Giáo án môn Vật lí 10 - Bài 11: Lực hấp dẫn, định luật vạn vật hấp dẫn

Ngày 25/10/2017 Tiết: 20
Bài 11 : LỰC HẤP DẪN. ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN.
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức:
- Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được công thức của lực hấp dẫn.
- Nêu được định nghĩa trọng tâm của một vật.
2. Kĩ năng:
- Giải thích được một cách định tính sự rơi tự do và chuyển động của các hành tinh, vệ tinh bằng lực hấp dẫn.
- Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản như ở trong bài học.
3. Thái độ: Hứng thú học tập,
4. Định hướng hình thành năng lực
- Năng lực tự học. Năng lực giải quyết vấn đề. Năng lực hợp tác nhóm. Năng lực giao tiếp.Năng lực công nghệ thông tin.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên:
- Thiết bị dạy học: Máy chiếu.
-Video mô tả chuyển động của Mặt Trăng xung quanh Trái Đất và các hành tinh xung quanh Mặt Trời.
- Phiếu đánh giá học sinh.
2. Học sinh:
- Ôn lại kiến thức về sự rơi tự do và trọng lực.
- Chuẩn bị bài thuyết trình về các hiện tượng liên quan đến lực hấp dẫn.
- Bảng phụ.
3. Bảng tham chiếu các mức yêu cầu cần đạt của câu hỏi, bài tập, kiểm tra, đánh giá.
Nội dung
Nhận biết
Thông hiểu
Vận dụng
Vận dụng cao
Lực hấp dẫn.
Định luật vạn vật hấp dẫn
- Biết được mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn
- Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được công thức của định luật này.
- Nêu được các yếu tố ảnh hưởng đến lực hấp dẫn.
- Lực hấp dẫn chỉ đáng kể khi ít nhất một trong hai vật có khối lượng lớn.
- Trọng lực của vật có khối lượng m là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó.
- Giải thích được một cách định tính sự rơi tự do và chuyển động của các hành tinh, vệ tinh bằng lực hấp dẫn.
- Biết cách tính lực hấp dẫn và các đại lượng trong công thức của định luật vạn vật hấp dẫn.
- Vận dụng được các công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập.
- Tính gia tốc rơi tự do ở các độ cao khác nhau so với mặt đất.
III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP:
Kiểm tra bài cũ: 
Câu 1: Phát biểu và viết biểu thức định luật II Newton.
Câu 2: Phát biểu và viết biểu thức định luật III Newton.
Câu 3: Nêu đặc điểm của cặp « lực và phản lực » trong tương tác giữa hai vật.
Câu 4: Trọng lực là gì? Nêu đặc điểm của trọng lực.
A. KHỞI ĐỘNG:
Hoạt động 1: Hoạt cảnh về nhà vật lí học, nhà toán học Newton 
1. Mục tiêu: Biết thông tin về nhà vật lí học, nhà toán học Newton đã phát hiện ra định luật vạn vật hấp dẫn. Những căn cứ giúp Newton tìm ra được định luật từ đó tạo tình huống học tập để học sinh tìm hiểu kiến thức mới.
2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: Phương pháp đóng vai
3. Hình thức tổ chức hoạt động: Một HS đóng vai nhà vật lí học, nhà toán học Newton.
4. Phương tiện dạy học: Máy chiếu, quả táo. 
5. Sản phẩm: Thông tin về Newton, biết được Newton phát hiện ra lực hấp dẫn như thế nào.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập: Yêu cầu HS tìm hiểu về nhà vật lí học, nhà toán học Newton. 
Đưa ra tình huống mở đầu “ Vì sao quả táo rơi xuống đất?”
“ Lực nào giữ cho Mặt Trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Trái Đất? Lực nào giữ cho Trái Đất chuyển động gần như tròn đều quanh Mặt Trời”
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm cụ của HS
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: 1 HS đóng vai nhà vật lí học, nhà toán học Newton
- Các nhóm xem hoạt cảnh, và ghi nhớ thông tin.
- Báo cáo kết quả đã ghi nhớ.
B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
Hoạt động 2: Tìm hiểu kiến thức về lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn.
1. Mục tiêu: Học sinh hiểu được lực hấp dẫn. Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được công thức của lực hấp dẫn. 
2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: Giải quyết vấn đề. Dạy học nhóm. Vấn đáp.
3. Hình thức tổ chức hoạt động: Nhiệm vụ được giao cho cả lớp. HS thực hiện công việc theo nhóm.
4. Phương tiện dạy học: Máy chiếu, video chuyển động của Mặt Trăng xung quanh Trái Đất và Trái Đất xung quanh Mặt Trời.
5. Sản phẩm: Báo cáo kết quả hoạt động nhóm.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
PHIẾU HỌC TẬP 1
Thả một quả táo. 
C1: Vì sao quả táo lại rơi xuống đất?
C2: Quả táo có hút Trái Đất không? Vì sao?
C3: Tại sao Trái Đất không chuyển động về phía quả táo?
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập: Yêu cầu các nhóm thảo luận và trả lời câu hỏi: 
- GV gợi ý dựa vào định luật II, định luật III Newton
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: HS hoạt động nhóm giải quyết vấn đề.
- Đại diện nhóm báo cáo kết quả thảo luận trước lớp
- Các nhóm khác nghe và nhận xét.
- Cho HS quan sát video chuyển động của Mặt Trăng xung quanh TĐ, các hành tinh xung quanh Mặt Trời. Yêu cầu các nhóm tìm thông tin và trả lời câu hỏi: 
“ Lực nào giữ cho Mặt Trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Trái Đất? Lực nào giữ cho Trái Đất chuyển động gần như tròn đều quanh Mặt Trời”
- HS quan sát video.
- Đọc SGK tìm thông tin trả lời câu hỏi.
- Yêu cầu HS dự đoán xem các yếu tố nào ảnh hưởng đến độ lớn của lực hấp dẫn? 
- Yêu cầu HS phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn.
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: Nghe và trả lời câu hỏi.
- HS phát biểu định luật và ghi vào vở.
- Yêu cầu HS biểu diễn vecto lực hấp dẫn. 
- Lực hấp dẫn có đặc điểm gì (điểm đặt, phương, chiều độ lớn)?
- Tại sao hằng ngày ta không cảm nhận được lực hấp dẫn giữa các vật thể thông thường?
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: HS hoạt động nhóm giải quyết vấn đề.
- Yêu cầu các nhóm hoàn thành PHT, trình bày vào bảng phụ. 
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ - Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm cụ của HS
- HS nhận nhiệm vụ.
- Các nhóm trình bày trên bảng phụ. Đại diện nhóm thuyết trình.
- Các nhóm khác nhận xét.
PHIẾU HỌC TẬP 2
Bài toán: Tính lực hấp dẫn giữa hai tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng 50.000 tấn ở cách nhau 1km. 
So sánh lực hấp dẫn giữa chúng với trọng lượng của một quả cân có khối lượng 100g. Lấy .
Nhận xét:
 - Lực hấp dẫn giữa hai tàu thủy có đủ để kéo chúng lại với nhau không?
 - Lực hấp dẫn có giá trị đáng kể phụ thuộc vào yếu tố nào?
Kết luận: 
I. Lực hấp dẫn.
Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn.
Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa .
II. Định luật vạn vật hấp dẫn.
Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
 G= 6,67.10-11N.m2/kg2
 m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm 9kg), r là khoảng cách giữa chúng (m).	
* Điều kiện áp dụng:
- Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng.
 - Các vật đồng chất và có dạng hính cầu. Khi đó r là khoảng cách giữa hai tâm.
Hoạt động 3: Tìm biểu thức của gia tốc rơi tự do.
1. Mục tiêu: Tìm được biểu thức của gia tốc rơi tự do ở độ cao h, và ở gần mặt đất.
2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: dạy học nhóm.
3. Hình thức tổ chức hoạt động: Nhiệm vụ được giao cho cả lớp. HS thực hiện công việc theo nhóm.
4. Phương tiện dạy học: Phiếu học tập, Bảng phụ.
5. Sản phẩm: Bài báo cáo kết quả hoạt động nhóm trên bảng phụ.
Biểu thức gia tốc rơi tự do: + Ở độ cao h so với mặt đất: 
 + Ở gần mặt đất (h<<R): 
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập: 
Yêu cầu các nhóm hoàn thành PHT, trình bày vào bảng phụ. 
- Áp dụng biểu thức gia tốc rơi tự do. Kiểm tra lại gia tốc rơi tự do của quả cân. 
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm cụ của HS
- Thực hiện nhiệm vụ học tập
- Trao đổi thảo luận.
- Các nhóm trình bày trên bảng phụ. Đại diện nhóm thuyết trình.
- Các nhóm khác nhận xét.
PHIẾU HỌC TẬP 3
Trái Đất: khối lượng M, bán kính R.
Vật: khối lượng m, ở độ cao h so với mặt đất.
Viết công thức lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật:..
Viết công thức trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên vật:..
Suy ra công thức gia tốc rơi tự do ở độ cao h: 
Nếu vật ở gần mặt đất (h rất nhỏ so với R thì): 
Nhận xét: về gia tốc rơi tự do của các vật ở gần mặt đất?
Kết luận: 
III. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dân.
 § Trọng lực của vật có khối lượng m là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó.
 § Biểu thức gia tốc rơi tự do:
+ Ở độ cao h so với mặt đất: 
+ Ở gần mặt đất (h<<R): 
C. VẬN DỤNG, TÌM TÒI, MỞ RỘNG
Hoạt động 3: Tìm hiểu các hiện tượng liên quan đến lực hấp dẫn.
1. Mục tiêu: Hiểu được lực hấp dẫn chi phối chuyển động của các thiên thể trong hệ Mặt Trời cũng như trong toàn vũ trụ. Lực hấp dẫn là nguyên nhân tạo ra thủy triều. Và gợi mở cho việc phóng vệ tinh nhân tạo của Trái Đất.
2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: giao nhiệm vụ ở nhà.
3. Hình thức tổ chức hoạt động: Các nhóm chuẩn bị trước bài thuyết trình bằng Powerpoin ở nhà.
4. Phương tiện dạy học: Máy chiếu.
5. Sản phẩm: Bài trình chiếu của HS.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập: 
Yêu cầu các nhóm chuẩn bị trước bài thuyết trình bằng Powerpoin về các hiện tượng liên quan đến lực hấp dẫn: Thủy triều.....
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm cụ của HS
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: HS nghiên cứu tài liệu, chuẩn bị bài thuyết trình
- Hình thức thuyết trình bằng Powerpoin.
D. LUYỆN TẬP
Hoạt động 4: Vui học
1. Mục tiêu: Ôn tập kiến thức.
 2. Phương pháp/Kĩ thuật dạy học: Trò chơi ô chữ
3. Hình thức tổ chức hoạt động: Nhiệm vụ được giao cho cả lớp. HS thực hiện công việc theo nhóm.
4. Phương tiện dạy học: máy chiếu.
5. Sản phẩm: Ô chữ
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
- Chuyển giao nhiệm vụ học tập: trò chơi ô chữ
- Nhận xét, đánh giá.
- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ
- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm cụ của HS
- Thực hiện nhiệm vụ học tập: Hoạt động thảo luận theo nhóm. Ghi đáp án vào phiếu trả lời. 
- Báo cáo kết quả thảo luận.
E. HƯỚNG DẪN HỌC Ở NHÀ
- Học bài và làm bài tập 4; 5; 6; 7 SGK trang 69;70
- Đọc phần em có biết?
- Đọc trước bài: “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc”. Trả lời các câu hỏi sau:
 + Lực đàn hồi của lò xo có đặc điểm gì?
 + Cách sử dụng lực kế để đo lực?
 + Nội dung của định luật Húc? Giới hạn áp dụng của định luật?
NỘI DUNG CÁC CÂU HỎI, BÀI TẬP
Câu 1: Chọn đáp án đúng khi nói về lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên Mặt Trăng và do Mặt Trăng tác dụng lên Trái Đất ?
A. Hai lực này cùng phương, cùng chiều.
B. Hai lực này cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn.
C. Hai lực này cùng chiều, cùng độ lớn.
D. Hai lực này là hai lực trực đối cân bằng.
Câu 2: Gia tốc rơi tự do của vật càng lên cao thì
A. càng tăng. B. càng giảm. C. bằng không.	 D. không thay đổi.
Câu 3: Khi khối lượng của hai vật và khoảng cách giữa chúng đều tăng lên gấp đôi thì lực hấp dẫn giữa chúng có độ lớn
A. tăng gấp đôi. B. giảm đi một nữa. C. Tăng gấp bốn. D. Giữ nguyên như cũ.
Câu 4: Ở độ cao nào so với mặt đất thì gia tốc rơi tự do bằng một nữa gia tốc rơi tự do ở mặt đất. Cho bán kính Trái Đất là 
A. 2650 km. B. 1250 km. C. 2000 km. D. 4590 km.