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

TUẦN : Tiết : 
Ngày soạn: /10/2014
Ngày dạy : /10/2014
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 hệ thức của định luật này .
 - Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản 
 2. Kĩ năng và các năng lực:
* Kỹ năng:
 - HS hiểu được nội dung và hệ thức của định luật vạn vật hấp dẫn.
 - HS vận dụng: Biết cách tính lực hấp dẫn và tính được các đại lượng trong công thức của định luật vạn
 vật hấp dẫn.
* Các năng lực cần phát huy:
 - Đặt ra các câu hỏi về các hiện tượng trong cuộc sống có liên quan đến lực hấp dẫn.
 - Mô tả được định luật vạn vật hấp dẫn bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong định luật đó.
 - Trình bày được mối liên hệ giữa khối lượng, khoảng cách và lực hấp dẫn cũng như sự phụ thuộc của g vào h
 - Biết cách vận dụng định luật vạn vật hấp dẫn để giải các bài tập
 - Vận dụng định luật vào giải thích các hiện tượng trong thực tiễn cuộc sống.
 - Nhận ra được ảnh hưởng của vật lí lên các mối quan hệ xã hội lịch sử phát triển của khoa học kỹ thuật.
 3. Thái độ :
 - Có hứng thú học vật lý, yêu thích tìm tòi khoa hoc.
 - Có ý thức vận dụng những kiến thức vào đời sống
II. CHUẨN BỊ:
 1. Giáo viên:
 - Tranh( Hình ảnh CNTT) miêu tả chuyển động của Trái Đất xung quanh Mặt Trời và của Mặt Trăng 
 xung quanh Trái Đất (hình 11.1).
 2. Học sinh: 
 - Ôn lại kiến thức về sự rơi tự do và trọng lực.
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC:
 1. Ổn định lớp: ( 1 phút ):.
 2. Kiểm tra bài cũ: ( 5 phút )
 + Định nghĩa chuyển động rơi tự do?
 + Trọng lực là gì? Công thức tính trọng lực.
 3. Nội dung bài mới: 
Hoạt động 1 (20 phút): Tìm hiểu về lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
Kiến thức
Các năng lực
- Đặt vấn đề: Yêu cầu HS nêu nhận xét về chuyển động rơi của các vật trên Trái Đất.
- Cho HS qua sát hình vẽ mô phỏng chuyển động của Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời.
=> Giới thiệu về kết quả quan sát sự rơi của các vật trên Trái Đất và quan sát thiên văn về chuyển động của các hành tinh, phát hiện ra một lực gọi là lực hấp dẫn. 
- Nêu và phân tích định luật vạn vật hấp dẫn.
- Hướng dẫn HS cách biểu diễn lực.
- Vận dụng tính lực hấp dẫn giữa hai người nặng 50 kg đang đứng cách nhau 25 m trên mặt Đất.
- Mở rộng phạm vi áp dụng định luật cho các vật khác chất điểm. 
Ví dụ: Tìm lực hấp dẫn giữa Trái Đất và một người nặng 50 kg đứng trên mặt Đất. Biết Trái Đất nặng 6.1024 kg, bán kính Trái Đất 38.107 m.
- Nhận xét.
- Các vật đều rơi thẳng về phía mặt Đất.
- Ghi nhận vấn đề cần nghiên cứu.
- Tiếp thu, ghi nhớ nội dung và biểu thức định luật.
- Biểu diễn lực hấp dẫn giữa hai chất điểm.
- Cá nhân tự lực tìm lực hấp dẫn.
- Tiếp thu, ghi nhớ. 
- Biểu diễn lại vectơ lực hấp dẫn cho trường hợp 2 hình cầu đồng chất.
- Vì hằng số hấp dẫn rất nhỏ => Fhd có giá trị đáng kể khi khối lượng của vật là đáng kể( thiên thạch)
- Cá nhân tính lực hấp dẫn.
I. Lực hấp dẫn:
 Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực, gọi là lực hấp dẫn.
II. Định luật vạn vật hấp dẫn:
 1. Định luật:
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.
2. Hệ thức: 
 m1 m2 
 r
	 (*)
G: hằng số hấp dẫn
G = 6,67.10-11 Nm2/kg2
m1,m2 : Khối lượng mỗi chất điểm (kg)
r: Khoảng cách giữa hai chất điểm (m)
Fhd : Lưc hấp dẫn giữa hai chất điểm (N)
- Thông thường chỉ áp dụng công thức (*) trong 2 trường hợp:
 + Hai vật là chất điểm : r là khoảng cách giữa hai chất điểm.
 + Hai vật đồng chất có dạng hình cầu: r là khoảng cách giữa hai tâm.
*P1: Tại sao các vật đều có xu hướng rơi thẳng về phía mặt Đất?
* P2: Quan sát sự chuyển động của mọi vật trong vũ trụ rồi rút ra quy luật chung. 
* K1: Trình bày được nội dung của định luật vạn vật hấp dẫn.
* K2: Trình bày được mối liên hệ giữa Fhd , m, r
* K3: Sử dụng biểu thức của định luật để giải bài tập 
* K4: Vận dụng giải thích tại sao lực hấp dẫn tồn tại khắp mọi nơi nhưng ta không cảm nhận được ?
* P6: Điều kiện lí tưởng để áp dụng định luật : hai vật là chất điểm hoặc là hình cầu đồng chất.
Hoạt động 2 ( 10 phút): Xét trọng lực như trường hợp riêng của lực hấp dẫn.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung cơ bản
Kiến thức
Các năng lực
- Yêu cầu HS nhắc lại khái niệm trọng lực. 
- Theo Niu- tơn, trọng lực này chính là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật.=> P = ?
- Yêu cầu HS lập luận để rút ra công thức tính gia tốc rơi tự do. ( 2 phút)
- Nhận xét, bổ sung.
- Dựa vào công thức tính gia tốc g em thấy nó phụ thuộc vào yếu tố nào?
R
 m
 h
- Kể chuyện để nêu bật ý tưởng thiên tài của Niu tơn về việc phóng vệ tinh nhân tạo của Trái Đất.
- Nhắc lại về trọng lực.
- Trả lời:
- Thảo luận cặp, đưa ra công thức tính g = ?
- Gia tốc g phụ thuộc độ cao h từ vật đến mặt Đất. Nếu vật ở gần mặt Đất thì g là như nhau.
- Tiếp thu, ghi nhận.
III. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn:
- Xét một vật có khối lượng m, ở độ cao h so với mặt đất. Biết Trái Đất có khối lượng M và bán kính R. 
- Theo Niu-tơn : (1)
- Mặt khác, ta có : P = mg (2) 
 Từ (1) và (2) à 
- Nếu vật ở gần mặt đất (h<<R) thì:
* X5,X8: Thảo luận nhóm xây dựng công thức tính g theo h
* X6: Trình bày kết quả làm việc nhóm. 
* C6: Nhận ra được ảnh hưởng của vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử phát triển của khoa học kỹ thuật.
 4. Vận dụng, củng cố: 
 - Nhắc lại nội dung và biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn. Công thức tính gia tốc rơi tự do.
 - Vận dụng: Tính lực hấp dẫn cực đại giữa hai quả cầu bằng chì, mỗi quả nặng 45 kg, bán kính 
 15 cm. So sánh lực hấp dẫn này với trọng lực của một hòn bi khối lượng 15 g.
 ĐÁP ÁN: = 6,67.10-11 . (N)
 P = mg = 0,015 . 10 = 1,5 10-1 (N) 
 => P = 105 Fhd
5. Dặn dò, giao nhiệm vụ về nhà:
 - Yêu cầu HS về nhà học bài, làm bài tập 4->7 /69,70 SGK.
 - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài tiết sau: Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc.
 + Khi kéo giãn hoặc nén một lò xo, thả tay ra ta thấy hiện tượng gì ?
 + Có phải ta cứ kéo giãn lò xo mãi được không?
 IV. NHẬN XÉT, RÚT KINH NGHIỆM GIỜ DẠY: