Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tuần 3 - Bài 4: Sự rơi tự do

TRƯỜNG THPT GIÁ RAI TỔ VẬT LÍ – KTCN GV: Nguyễn Phương Nam Tuần dạy: 03 Bài 4: SỰ RƠI TỰ DO I.Mục tiêu: 1.Kiến thức: - Trình bày, nêu ví dụ và phân tích được khái niệm về sự rơi tự do. - Phát biểu được định luật rơi tự do. 2.Kĩ năng: - Giải được một số dạng bài tập đơn giản về sự rơi tự do. - Phân tích kết quả thí nghiệm để tìm ra được cái chung, cái bản chất, cái giống nhau trong các thí nghiệm. Tham gia vào việc giải thích các kết quả thí nghiệm. - Chỉ ra các trường hợp trong thực tế có thể coi là rơi tự do. II.Chuẩn bị: 1.Giáo viên: Dụng cụ thí nghiệm: Một vài hòn sỏi với nhiều kích cỡ Một vài tờ giấy phẳng nhỏ, kích cỡ 15cm x 15cm Một vài miếng bìa phẳng, tương đối dày, có khối lượng lớn hơn viên sỏi nhỏ. 2.Học sinh: Ôn lại bài chuyển động thẳng biến đổi đều. III.Tiến trình dạy học: 1.Ổn định: 2.Kiểm tra: không 3.Hoạt động dạy - học: «Hoạt động 1: (20 phút) Tìm hiểu sự rơi trong không khí: Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Nội dung GV tạo tình huống học tập: Tiến hành TN 1 ở phần I.1 Yêu cầu dự đoán trước kết quả. Vật nào rơi xuống trước ? Vì sao ? Đưa ra giả thuyết ban đầu: vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ. Tiến hành TN 2 ở phần I.1 Có nhận xét gì về kết quả TN ? Các vật rơi nhanh chậm khác nhau có phải do nặng nhẹ khác nhau không ? Vậy nguyên nhân nào khiến cho các vật rơi nhanh chậm khác nhau ? Dự đoán 2 vật có khối lượng như nhau sẽ rơi ntn ? Tiến hành TN 3 ở phần I.1 Nhận xét kết quả ? Có khi nào vật nhẹ lại rơi nhanh hơn vật nặng không ? Tiến hành TN 4 ở phần I.1 Nhận xét kết quả ? Trả lời câu hỏi C1 Sau khi nghiên cứu 1 số chuyển động trong không khí, ta thấy kết quả là mâu thuẩn với giả thuyết ban đầu, không thể kết luận vật nặng bao giờ cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ. Hãy chú ý đến hình dạng của các vật rơi nhanh hay chậm có đặc điểm gì chung ? Vậy yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến sự rơi nhanh chậm khác nhau của các vật trong không khí ? Làm cách nào để chứng minh được điều này ? Dự đoán sự rơi của các vật khi không có ảnh hưởng của không khí ? HS quan sát TN, thảo luận, trả lời câu hỏi của GV. Hòn sỏi rơi xuống trước, vì hòn sỏi nặng hơn tờ giấy. Các vật rơi nhanh chậm khác nhau không phải do nặng nhẹ khác nhau. Rơi nhanh như nhau. Hai vật nặng như nhau rơi nhanh chậm khác nhau. HS có thể trả lời: có hoặc không. Vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng. Từng HS trả lời HS có thể trả lời: Các vật rơi nhanh chậm khác nhau do sức cản của không khí lên các vật khác nhau. Các vật rơi nhanh chậm khác nhau không phải do nặng nhẹ khác nhau. HS thảo luận để trả lời câu hỏi của GV và đưa ra giả thuyết mới. Không khí. HS thảo luận. Loại bỏ không khí. Các vật rơi nhanh như nhau. I.Sự rơi trong không khí và sự rơi tự do: 1.Sự rơi của các vật trong không khí. a)Thí nghiệm: TN1: Thả 1 hòn sỏi và 1 tờ giấy (nặng hơn tờ giấy) TN2: Như TN 1 nhưng tờ giấy vo tròn và nén chặt lại. TN3: Thả 2 tờ giấy cùng kích thước, nhưng 1 tờ để phẳng, 1 tờ vo tròn lại. TN4: Thả hòn sỏi nhỏ và 1 tấm bìa phẳng đặt nằm ngang (nặng hơn hòn sỏi) b)Kết quả: TN1: Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ. TN2: Hai vật nặng nhẹ khác nhau lại rơi nhanh như nhau. TN3: Hai vật nặng như nhau rơi nhanh chậm khác nhau. TN4: Vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng. c).Nhận xét: Các vật rơi nhanh hay chậm không phải do nặng nhẹ khác nhau. «Hoạt động 2: Tìm hiểu sự rơi trong chân không. Yêu cầu HS đọc phần mô tả các TN của Newton và Galilê. Nhấn mạnh cho HS: đây là các TN đóng vai trò kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết vừa đưa ra, nếu kết quả không mâu thuẩn với giả thuyết thì giả thuyết có thể chấp nhận. Có nhận xét gì về kết quả thu được từ các thì nghiệm đó ? Sự rơi của các vật trong trường hợp này gọi là sự rơi tự do. Định nghĩa sự rơi tự do ? Yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi C2. Gợi ý: chỉ xét những sự rơi mà trong đó có thể bỏ qua yếu tố không khí. Từng HS đọc SGK và trả lời câu hỏi của GV. Nếu loại bỏ được sức cản của không khí (hoặc sức cản của không khí không đáng kể) thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. Từng HS định nghĩa. Từng HS hoàn thành yêu cầu C2. 2. Sự rơi của các vật trong chân không: a)Ống Newton: Cho hòn bi chì và cái lông chim rơi trong ống đã hút hết không khí thì chúng rơi nhanh như nhau. b).Kết luận: Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhanh như nhau. c)Định nghĩa sự rơi tự do: Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực «Hoạt động 3:Củng cố, vận dụng: Yêu cầu HS nhắc lại khái niệm về sự rơi tự do và một số trường hợp trong thực tế có thể coi là rơi tự do. Hoàn thành bài tập 7. CM trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, hiệu 2 đoạn đường đi trong hai khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau là một đại lượng không đổi. Gợi ý: Sử dụng công thức đường đi của CĐTNDĐ cho các khoảng thời gian bằng nhau Dt: từ thời điểm t đến thời điểm (t+Dt) và từ thời điểm (t+Dt) đến thời điểm (t+2Dt). Từng HS trả lời Hoàn thành bài tập 7 HS nhận nhiệm vụ học tập «Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà: Giá Rai, ngày tháng 08 năm 2009 Tổ trưởng Phan Phước Đình Đọc lại các kiến thức về sự rơi tự do đã được học. Hoàn thành câu hỏi và bài tập về nhà. Xem lại kiến thức về chuyển động thẳng biến đổi đều. TRƯỜNG THPT GIÁ RAI TỔ VẬT LÍ – KTCN GV: Nguyễn Phương Nam Tuần dạy: 04 Bài 4: SỰ RƠI TỰ DO (tt) I.Mục tiêu: 1.Kiến thức: Nêu được những đặc điểm của sự rơi tự do. 2.Kĩ năng: Phân tích hình ảnh hoạt nghiệm để rút ra đặc điểm của sự rơi tự do. Giải được một số dạng bài tập đơn giản về sự rơi tự do. II.Chuẩn bị: 1.Giáo viên: Một vài hòn sỏi, một sợi dây dọi. Hình ảnh hoạt nghiệm phóng to theo đúng tỉ lệ xích. 2.Học sinh: Kiến thức về chuyển động thẳng biến đổi đều, đặc biệt là chuyển động thẳng nhanh dần đều. III.Tiến trình dạy - học: 1.Ổn định: 2.Kiểm tra: Yếu tố nào ảnh hưởng đến sự rơi nhanh, chậm khác nhau của các vật trong không khí ? Sự rơi tự do là gì ? Nêu ví dụ về sự rơi tự do. 3.Hoạt động dạy học: «.Hoạt động 1: Nghiên cứu đặc điểm của chuyển động rơi tự do. Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Nội dung Làm thế nào để xác định được phương và chiều của chuyển động rơi tự do ? GV tiến hành TN theo phương án của HS. Nếu không thì nhận xét và đưa ra phương án dùng dây dọi. (Cho một hòn sỏi hoặc một vòng kim loại rơi dọc theo một sọi dây dọi) Yêu cầu HS quan sát, nhận xét kết quả. HS thảo luận phương án thí nghiệm nghiên cứu phương và chiều của chuyển động rơi tự do. Quan sát TN, đưa ra kết quả: phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. II.Nghiên cứu sự rơi tự do của các vật: 1.Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do: a).Có phương thẳng đứng. b).Có chiều từ trên xuống «.Hoạt động 2: Chứng minh chuyển động rơi tự do là CĐTNDĐ. Giới thiệu ảnh hoạt nghiệm và kỹ thuật để thu được ảnh. Chuyển động của viên bi có phải là chuyển động thẳng đều không ?Tại sao ? Nếu chuyển động của viên bi là CĐTNDĐ thì chuyển động đó phải thoả mãn điều kiện gì ? Làm cách nào xác định ? Lưu ý: Khi đo luôn chọn 1 điểm trên viên bi để xác định vị trí. Sử dụng kiến thức CĐTĐ để phát hiện chuyển động của viên bi là CĐTNDĐ. Hiệu 2 quãng đường đi trong 2 khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau là 1 số không đổi. Dùng thước đo, sau đó tính hiệu các quãng đường. Từ kết quả thu được chứng tỏ kết luận trên là đúng. c).Là chuyển động thẳng nhanh dần đều. «.Hoạt động 3:Thu nhận thông tin về các công thức tính vận tốc, đường đi và gia tốc rơi tự do. Dùng kiến thức của CĐTNDĐ để viết công thưc tính vận tốc, đường đi của chuyển động rơi tự do không vận tốc đầu, với gia tốc rơi tự do là g ? g có dấu ntn so với vận tốc ? Tại sao ? ±.Thông báo các kết quả đo gia tốc tự do. Từng cá nhân viết được: v = gt và Cùng dấu với vận tốc vì chuyển động rơi tự do là CĐNDĐ d).Công thức tính vận tốc: (vật rơi không vận tốc đầu) v = gt g: gia tốc rơi tự do e).Công thức tính quãng đường: s: quãng đường đi được t: thời gian rơi tự do 2.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. Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Trái Đất thì khác nhau. Thường lấy g » 9,8m/s2 hoặc g»10m/s2 «.Hoạt động 4: Củng cố, vận dụng, giao nhiệm vụ: Rơi tự do là gì ? Nêu đặc điểm của sự rơi tự do. Định luật về gia tốc rơi tự do. Các công thức ? Tìm công thức độc lập với t ? Yêu cầu HS hoàn thành bài tập «Giao nhiệm vụ: Bài tập về nhà:10, 11, 12 SGK và các BT ở SBT. Ôn lại kiến thức về chuyển động đều, vận tốc, gia tốc. Xem lại mối quan hệ giữa độ dài cung, bán kính đường tròn và góc ở tâm chắn cung. v = gt; ; v2 = 2gs Thời gian vật rơi đến khi chạm đất: Vận tốc của vật khi chậm đất: v = gt = 10.2 = 20m ².Nhận nhiệm vụ Một vật rơi từ độ cao 20m xuống đất. Lấy g = 10m/s2. Tính: a)Thời gian bắt đầu rơi đến khi chạm đất b)Vận tốc của vật khi chạm đất. TRƯỜNG THPT GIÁ RAI TỔ VẬT LÍ – KTCN GV: Nguyễn Phương Nam Tuần dạy: 04 Bài 5: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU I.Mục tiêu: 1.Kiến thức: Phát biều được định nghĩa về chuyển động tròn đều. Viết được công thức tính độ lớn của vận tốc dài và đặc điểm của vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều. Đặc biệt là hướng của vectơ vận tốc. Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức, đơn vị đo của tốc độ góc trong chuyển động tròn đều. Hiểu được tốc độ góc chỉ nói lên sự quay nhanh hay chậm của bán kính quỹ đạo quay. Chỉ ra được mối quan hệ giữa tốc độ góc và vận tốc dài. Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức, đơn vị đo của hai đại lượng là chu kì và tần số 2.Kĩ năng: Nêu được một số ví dụ về chuyển động tròn đều. Giải được một số dạng bài tập đơn giản xung quanh công thức tính vận tốc dài, tốc độ góc của chuyển động tròn đều. II.Chuẩn bị: 1.Giáo viên: Hình vẽ 5.5 trên giấy to dùng cho chứng minh. 2.Học sinh: Ôn lại các khái niệm vận tốc, gia tốc ở bài 3. Xem lại mối quan hệ giữa độ dài cung, bán kính đường tròn và góc ở tâm chắn cung. III.Tiến trình dạy - học: 1.Ổn định: 2.Kiểm tra: 3.Hoạt động dạy học: «.Hoạt động 1: Tìm hiểu chuyển động tròn, chuyển động tròn đều. Trợ giúp của GV Hoạt động của HS Nội dung Cho HS đọc SGK để thu thập thông tin. Chuyển động ntn gọi là chuyển động tròn ? Nêu công thức tính tốc độ trung bình ? Định nghĩa chuyển động tròn đều ? HS đọc SGK Có quỹ đạo là hình tròn Hs nêu Từng HS nêu định nghĩa. I.Định nghĩa: 1)Chuyển động tròn: Là chuyển động có quỹ đạo là một đường tròn 2)Tốc độ trung bình: Tốc độ TB = 3)Chuyển động tròn đều: là chuyển động có: - Quỹ đạo là 1 đường tròn. - Tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau. «Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm vận tốc dài. Trong chuyển động thẳng đều, ta dùng khái niệm tốc độ để chỉ mức độ nhanh chậm của chuyển động: trong đó s là đoạn thẳng và vectơ vận tốc có phương, chiều không đổi. Nhưng trong chuyển động tròn đều thì s là đường tròn, do đó vận tốc là đại lượng đặc trưng cho mức độ nhanh hay chậm và phương, chiều của chuyển động, vì thế người ta đưa ra khái niệm vận tốc dài. Để áp dụng công thức của chuyển động thẳng đều vào chuyển động tròn đều thì cần phải làm thế nào ? (Điều kiện gì để đoạn đường coi như thẳng ?) Độ lớn công thức tính vận tốc dài ? Hoàn thành yêu cầu C1 Đọc SGK mục II.2 Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều có phương, độ lớn ntn ? Chọn thời gian ngắn để quãng đường đi được coi như thẳng. Đưa ra công thức: Phương: tiếp tuyến quỹ đạo Độ lớn: II.Tốc độ dài và tốc độ góc: 1)Tốc độ dài: Trong chuyển động tròn đều tốc độ dài của vật không đổi. 2)Vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều có: - Phương : tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo - Độ lớn: «.Hoạt động 3: Tìm hiểu các khái niệm tốc độ góc, chu kỳ, tần số Quan sát hình 5.4 nhận thấy khi M là vị trí tức thời của vật chuyển động được 1 cung tròn Ds thì bán kính OM quay được 1 góc nào ? Biểu thức nào thể hiện được sự quay nhanh hay chậm của bán kính OM ? Do đó bắt buộc phải đưa ra đại lượng mới có tên là tốc độ góc của chuyển động tròn đều, ký hiệu: w Vận tốc dài cho biết quãng đường vật đi được trong một đơn vị thời gian thì tốc độ góc cho ta biết điều gì ? Có thể tính bằng công thức nào ? Da đo bằng rad và Dt đo bằng s thì tốc độ góc có đơn vị là gì ? Hoàn thành yêu cầu C3 Trong ví dụ trên, kim giây cứ quay 1 vòng mất hết 60s, người ta gọi 60s là chu kỳ của kim giây. Tương tự thì chu kỳ của kim giờ, kim phút là bao nhiêu ? Chu kỳ của chuyển động tròn là gì ? Có đơn vị gì ? Nếu chu kỳ cho biết thời gian vật quay được 1 vòng thì đại lượng có tên gọi là tần số cho biết số vòng vật quay được trong 1 s ´.Viết biểu thức tính tần số, đơn vị ? Trong T(s) quay được 1 vòng 1(s) f f = ? Hoàn thành yêu cầu C5 Yêu cầu HS đọc SGK để thấy mối quan hệ Hoàn thành yêu cầu C6 Nghe GV phân tích Cho biết góc mà bán kính nối vật quay được trong 1 đv thời gian. Trong Dt quay được Da Trong 1 đvtg quay được 1 góc w: ². rad/s Chu kỳ kim phút: 3600s Chu kỳ kim giờ : 43200s Là thời gian vật đi hết 1 vòng, đơn vị là s đơn vị là vòng/s HS hoàn thành câu C5 Từng HS đọc SGK để thấy mối quan hệ giữa v và w HS hoàn thành câu C6 3)Tốc độ góc. Chu kỳ. Tần số: a)Tốc độ góc: Da là góc mà bán kính nối từ tâm đến vật quét được trong thời gian Dt. Đơn vị: rad/s b)Chu kỳ: là thời gian để vật đi được 1 vòng. Đơn vị là giây (s) c)Tần số: là số vòng vật đi được trong 1 giây. Đơn vị tần số là vòng/s hoặc Hez d)Công thức liên hệ giữa tốc độ dài và vận tốc góc: v = rw «Hoạt động 4: Củng cố, dặn dò: Nhắc lại các khái niệm, ý nghĩa vật lý của vận tốc dài, vận tốc góc và mối quan hệ của hai đại lượng này. Làm bài tập 8, 9, 10 Giá Rai, ngày tháng 09 năm 2009 Tổ trưởng Phan Phước Đình Bài tập về nhà: 11, 12 SGK Học bài, xem lại qui tắc cộng vec tơ.