Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 4: Sự rơi tự do

Bài 4: SỰ RƠI TỰ DO I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: -Trình bày, nêu thí dụ và phân tích được khái niệm về sự rơi tự do. - Đưa ra được những ý kiến nhận xét về hiện tượng xảy ra trong các thí nghiệm sơ bộ về sự rơi tự do . 2. kĩ năng: - Giải được một số dạng bài tập đơn giản về sự sự rơi tự do . - Đưa ra được những ý kiến nhận xét về hiện tượng xảy ra trong các thí nghiệm sơ bộ về sự rơi tự do . II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Chuẩn bị những dụng cụ thí nghiệm đơn giản trong 4 thí nghiệm của sách giáo khoa gồm: - Một vài hòn sỏi. - Một vài tờ giấy phẳng nhỏ, kích thước 15cmx15cm - 3miếng bìa phẳng tròn, đường kính cỡ 4cm hay 5cm; - 3 miếng sát vỏ hộp phẳng hình tròn cùng kích thước với các miếng bìa. - Một vài hòn bi xe đạp , vài miếng bìa phẳng có trọng lượng lớn hơn trọng lượng của các hòn bi. 2. Học sinh: Soạn bài trước. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC TIẾT 6 1. Hoạt động 1: Tạo tình huống học tập dẫn dắt học sinh vào bài (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh - Dẫn dắt HS vào bài : Các em đã học chuyển động thẳng biến đổi đều. Sau đây, chúng vào trường hợp cụ thể của chuyển động thẳng biến đổi đều, đó là sự rơi tự do của các vật. - Nguyên nhân nào làm các vật rơi trong không khí nhanh chậm khác nhau? Khối lượng? Thể tích? Sức cản của không khí? - Lắmg nghe giáo viên giảng bài. - Trả lời câu hỏi tại sao trong không khí các vật rơi nhanh chậm khác nhau. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu về sự rơi trong không khí (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức * Tiến hành lần lượt 4 thí nghiệm theo sách giáo khoa. - Thí nghiệm 1: Thả một tờ giấy và một hòn sỏi (nặng hơn tờ giấy) - Thí nghiệm 2: Như thí nghiệm 1 nhưng tờ giấy vo tròn và nén chặt. - Thí nghiệm 3: Thả hai tờ giấy cùng kích thước nhưng một tờ giấy để phẳng, còn tờ kia thì vo tròn và nén chặt lại. - Thí nghiệm 4: Thả một vật nhỏ (hòn bi xe đạp) và một tấm bìa phẳng (nặng hơn viên bi) đặt nằm ngang. + Trong thí nghiệm nào vật nặng rơi nhanh hơn nhẹ ? + Trong thí nghiệm nào vật nhẹ rơi nhanh hơn nặng ? + Trong thí nghiệm nào hai vật nặng như nhau lại rơi nhanh chậm khác nhau ? + Trong thí nghiệm nào hai vật nặng nhẹ khác nhau nhưng lại rơi nhanh như nhau ? * Qua các thí nghiệm trên, ta thấy rằng vật rơi nhanh hay chậm không phải vì nặng nhẹ khác nhau. Vậy nguyên nhân nào làm cho vật rơi nhanh hay chậm khác nhau ? Cho ví dụ ? * Quan sát và trả lời câu hỏi. + Thí nghiệm 1: vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ. + Thí nghiệm 4: vật nhẹ rơi nhanh hơn nặng + Thí nghiệm 3: hai vật nặng như nhau lại rơi nhanh chậm khác nhau + Thí nghiệm 2: vật nặng nhẹ khác nhau nhưng lại rơi nhanh như nhau * là do sức cản của không khí. Ví dụchiếc lá rời cành rơi chao đảo nhiều lần, khi có gió thì nó bay lên hoặc bay xuống. I-Sự rơi trong không khí và sự rơi tự do 1. Sự rơi của các vật trong không khí: a. Thí nghiệm và kết quả: - Thí nghiệm 1: vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ. - Thí nghiệm 4: vật nhẹ rơi nhanh hơn nặng - Thí nghiệm 3: hai vật nặng như nhau lại rơi nhanh chậm khác nhau - Thí nghiệm 2: vật nặng nhẹ khác nhau nhưng lại rơi nhanh như nhau b.Kết luận :Trong không khí các vật rơi nhanh chậm khác nhau là do sức cản của không khí. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu về sự rơi của các vật trong chân không (sự rơi tự do) (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Nếu loại bỏ sức cản của không khí thì các vật sẽ rơi như thế nào ? - Tại sao ? * Để trả lời câu hỏi này, các em hãy làm thí nghiệm ống Niu-Ton. - Hòn bi chì và cái lông chim rơi như thế nào trong ống thủy tinh chứa đầy không khí ? - Nếu trong ống thủy tinh đã rút hết không khí thì chúng rơi như thế nào ? Theo phương nào? - Như vậy sự rơi của các vật trong không khí nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của các vật trong trường hợp này gọi là sự rơi tự do. - Khi vật đang rơi, nếu bỏ qua ảnh hưởng của không khí thì lực nào tác dụng lên vật ? - Tại sao các quả tạ trong thí nghiệm của Ga-li-lê rơi từ tháp Pi-da xuống mặt đất cùng một lúc ? - Rơi như nhau. - Tìm câu giải thích. * Làm thí nghiệm và trả lời câu hỏi. - Hòn bi chì rơi nhanh hơn. - Rơi nhanh như nhau - Ghi nhận. - Trọng lực. - Vì trọng lượng của các quả tạ rất lớn so với sức cản của không khí tác dụng lên chúng. 2.Sự rơi của các vật trong chân không (Sự rơi tự do) Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. 3. Hoạt động 3: Củng cố và giao nhiệm vụ về nhà(5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Sự rơi của những vật nào trong 4 thí nghiệm mà ta làm ở trên có thể coi là sự rơi tự do ? 2. Về soạn tiếp đến hết bài. - Có thể coi hòn sỏi, viên giấy nén chặt, viên bi là rơi tự do. - Ghi vào vở soạn. Bài 4: SỰ RƠI TỰ DO (tiếp theo) I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu được đặc điểm của sự sự rơi tự do . - Kết luận chuyển động sự rơi tự d là một chuyển động thẳng nhanh dần đều. 2. kĩ năng: - Giải được một số dạng bài tập đơn giản về sự sự rơi tự do. - II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Vẽ hình 4.3 lên bảng phụ. 2. Học sinh: Soạn bài trước. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC TIẾT 7 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu đặc điểm của chuyển động rơi tự do (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Qua các thí nghiệm vừa rồi, các em có nhận xét gì về phương và chiều của các vật rơi tự do ? - Trình bày về việc chụp ảnh hoạt nghiệm và kết hợp với tranh ve õ(hình 4.3) để đi đến kết luận: Vật rơi tự do là một chuyển động thẳng nhanh dần đều. Ở cùng một nơi trên trái đất mọi vật rơi cùng một gia tốc (gia tốc rơi tự do g) - Vật rơi theo đường thẳng, hướng từ trên xuống. - Lắng nghe và ghi nhận. II-Nghiên cứu sự rơi tự do của các vật 1. Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do: - Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng. - Chiều từ trên xuống dưới. - Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc bằng g 2. Hoạt động 2: Xây dựng công thức trong chuyển động rơi tự do – Gia tốc rơi tự do (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Ta đã chứng minh được sự RTD là cđ NDĐ có gia tốc g. Vậy các em hãy vận dụng các công thức của cđ thẳng NDĐ để thiết lập Công thức tính vận tốc và quãng đường đi được của sự RTD. - Có nhiều phương pháp để đo gia tốc rơi tự do. Thực nghiệm chứng tỏ rằng: Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất các vật đều rơi tự do với cùng một gia tốc nhất đinh. - Lấy ví dụ theo SGK ? - Chọn hệ qui chiếu: + Gốc tọa độ O: là vị trí thả vật, trục tọa độ OY theo phương thẳng đứng chiều dương: hướng từ trên xuống. + Gốc thời gian: lúc thả vật . a. Công thức vận tốc có dạng: v = v0 + a.t (*) Vì bắt đầu thả vật cho nên vật có vận tốc đầu v0 = 0, gia tốc rơi a = g. Thay các giá trị vừa tìm được vào (*) ta có: v = g.t b. Công thức quãng đường đi được có dạng: s = v0.t + = - Ghi nhận. - Hà Nội: g = 9,7872m/s2, ở tpHCM: g = 9,7876m/s2. 2. Công thức trong chuyển động rơi tự do: a. Công thức tính vận tốc: v = g.t b. Công thức tính quãng đường: * Chú ý: trong các công thức trên g gọi là gia tốc rơi tự do 3. Gia tốc rơi tự do: -Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất các vật đều rơi tự do với cùng một gia tốc g. - Nếu không cần độ chính xác cao, ta có thể lấy g = 9,8m/s2 hoặc g = 10m/s2 3. Hoạt động 3: Giải một bài tập để củng cố bài (12 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức 1. Bài tập 10 SGK-trang 27 - Gọi một học sinh đọc và tóm tắt bài toán. - Chọn hệ qui chiếu cho bài toán ? - Viết công thức tính quãng đường đi được ? - Từ công thức này hãy tìm công thức tính thời gian rơi của vật ? - Viết công thức tính vận tốc ? - Tóm tắt: + Cho : s = 20m, g = 10m/s2 + Hỏi: t = ?, v = ? - Chọn hệ qui chiếu: + Gốc tọa độ O: là vị trí rơi, trục tọa độ OY theo phương thẳng đứng chiều dương: hướng từ trên xuống. + Gốc thời gian: lúc vật bắt đầu rơi . - Quãng đường đi được: - Thời gian rơi: = 2s - Vận tốc rơi: v = g.t = 10.2 = 20m/s. 1. Bài tập 10 SGK-trang 27 - Gốc tọa độ O: là vị trí rơi, trục tọa độ OY theo phương thẳng đứng chiều dương: hướng từ trên xuống. - Gốc thời gian: lúc vật bắt đầu rơi - Quãng đường đi được: ® Thời gian rơi: t = = 2s - Vận tốc rơi: v = g.t = 10.2 = 20m/s. 4. Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà (3 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Trả lời các câu hỏi: 1, 2, 3, 4, 5 SGK-trang 27 2. Làm bài tập: 7, 8, 9, 11, 12 SGK- trang 27 Chép yêu cầu giáo viên vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY