Giáo án môn Vật lý 10 - Bài 17: Lực hấp dẫn

GIÁO ÁN
BÀI 17: LỰC HẤP DẪN
Người soạn: Hoàng Thị Tuyết Nhung 
Ngày soạn: 29/9/2015
Ngày thực hiện:
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC 
1. Về kiến thức
Nêu được khái niệm và các đặc điểm lực hấp dẫn
Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn
Viết được công thức của lực hấp dẫn và giới hạn áp dụng công thức
Nêu được biểu thức của gia tốc rơi tự do 
Nêu được khái niệm và đặc điểm của trường hấp dẫn, trường trọng lực 
2. Về 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
Phân biệt lực hấp dẫn với các loại lực khác (lực điện, lực từ, lực ma sát)
Vận dụng các công thức giải các bài tập đơn giản
Vận dụng các kiến thức, giải thích các hiện tượng liên quan trong thực tế
3. Về thái độ 
Có thái độ say mê khoa học
Hứng thú với bài học và tích cực tham gia vào bài học
Tìm tòi, khám phá thêm các tài liệu, kiến thức có liên quan đến bài học
II. CHUẨN BỊ 
1. Giáo viên
Phương pháp dạy học: phương pháp thuyết trình (bài giảng), vấn đáp, phương pháp trực quan – thí nghiệm, dẫn dắt học sinh xây dựng kiến thức
Học liệu: sách giáo khoa, sách giáo viên, giáo án 
Phương tiện: phấn, bảng, tranh ảnh liên quan đến bài học 
2. Học sinh 
Ôn lại kiến thức về sự rơi tự do và trọng lực 
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 
Thời gian
Hoạt động của thầy
Hoạt động của trò
Nội dung kiến thức
1 phút
Ổn định lớp
3 phút
Kiểm tra bài cũ
- Phát biểu định luật III Niu-tơn
- Viết biểu thức định luật III Niu-tơn. Đặc điểm cặp “lực và phản lực” trong tương tác giữa 2 vật
- Lắng nghe và trả lời các câu hỏi 
 Nháp:
Học sinh viết bảng công thức định luật III Niu-tơn
5 phút
Hoạt động 1: Tìm hiểu về lực hấp dẫn
-Thả 1 vật nhỏ (viên phấn, cái bút) cho nó rơi xuống đất
(?) Vì sao viên phấn (cái bút) lại rơi xuống đất mà nó không bay ngược lên? 
-Cho học sinh quan sát hình ảnh của vệ tinh mặt trăng quanh quanh trái đất, trái đất quay quanh mặt trời và các vệ tinh chuyển động xung quanh mặt trời. 
(?) 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 xung quanh mặt trời. Lực nào giữ cho các hành tinh chuyển động quanh mặt trời.
- GV nhận xét câu trả lời của Hs 
(?)Mặt Trời ở trung tâm, Trái Đất quay xung quanh mặt trời thì vật nào hút vật nào?
(?)Mặt Trời hút Trái Đất, mà theo định luật III Niu – tơn các em đã học ở bài trước, thì Trái Đất có hút lại Mặt Trời không?
Đó cũng chính là kết luận của Niu – tơn, ông cho rằng không chỉ Trái Đất hút vật, mà tất cả các vật đều hút lẫn nhau bởi 1 lực và lực này được gọi là lực hấp dẫn
- (?) Lực hấp dẫn có đặc điểm gì khác với các loại lực mà em đã biết?
- Nhận xét câu trả lời của học sinh: lực hấp dẫn có thể tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật 
- Hs quan sát
TL: Do lực hút của trái đất
-Hs mô tả lại chuyển động của các vệ tinh và trả lời: do lực hút.
- TL: do mặt trời hút trái đất.
-TL: Có
1. Lực hấp dẫn
- Định nghĩa: mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn
- Đặc điểm: Lực hấp dẫn tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật
15 phút
Hoạt động 2: Tìm hiểu về định luật vạn vật hấp dẫn
Ở phần 1 chúng ta đã được tìm hiểu về kết luận của Niu – tơn, ông cho rằng không chỉ Trái Đất hút vật, mà tất cả các vật đều hút lẫn nhau bởi 1 lực và lực này được gọi là lực hấp dẫn.
(?) Vậy theo các em Lực là đại lượng véc tơ hay vô hướng?
(?) Các yếu tố của đại lượng véc tơ là gì?
- GV kể câu chuyện dẫn dắt đến định luật vạn vật hấp dẫn và gọi 1 hs đứng lên đọc nội dung định luật vạn vật hấp dẫn trong sgk.
(?) Nội dung của định luật vạn vật hấp dẫn phát biểu cho yếu tố nào?
- Gv dẫn dắt ra hệ số hấp dẫn: Niu – tơn nói rằng lực hấp dẫn thì tỉ lệ thuận với tích 2 khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Nhưng hơn 1 thế kỉ sau, bằng thí nghiệm cân xoắn của Ca- ven- đi – sơ đã tìm ra được hệ số tỉ lệ và giờ ta sẽ không kí hiệu dấu tỉ lệ nữa mà sẽ thay bằng dấu “=”.
(?) Thế nào gọi là “chất điểm”?
- GV nhận xét : chất điểm là những vật có kích thước rất nhỏ so với khoảng các giữa chúng .
- Chia lớp thành 4 nhóm, phát phiếu học tập cho các nhóm với nội dung thảo luận: 
Cho 2 chất điểm, khối lượng lần lượt là m1; m2, đặt cách nhau một khoảng r.
(?) Vẽ các véc tơ thể hiện lực hấp dẫn giữa 2 vật
(?) Nhận xét về đặc điểm của các véc tơ lực vừa vẽ ( về điểm đặt, phương, chiều, độ lớn)
- Nhận xét câu trả lời của học sinh:
Lực hấp dẫn giữa hai vật bất kì là hai lực trực đối .
Ví dụ: Tính lực hấp dẫn của 2 học sinh ngồi cạnh nhau. Có nhận xét gì về lực này?
GV kết luận: Như vật trong đời sống hàng ngày, chúng ta không cảm thấy được lực hút giữa các vật thể thông thường
-Hs trả lời: Vecto
-TL: điểm đặt, phương, chiều, độ lớn
-HS lắng nghe và đọc nội dung
-TL: độ lớn lực hấp dẫn
TL: + khối lượng nhỏ
 + bán kính nhỏ
- Học sinh vẽ lực hấp dẫn giữa 2 vật và trả lời:
+ điểm đặt: tại tâm của vật
+ Phương: nằm trên đường thẳng nối tâm 2 vật.
+ Chiều: hướng vào vật còn lại
+ Độ lớn: 
- Học sinh tính lực hấp dẫn và suy nghĩ trả lời: Vì G là rất nhỏ, cỡ 10-11 nên khó có thể cảm nhận được lực hút này
2. Định luật vạn vật hấp dẫn
a, Định luật
 Lực hấp dẫn giữa 2 chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích 2 khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
 m1 m2 
 r
b, Hệ thức
Trong đó: 
m1; m2 là khối lượng của 2 chất điểm. (kg)
r: khoảng cách giữa tâm 2 vật
: hằng số hấp dẫn
c, Điều kiện áp dụng định luật:
+ Khoảng cách giữa các vật rất lớn so với kích thước của chúng
+ Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. Khi ấy r là khoảng cách giữa 2 tâm và lực hấp dẫn nằm trên đường nối 2 tâm và đặt vào 2 tâm đó.
Hoạt động 3: Nghiên cứu về sự rơi tự do
10 phút
- một vật rơi xuống trái đất do nằm ở gần trái đất và khối lượng của TĐ quá lớn không thể kéo TĐ về phía nó mà bị TĐ kéo nó về phía Trái đất. Trọng lực chính là lực hấp dẫn trong trường hợp này.
Như ở THCS các em đã được biết: trọng lực là lực hút của trái đất. Sau khi học về lực hấp dẫn chúng ta có thể khái quát lên bản chất của trọng lực là lực hấp dẫn do trái đất tác dụng lên vật
- Xét 1 vật có khối lượng m, ở độ cao h so với mặt đất, coi Trái Đất như một quả cầu đồng tính (hình vẽ)
 m 
R
 h 
P
(?) Viết công thức tính lực hấp dẫn mà Trái Đất tác dụng lên vật (m)
(?) Viết công thức tính trọng lượng của vật theo định luật II Niu-tơn
- Do trọng lực của vật chính là lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vật. Ta có Fhd = P (3)
(?) Từ (1), (2), (3) hãy lên bảng rút ra công thức tính g
(?) Khi độ cao h càng lớn, giá trị của g sẽ như thế nào?
- Khi vật ở gần mặt đất h << R, ta có thể bỏ qua giá trị của h
Lúc này: g = GMR2
- Ở độ sâu h 
g = GM(R-h)2
- Học sinh quan sát và lên bảng viết công thức: 
Fhd = GmM(R+h)2 (1)
- Học sinh lên bảng viết
P = m.g (2)
- Học sinh lên bảng làm theo yêu cầu giáo viên
- Học sinh trả lời: h tăng thì g giảm
3. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn
 Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn giữa trái đất và vật đó.
 Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực của vật.
 Biểu thức của trọng lực theo ĐLVVHD: F = GmM(R+h)2 (1)
Trong đó: m là khối lượng của vật
h: độ cao của vật so với mặt đất
M: Khối lượng trái đất
R: Bán kính trái đất.
 Áp dụng ĐL II Niu-tơn: P = m.g (2)
Suy ra: 
g : gia tốc rơi tự do (m/s2)
Nếu vật ở gần mặt đất 
R
 m
 h
Nếu vật ở độ sâu h so với mặt đất
 g = GM(R-h)2
7 phút
Hoạt động 4: Tìm hiểu trường hấp dẫn, trường trọng lực
- Yêu cầu học sinh đọc SGK
- Nêu câu hỏi:
Trường hấp dẫn, trường trọng lực tồn tại ở đâu? Có đặc điểm gì?
Gia tốc trọng trường do đâu mà có?
- Nhận xét câu trả lời
- Đọc phần 3 SGK
- Trình bày hiểu biết của mình về trường hấp dẫn, trường trọng lực, gia tốc trọng trường
4. Trường hấp dẫn, trường trọng lực
- Mọi vật đều luôn tác dụng lực hấp dẫn lên các vật xung quanh. Ta nói xung quanh mỗi vật đều có một trường hấp dẫn.
- Trường trọng lực là trường hấp dẫn do trái đất gây ra xung quanh nó.
- Đặc điểm: Tại một nơi nếu đặt những vật khác nhau thì trường trọng lực đều gây ra cho vật một gia tốc rơi tự do như nhau.
- g là gia tốc trọng trường
4 phút
Hoạt động 5: Củng cố, giao bài về nhà.
- Tóm tắt lại nội dung trọng tâm của bài
- Yêu cầu học sinh làm bài tập trong SGK, sách bài tập
- Yêu cầu: học sinh chuẩn bị bài 12.
- Tiếp thu, ghi nhận