Giáo án môn Vật lý 10 - Bài 4: Sự rơi tự do (tiết 1)

BÀI 4: SỰ RƠI TỰ DO (tiết 1) I. Mục tiêu: II. Chuẩn bị: III. Tổ chức các hoạt động dạy học III.1. Hoạt động 1: Nhận thức vấn đề của bài học. Hình thức tổ chức học tập: HS quan sát thí nghiệm biểu diễn, thảo luận nhóm. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên HS quan sát thí nghiệm, thảo luận để trả lời câu hỏi của GV. □. Hòn sỏi rơi xuống trước vì hòn sỏi nặng hơn tờ giấy. HS nêu ra các ví dụ về sự rơi của 2 vật mà vật nặng lại rơi chậm hơn vật nhẹ. HS quan sát thí nghiệm, thảo luận để trả lời câu hỏi của GV. □. Các vật rơi nhanh chậm khác nhau không phải do nặng nhẹ khác nhau. - GV có thể tạo tình huống học tập như sau:Tiến hành thí nghiệm 1 ở phần I.1. Trước khi THTN, GV nhận xét:Hòn bi nặng hơn tờ giấy. MĐTN: Xem hòn sỏi nặng và tờ giấy nhẹ, vật nào rơi nhanh hơn? ○. Vật nào rơi xuống trước? Vì sao? ◊. Như vậy, ta có giả thuyết thứ nhất: Vật nặng bao giờ cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ. Nhưng cô lại không nghĩ như thế, cô thấy cũng có khi vật nặng lại rơi chậm hơn vật nhẹ. Bạn nào có thể lấy cho cô ví dụ về sự rơi của 2 vật mà vật nặng lại rơi chậm hơn vật nhẹ. - GV yêu cầu HS tiến hành thí nghiệm mà HS đưa ra. Nếu không có đầy đủ dụng cụ để tiến hành thí nghiệm thì GV nhận xét từng thí nghiệm và giới thiệu thí nghiệm 4. Trước khi THTN, GV nhận xét:Hòn bi trong líp xe đạp nhẹ hơn tấm bìa. MĐTN: xem các vật sẽ rơi như thế nào? - GV yêu cầu HS lên bảng cùng tiến hành thí nghiệm. ○ Các vật rơi như thế nào? Có nhận xét gì về KQTN? Các vật rơi nhanh hay chậm khác nhau có phải do nặng, nhẹ khác nhau không? Vậy nguyên nhân nào khiến cho các vật rơi nhanh chậm khác nhau? Chúng ta sẽ nghiên cứu điều này trong nội dung bài học ngày hôm nay. III.2. Hoạt động 2 : Tìm hiểu sự rơi trong không khí. Mục đích: Quan sát hiện tượng, rút ra nhận xét từ các thí nghiệm đơn giản về sự rơi trong không khí. Hình thức tổ chức học tập: HS quan sát thí nghiệm biểu diễn, thảo luận nhóm. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - HS thảo luận theo nhóm để chỉ ra mục đích TN và điều kiện trong từng TN. +TN2: hòn sỏi nặng hơn tờ giấy, TN tiến hành trong không khí. +TN4:tấm bìa nặng hơn hòn bi xe đạp, TN tiến hành trong không khí. - Các HS khác Quan sát TN và ghi lại kết quả. - HS trả lời các câu hỏi trong C1 . TN1: vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ. . TN2: 2vật nặng khác nhau, rơi như nhau. .TN3: 2 vật nặng như nhau, rơi nhanh chậm khác nhau. TN4: vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng. □. Trong không khí, các vật rơi nhanh chậm khác nhau không phải do nặng nhẹ khác nhau. - GV nhắc lại mục đích và kết quả của 2 thí nghiệm mở đầu: MĐ: xét xem các vật rơi nhanh, chậm khác nhau do nguyên nhân nào? KQ: Có thể là do sức cản của không khí lên các vật khác nhau. ◊ Bây giờ chúng ta sẽ cùng nhau tiến hành một vài thí nghiệm khác nữa để kiểm chứng giả thuyết thứ nhất vừa đưa ra. - GV giới thiệu thí nghiệm 2:hòn sỏi và tờ giấy vo tròn. - GV giới thiệu thí nghiệm 3: thả 2 tờ giấy cùng kích thước, 1tờ giấy để phẳng, còn tờ kia thì vo tròn, nén chặt. Trước khi THTN, GV cho HS phân tích mục đích và điều kiện thí nghiệm, chú ý yếu tố khối lượng. - GV hướng dẫn HS làm thí nghiệm và yêu cầu các HS lên bảng tiến hành thí nghiệm. ○. Hoàn thành yêu cầu C1. ○. Các em có nhận xét gì về sự rơi của các vật trong không khí? ◊. Như vậy, sau khi nghiên cứu một số chuyển động trong không khí, ta thấy kết quả là mâu thuẫn với giả thuyết ban đầu, không thể kết luận vật nặng bao giờ cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ. Vậy yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến sự rơi nhanh, chậm khác nhau của các vật trong không khí? Liệu có phải không khí đã ảnh hưởng đến sự rơi của các vật? Chúng ta có giả thuyết thứ hai: Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì có lẽ các vật sẽ rơi nhanh như nhau. III.3. Hoạt động 3: Tìm hiểu sự rơi trong chân không (Sự rơi tự do). Mục đích: - Tìm hiểu các thí ghiệm của Newton và Galile. - Định nghĩa sự rơi tự do. Hình thức tổ chức học tập: Tìm hiểu cá nhân. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Từng HS đọc SGK và trả lời các câu hỏi của GV. □.1.Newton: Trong không khí và trong chân không. Galile: Trong không khí. 2. Kiểm tra giả thuyết: Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì các vật sẽ rơi nhanh như nhau. 3. Phù hợp. - HS hoàn thành yêu cầu C2. □. Sự rơi của hòn sỏi, viên giấy nén chặt, hòn bi trong líp xe đạp trong các thí nghiệm ở trên có thể coi là sự rơi tự do. - GV yêu cầu HS đọc phần mô tả các thí nghiệm của Newton và Galile ở mục I.2 Nhấn mạnh cho HS: Đây là các thí nghiệm đóng vai trò như những thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết vừa đưa ra, nếu kết quả không mâu thuẫn với giả thuyết thì giả thuyết có thể chấp nhận được. ○. Bây giờ các em hãy trả lời các câu hỏi sau: 1. Các nhà bác học đã tiến hành thí nghiệm của mình trong những điều kiện như thế nào? 2. Nhằm mục đích gì? 3. Kết quả thí nghiệm có phù hợp với giả thuyết 2 vừa đưa ra không? ◊. Ở đây, chúng ta cần chú ý đến yếu tố không khí: Nếu loại bỏ được ảnh hưởng của không khí thì các vật sẽ rơi nhanh như nhau. Sự rơi của các vật trong trường hợp này gọi là: sự rơi tự do. Chú ý rằng, trong lịch sử thì thí nghiệm của Galile được thực hiện trước thí nghiệm của Newton rất lâu. Tuy nhiên, ở đây ta đưa thí nghiệm của Newton ra trước vì trong đó đã loại được hẳn tác dụng của không khí, còn thí nghiệm của Galile được đưa ra sau vì nó là thí nghiệm gấn đúng, trong đó, ta chỉ bỏ qua ảnh hưởng của không khí. ○. Hoàn thành yêu cầu C2. ◊. Muốn có sự rơi tự do, ta phải loại bỏ nhiều ảnh hưởng khác nữa, như ảnh hưởng của điện trường, từ trường, Vì vậy, khái niệm chính xác của sự rơi tự do: Sự rơi tự do là sự rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lực. III.4. Hoạt động 4: Củng cố - Vận dụng. Mục đích: Ôn tập lại kiến thức. Hình thức tổ chức học tập: Tìm hiểu cá nhân. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - HS nhớ lại và trả lời GV. - Đáp án D. - HS thảo luận và tìm cách chứng minh. - GV yêu cầu HS nhắc lại khái niệm về sự rơi tự do và một số trường hợp có thể coi là rơi tự do. ○. Hòan thành yêu cầu ở bài tập 7/SGK. ○. Chứng minh rằng: Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, hiệu hai đoạn đường đi trong hai khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau là một đại lượng không đổi. III.5. Hoạt động 5: Tổng kết bài học. Mục đích: Tổng kết bài học, giao bài tập về nhà cho HS. Hình thức tổ chức học tập: Tìm hiểu cá nhân. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Từng HS nhận nhiệm vụ về nhà. - GV nhận xét giờ học. Bài tập về nhà: Ôn tập lại kiến thức rơi tự do. Kiến thức về chuyển động thẳng biến đổi đều, đặc biệt là chuyển động thẳng nhanh dần đều. BÀI 4: SỰ RƠI TỰ DO (tiết 2) I. Mục tiêu: II. Chuẩn bị: III. Tổ chức các hoạt động dạy học III.1.Hoạt động 1:Nghiên cứu các đặc điểm của chuyển động rơi tự do. Mục đích: Nghiên cứu phương, chiều chuyển động, công thức tính vận tốc, công thức tính quãng đường đi được của sự rơi tự do. Hình thức tổ chức học tập: Thảo luận nhóm, tìm hiểu cá nhân. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên HS thảo luận phương án thí nghiệm nghiên cứu phương, chiều của chuyển động rơi tự do. HS tham gia vào thí nghiệm khảo sát phương và chiều của chuyển động rơi tự do. - Để nghiên cứu một chuyển động, chúng ta cần xét các đặc điểm của chuyển động về phương, chiều, tính chất của chuyển động. ○. Làm thế nào để xác định được phương, chiều của chuyển động rơi tự do? - GV tiến hành thí nghiệm theo phương án HS đã đưa ra. Nếu không có đầy đủ thí nghiệm cho các phương án HS đưa ra thì có thể nhận xét câu trả lời của HS và đưa ra phương án dùng dây rọi. Để 1 quả cầu sắt sát cạnh một dây rọi, rồi thả nó ra. Quả cầu rơi xuống đất và không chạm vào dây rọi. Chứng tỏ chuyển động rơi tự do có phương thẳng đứng, và có chiêù hướng từ trên xuống dưới. ◊. Vậy chuyển động rơi tự do có phương thẳng đứng, và có chiêù hướng từ trên xuống dưới. III.2.Hoạt động 2: Xác định tính chất của chuyển động rơi tự do. Mục đích: Chứng minh chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều. Hình thức tổ chức học tập: Thảo luận nhóm, tìm hiểu cá nhân. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Từng HS đọc và trả lời câu hỏi của GV. □. Chuyển động nhanh dần đều là chuyển động thẳng có độ lớn vận tốc tức thời tăng dần theo thời gian. Mà trong quá trình chuyển động của hòn bi, ta thấy vận tốc tức thời của nó tăng dần theo thời gian.Chứng tỏ chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều. ◊. Bây giờ chúng ta sẽ xét xem chuyển động rơi tự do thuộc loại chuyển động nào? Thẳng đều, nhanh dần đều hay chậm dần đều? Để xem xét vấn đề này, người ta sử dụng phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm. - Yêu cầu HS đọc bài. ○. Dựa vào hình ảnh thu được, hãy chứng minh chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều. ◊. Vậy chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều. III.3.Hoạt động 3:Công thức tính vận tốc, quãng đường, gia tốc rơi tự do. Mục đích: - Xây dựng công thức tính vận tốc, quãng đường đi được trong chuyển động rơi tự do. - Tìm hiểu về gia tốc rơi tự do. Hình thức tổ chức học tập: Thảo luận nhóm, tìm hiểu cá nhân. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên □ v=v0+at □ v = gt □ s = v0t+12at2 Từng HS đọc và trả lời câu hỏi của GV. □. Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật đều rơi tự do với cùng gia tốc g. ○. Nhắc lại công thức tính vận tốc của chuyển động thẳng nhanh dần đều. ◊. Nếu ta chọn thời điểm thả vật là không vận tốc đầu thì v0=0. Khi đó v = at. Tương tự như gia tốc trong chuyển động thì với vật rơi tự do, ta dùng một đại lượng mới là gia tốc rơi tự do, kí hiệu là g và g = a. ○. Khi đó, công thức vận tốc được viết lại như thế nào? ◊. Đúng rồi. Đây là công thức tính vận tốc của vật rơi tự do. ○. Nhắc lại công thức tính quãng đường đi được của vật trong chuyển động thẳng nhanh dần đều. ◊. Tương tự khi xét với v0=0 và a = g thì ta có công thức s = 12gt2. Chúng ta cần lưu ý rằng: Những chuyển động rơi có vận tốc ban đầu theo phương thẳng đứng vẫn có thể quy về chuyển động rơi tự do. - Yêu cầu HS đọc mục II.2 SGK trang 26. ○. Hãy cho biết: Trong trường hợp nào vật rơi cùng gia tốc g? ◊. Đúng vậy. Khi tiến hành đo gia tốc rơi tự do tại các vị trí khác nhau trên Trái Đất, người ta thu được các kết quả khác nhau. . Ở địa cực: g=9,8324m/s2 . Ở xích đạo: g=9,7805m/s2 . Ở Hà Nội: g=9,7872m/s2 . Ở TPHồ Chí Minh: g=9,7867m/s2 Ta thường lấy g ~ 9,8m/s2 hoặc g ~ 10m/s2. III.4.Hoạt động 4: Củng cố - Vận dụng. Mục đích: Ôn tập lại kiến thức. Hình thức tổ chức học tập: Tìm hiểu cá nhân. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên - Từng HS trả lời câu hỏi của GV. 1. Sự rơi tự do là sự rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lực. 2. Phương thẳng đứng. chiêù hướng từ trên xuống dưới. □. 8.D. 9.B. - GV đặt câu hỏi củng cố: 1. Sự rơi tự do là gì? 2. Đặc điểm của sự rơi tự do? ○. Trả lời câu hỏi 8, 9 trong SGK. Còn thời gian thì GV có thể chữa nhanh bài làm của HS. III.5. Hoạt động 5: Tổng kết bài học. Mục đích: Tổng kết bài học, giao bài tập về nhà cho HS. Hình thức tổ chức học tập: Tìm hiểu cá nhân. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Cá nhân nhận nhiệm vụ về nhà. - GV nhận xét giờ học Giao bài tập về nhà: 10, 11, 12/SGK. Ôn tập lại kiến thức về chuyển động thẳng đều, vận tốc, gia tốc. Xem lại kiến thức về mối liên hệ giữa độ dài cung, bán kính đường tròn, góc ở tâm chắn cung