về lực hướng tâm?
- GV yêu cầu HS làm việc nhóm để điền vào cột L:
+ Từ định luật II Newton, em hãy cho biết khi một chất điểm có khối lượng m chuyển động tròn đều với gia tốc hướng tâm 𝑎⃗⃗⃗⃗⃗⃗ thì lực tác dụng lên vật có mối liên ℎ𝑡 hệ như thế nào?
( GV nhấn mạnh, hợp lực tác dụng lên vật trong trường hợp trên được gọi là lực hướng tâm và đưa ra biểu thức 𝐹⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝑚. 𝑎ℎ𝑡 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) ℎ𝑡
Dựa vào thông tin SGK:
+ Và hình ảnh sau, em hãy cho biết lực hướng tâm là gì? Công thức tính như thế nào? Phương, chiều ra làm sao?
+ Nêu điều kiện để có một vật có thể chuyển động tròn đều.
- Sau đó, GV yêu cầu HS hoàn thành bảng KWL
- GV tiếp tục yêu cầu HS trả lười câu hỏi Thảo luận 1 và luyện tập.
Thảo luận 1: Trong hệ mặt trời, chuyển động của một số hành ntinh như Trái Đất được xem gần đúng là chuyển động tròn đều xung quanh Mặt Trời. Lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm trong chuyển động của Trái đất?
- GV gợi ý:
+ Chuyển động của các hành tinh quay quanh Mặt Trời, chẳng hạn như Trái Đất là chuyển động gì?
+ Tại sao các hành tinh có thể chuyển động tròn đều? Lực tác dụng có bản chất gì?
Luyện tập : Vinasat-1 là vệ tinh viễn thông địa tĩnh (có vị trí cố định trong không gian so với Trái Đất) đầu tiên của Việt Nam được phóng vào vũ trụ năm 2008.
Biết khối lượng vệ tinh là m = 2,7 tấn và vệ tinh có quỹ đạo chuyển động nằm trong mặt phẳng xích đạo cách tâm Trái Đất 42000 km. Hãy xác định độ lớn lực hướng tâm do Trái Đất tác dụng lên vệ tinh.
+ Đường tròn có bán kính R
• Thực hiện nhiệm vụ
- HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi theo hướng dẫn của GV
- HS làm việc nhóm để trả lời các câu hỏi thảo luận
• Báo cáo thảo luận
- GV mời 1 bạn HS đứng dậy trả lời cho mỗi câu hỏi. Riêng câu Luyện tập thì HS lên bảng trình bày lời giải.
- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung
• Kết luận, nhận định
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.
2.2. Gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều a) Mục tiêu
- Nêu được khái niệm và đặc điểm của gia tốc hướng tâm - Vận dụng được công thức tính gia tốc hướng tâm
b) Nội dung hoạt động
- GV giảng giải, phân tích ví dụ, cho HS cùng thảo luận, trả lời câu hỏi.
c) Sản phẩm học tập
- HS phát biểu được khái niệm, đặc điểm và đưa ra được công thức gia tốc hướng tâm.
- Làm được một số bài tập liên quan đến gia tốc hướng tâm d) Cách thức tổ chức
Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu khái niệm gia tốc hướng tâm
• Chuyển giao nhiệm vụ
- GV yêu cầu HS nhắc lại khái niệm gia tốc và công thức tính - GV cho HS làm việc nhóm đôi để trả lời câu hỏi.
+ Câu hỏi thảo luận: Trong chuyển động tròn đều, tốc độ của vật là không đổi.
Vậy chuyển động tròn đều có gia tốc không?
+ Nêu đặc điểm của gia tốc của chuyển động tròn đều.
• Thực hiện nhiệm vụ
- HS tiếp thu kiến thức từ GV, suy nghĩ và trả lời câu hỏi.
• Báo cáo thảo luận
- HS trình bày câu trả lời trước lớp
• Kết luận, nhận định
- GV nhận xét, đưa ra kết luận, chuyển sang nội dung mới.
Nhiệm vụ 3: Tìm hiểu cách vận dụng gia tốc hướng tâm.
• Chuyển giao nhiệm vụ
- GV dành 3 phút để HS nghiên cứu cách trình bày đáp án của ví dụ sgk. Sau đó yêu cầu HS tự trình bày lại lời giải.
- GV phân tích các bước vận dụng gia tốc hướng tâm để giải bài tập và giải thích các hiện tượng thực tiễn.
• Thực hiện nhiệm vụ
- HS tự đọc hiểu và trình bày lại lời giải của câu hỏi ví dụ
• Báo cáo thảo luận
- GV mời 2 bạn lên bảng trình bày lại lời giải
• Kết luận, nhận định
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung luyện tập 2.3. Ứng dụng thực tế của chuyển động tròn.
a) Mục tiêu
- Phân tích được lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm và đề xuất được giải pháp an toàn khi xe chạy theo đường vòng cung trên mặt đường ngang.
b) Nội dung hoạt động
- GV trình chiếu phiếu học tập số 1 để HS thảo luận nhóm và hoàn thành.
c) Sản phẩm học tập
- HS hoàn thành được phiếu học tập số 1 d) Cách thức tổ chức
Nhiệm vụ 4: Tìm hiểu trường hợp xe chạy theo đường vòng cung trên mặt đường ngang
• Chuyển giao nhiệm vụ
- GV chia lớp thành 6 nhóm, mỗi nhóm trao đổi và thảo luận để hoàn thành phiếu học tập số 1 sau:
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Nhóm:…
Câu hỏi 1: Nếu mặt đường trơn trượt (ma sát giữa mặt đường và các vỏ bánh xe không đáng kể), điều gì sẽ xảy ra khi xe bắt đầu chạy vào đoạn đường vòng cung?
………
………
………
………
Câu hỏi 2: Có những lực nào tác dụng lên xe? Phương và chiều của hợp lực đó như thế nào? Xe có thể chạy theo đường vòng cung được không?
………
………
………
………
Câu hỏi 3: Điều kiện để xe chuyển động theo đường vòng cung là gì?
………
………
………
………
Câu hỏi 4: Xác định phương và chiều của lực ma sát nghỉ.
………
………
………
………
Câu hỏi 5: Nếu lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm thí có thể suy ra công thức tính vận tốc như thế nào?
………
………
………
………
Câu hỏi 6: Đề xuất giải pháp an toàn khi xe chạy theo đường vòng cung mặt đường ngang.
………
………
………
………
- GV yêu cầu HS làm việc nhóm để trả lời câu hỏi Thảo luận 2.
Thảo luận 2: Khi ô tô chạy theo đường vòng cung, tài xế cần lưu ý những điều gì để tránh xảy ra tai nạn?
• Thực hiện nhiệm vụ
- HS theo dõi SGK, thảo luận nhóm để trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập số 1 và câu hỏi thảo luận 2.
• Báo cáo thảo luận
- HS hoàn thành phiếu học tập số 1
- GV mời đại diện 1 nhóm trình bày trước lớp, những nhóm khác nhận xét cho ý kiến bổ sung và đặt câu hỏi nếu cần thiết
- HS ghi chép nội dung chính.
• Kết luận, nhận định
- GV nhận xét, đưa ra kết luận, chuyển sang nội dung mới.
III. Hoạt động 3: Luyện tập, vận dụng a) Mục tiêu
- Giúp HS hệ thống lại kiến thức đã học b) Nội dung hoạt động
- GV chiếu câu hỏi, HS suy nghĩ trả lời.
c) Sản phẩm học tập
- HS vận dụng được kiến thức về chuyển động tròn và lực hướng tâm để giải bài tập.
d) Cách thức tổ chức
• Chuyển giao nhiệm vụ
- GV trình chiếu lần lượt các câu hỏi, yêu cầu HS trả lời:
Câu 1: Cho bán kính cung tròn mà xe chạy bằng 35,0 m. Hệ số ma sát nghỉ giữa mặt đường và bánh xe bằng 0,523. Xác định tốc độ tối đa để xe có thể đi vào đoạn đường cung tròn an toàn.
Câu 2: Khi xe chạy theo đường vòng cung nằm ngang, tốc độ tối đa của xe để giữ an toàn phụ thuộc như thế nào vào ma sát nghỉ và bán kính đường tròn? Tốc độ này có phụ thuộc vào trọng lượng xe hay không? Từ đó hãy đề xuất những yếu tố quan trọng cần lưu ý khi thiết kế cầu đường có hình vòng cung.
Câu 3: Mô hình đơn giản của nguyên tử hydrogen giả sử rằng electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân và tốc độ 2,2.106 m/s. Quỹ đạo chuyển động có bánh kính bằng 0,53.10-10 m. Hãy tính độ lớn của lực tương tác giữa electron và hạt nhân.
• Thực hiện nhiệm vụ
- HS thảo luận, suy nghĩ cách giải bài tập GV giao
• Báo cáo thảo luận
- HS tiếp nhận câu hỏi, suy nghĩ và trả lời
• Kết luận, nhận định
- GV đánh giá, nhận xét, kết thúc bài học
- GV tổng kết chương.
❖ Hướng dẫn về nhà
+ Ôn tập và ghi nhớ kiến thức vừa học + Hoàn thành bài tập sgk
+ Tìm hiểu nội dung Bài 33: Biến dạng của vật rắn.
[