Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 23 - Bài 17: Lực hấp dẫn

Ngày soạn : ..................... Ngày dạy : ...................... Tiết 23. Bài 17. Lực hấp dẫn I. Mục tiêu 1. Hiểu được rằng mọi vật trong tự nhiên đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn. 2. Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn. Viết được hệ thức và nêu được đặc điểm của lực hấp dẫn. 3. Hiểu được trọng lực của một vật là lực hấp dẫn do Trái đất tác dụng lên vật đó. 4. Biết được khái niệm và đặc điểm của trọng trường. 5. Hiểu được vì sao càng lên cao thì gia tốc rơi tự do càng giảm và ngược lại. 6. Giải thích được vì sao Mặt trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Trái đất, Trái đất chuyển động gần như tròn đều quanh Mặt trời. 7. Vận dụng được các biểu thức trong bài để giải một số bài tập đơn giản. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Hình ảnh mô phỏng chuyển động của Trái đất quanh Mặt trời, Mặt trăng quanh Trái đất. - Một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan để củng cố bài học. 2. Học sinh Ôn lại kiến thức về sự rơi tự do và trọng lực. III. Tiến trình dạy học Hoạt động của Giáo viên và Học sinh Nội dung Hoạt động 1. Đặt vấn đề vào bài (7’) .GV: Thả một viên phấn rơi xuống đất. Lực nào đã làm cho viên phấn rơi? .HS: Trọng lực (lực hút của Trái đất tác dụng lên viên phấn). .GV: Viên phấn có hút Trái đất với một lực không? Vì sao? .HS: Theo định luật III Niu-tơn thì viên phấn cũng hút Trái đất với một lực. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Trước đây, Niu-tơn cũng từng băn khoăn, suy nghĩ khi nhìn trái táo rụng từ trên cây xuống và cũng đi đến nhận xét: không phải chỉ riêng Trái đất mà mọi vật đều có khả năng hút các vật khác về phía mình. Cho HS quan sát hình ảnh mô tả chuyển động của Trái đất quanh Mặt trời và của Mặt trăng quanh Trái đất. .HS: Quan sát hình ảnh mô tả chuyển động của Trái đất quanh Mặt trời và của Mặt trăng quanh Trái đất. .GV: Lực nào giữ cho Trái đất chuyển động gần như tròn đều quanh Mặt trời và lực nào giữ cho Mặt trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Trái đất? Những câu hỏi đó sẽ được giải đáp ở bài 17. Bài 17. Lực hấp dẫn Hoạt động 2. Tìm hiểu định luật vạn vật hấp dẫn (15’) .GV: Cuối thế kỉ XVII, trên cơ sở nghiên cứu sự rơi của các vật cũng như chuyển động của Mặt trăng quanh Trái đất và của các hành tinh quay quanh Mặtt trời, Niu-tơn đã đi đến nhận định: Mọi vật trong tự nhiên đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn. Vậy, lực nào giữ cho Trái đất chuyển động gần như tròn đều quanh Mặt trời? lực nào giữ cho Mặt trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Trái đất? .HS: - Lực hấp dẫn giữa Trái đất và Mặt trời giữ cho Trái đất chuyển động gần như tròn đều quanh Mặt trời. - Lực hấp dẫn giữa Trái đất và Mặt trăng giữ cho Mặt trăng chuyển động gần như tròn đều quanh Trái đất. .GV: Nói thêm, lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật, khác với lực đàn hồi và lực ma sát là lực tiếp xúc. Những đặc điểm của lực hấp dẫn được Niu-tơn nêu lên thành định luật vạn vật hấp dẫn. Yêu cầu HS phát biểu nội dung và viết biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn? .HS: Phát biểu nội dung và viết biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn. .GV: Yêu cầu HS nêu tên, đơn vị của các đại lượng đã biết trong biểu thức? .HS: Nêu tên, đơn vị của các đại lượng đã biết trong biểu thức. .GV: Thông báo G là hằng số hấp dẫn, G = 6,67.10-11 N.m2/kg2. .GV: Biểu diễn lực hấp dẫn giữa 2 vật (coi như chất điểm). Nhấn mạnh, (1) có thể áp dụng cho 2 quả cầu đồng tính, khi đó r là khoảng cách giữa tâm của 2 quả cầu. Hai lực có đặc điểm gì? .HS: là 2 lực trực đối: cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Tại sao ta không nhận thấy lực hấp dẫn giữa các vật thể thông thường? .HS: Do G rất nhỏ, các vật thể thông thường có khối lượng m không lớn nên Fhd nhỏ, mắt ta không cảm nhận được. .GV: Thông báo, Fhd chỉ đáng kể khi ít nhất một trong hai vật có khối lượng đáng kế. Với các vật thông thường, phải dùng những dụng cụ thí nghiệm rất nhạy mới phát hiện được lực hấp dẫn giữa chúng. Cho HS quan sát sơ đồ cân xoắn mà Ca-ven-đi-sơ đã dùng để đo lực hấp dẫn. 1. Định luật vạn vật hấp dẫn * Mọi vật trong tự nhiên đều hút nhau với một lực: lực hấp dẫn *Định luật + Phát biểu (SGK) + Biểu thức: Fhd ~ (m1.m2) khi r = const. Fhd ~ 1/r2 khi m1, m2 = const. [m1] = kg, [m2] = kg [r] = m [Fhd] = N G = 6,67.10-11 N.m2/kg2. là 2 lực trực đối. Hoạt động 3. Thiết lập biểu thức của gia tốc rơi tự do (10 phút) .GV: Trọng lực là gì? .HS: Trọng lực là lực hút của Trái đất tác dụng lên vật, gây ra cho vật gia tốc rơi tự do. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Sau khi biết lực hấp dẫn, em hiểu trọng lực của một vật là gì? .HS: Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn của Trái đất tác dụng lên vật đó. .GV: Viết biểu thức của lực hấp dẫn do Trái đất (coi như một quả cầu đồng tính có khối lượng M, bán kính R) tác dụng lên vật (có khối lượng m ở độ cao h so với mặt đất)? .HS: .GV: Dựa vào Fhd = P = m.g tìm biểu thức của gia tốc rơi tự do ở độ cao h? .HS: Thực hiện tìm biểu thức của gia tốc rơi tự do ở độ cao h: .GV: Nhận xét sự phụ thuộc của g vào h? .HS: h càng lớn thì g càng nhỏ. .GV: Càng lên cao thì g càng giảm. nếu ở gần mặt đất thì h << R, khi đó có thể bỏ qua h, viết biểu thức của gia tốc rơi tự do ở mặt đất? .HS: Ở gần mặt đất, h << R: 2. Biểu thức của gia tốc rơi tự do + Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn của Trái đất tác dụng lên vật đó. + Gia tốc rơi tự do ở độ cao h: + Ở gần mặt đất, h << R: Hoạt động 4. Tìm hiểu khái niệm trường hấp dẫn, trường trọng lực (6’) .GV: Thông báo khái niệm trường hấp dẫn, trường trọng lực. .HS: Tiếp nhận kiến thức. .GV: Từ biểu thức (2) cho biết nếu nhiều vật khác nhau đặt tại cùng một điểm thì trọng trường gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do có đặc điểm gì? .HS: g như nhau. .GV: Xác nhận câu trả lời đúng. Nhấn mạnh g là một đại lượng đặc trưng cho trọng trường tại một điểm, gọi là gia tốc trọng trường. 3. Trường hấp dẫn, trường trọng lực + Trường hấp dẫn: môi trường đặc biệt bao quanh mỗi vật, có tính chất là tác dụng lực hấp dẫn lên các vật khác đặt trong nó. + Trường trọng lực: trường hấp dẫn do Trái đất gây ra xung quanh nó. + Đặc điểm của trọng trường: (SGK) + g: đặc trưng cho trọng trường tại một điểm g: gia tốc trọng trường. Hoạt động 5. Vận dụng – Củng cố bài – Giao nhiệm vụ về nhà (7’) .GV: Yêu cầu HS làm bài tập 1, 2, 3 – tr 78, 79 tại lớp? .HS: Làm bài tập 1, 2, 3 – tr 78,79 tại lớp. .GV: Nhận xét bài làm. Giao nhiệm vụ về nhà cho HS: trả lời câu hỏi 1, 2, 3, 4 và làm bài tập 4, 5, 6, 7; đọc phần “Em có biết” và ôn lại các công thức của chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều.