Giáo án Vật lý 10 - Bài 40: Các định luật kê - Ple, chuyển động của vệ tinh

Bài 40: Các định luật Kê-ple. Chuyển động của vệ tinh I. MỤC TIÊU 1. Về kiến thức - Hiểu đúng bản chất về chuyển động của các hành tinh theo thuyết Nhật tâm - Nắm vững 3 định luật Kê-ple - Nắm vững về chuyển động của vệ tinh 2. Về kĩ năng - Giải thích được sự chuyển động của các hành tinh - Vận dụng được các định luật Ke-ple vào giải các bài toán chuyển động của các hành tinh, các vệ tinh II. CHUẨN BỊ 1. Của giáo viên - Giáo án, slide bài giảng 2. Của học sinh - Các kiến thức về định luật vạn vật hấp dẫn, về chuyển động tròn đều, kiến thức về các đường cô nic 3. Dự kiến nội dung ghi bảng Bài 40: Các định luật Kê-ple. Chuyển động của vệ tinh 1. Mở đầu - Trái đất là một trong những hành tinh quay quanh mặt trời Giới thiệu về hình elip F1, F2 là các tiêu điểm Luôn có F1M+F2M=2a 2. Ba định luật Kê-ple Định luật 1 Định luật 2 Định luật 3 3. Vệ tinh nhân tạo, tốc độ vũ trụ Vận tốc vũ trụ cấp 1: 7,9km/s Vận tốc vũ trụ cấp 2: 11,2km/s Vận tốc vũ trụ cấp 3: 16,7km/s 4. Bài tập vận dụng Bài 1: Khoảng cách từ mặt trời đến hỏa tinh lớn hơn 52% khoảng cách từ hỏa tinh đến trái đất nên khoảng cách từ mặt trời đến hỏa tinh là R2=R1+0,52R1 mà ta có: 2 2 3 2 2 1 3 1 T r T r  do đó 3 2 2 2 1 )52,1( T T 221 87,1.5,3 TTT  Bài 2: Từ (40.2): ta rút ra: 2 32 . .4 TG r MT   Thay số ta có kết quả: kgMT 3010.2 III. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ, giới thiệu bài mới Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Kiểm tra sĩ số lớp học Báo cáo Nêu câu hỏi kiểm tra bài cũ, gọi hai học sinh lên bảng trả lời 1. Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn 2. Chuyển động tròn đều là chuyển động như thế nào? Công thức tính gia tốc hướng tâm Học sinh lắng nghe câu hỏi và suy nghĩ trả lời 1. Lực hấp dẫn giữa hai vật tỉ lệ thuận với tích của khối lượng hai vật và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai vật 2. Chuyển động tròn đều là chuyển động tròn có vận tốc góc không đổi Gia tốc hướng tâm Giới thiệu: Định luật vạn vật hấp dẫn mà các em đã biết được Newton phát minh dựa vào ba định luật Kepler, hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về ba định luật Kepler và bài học này sẽ cung cấp cho các em một số kiến thức cơ bản nhất về thiên văn học Tiếp nhận mục đích bài học Hoạt động 2: Mở đầu Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Đặt vấn đề: Thiên văn học là gì? Nhận xét câu trả lời của học sinh Thảo luận suy nghĩ trả lời: thiên văn học là khoa học nghiên cứu bầu trời, vũ trụ Giới thiệu: Từ xa xưa thiên văn học đã được con người nghiên cứu và có nhiều thuyết về vũ trụ Thuyết địa tâm của Ptoleme coi trái đất là trung tâm vũ trụ, mặt trời và các hành tinh quay xung quanh Thuyết nhật tâm của Copernicus coi mặt trời là trung tâm, trái đất và các hành tinh quay xung quanh mặt trời. Các hành tinh chuyển động quanh mặt trời theo quy luật. Các quy luật đó thể hiện trong 3 định luật Kê-ple mà chúng ta tìm hiểu hôm nay Tiếp nhận vấn đề Tìm hiểu về đường elip: Vẽ hình lên bảng, giới thiệu elip là quỹ tích những điểm có tổng khoảng cách đến hai điểm cố định F1 F2 là không đổi. F1, F2 là tiêu điểm của elip Vẽ hình giới thiệu các bán trục lớn, bán trục nhỏ và viết đẳng thức biểu diễn elip MF1+MF2=2a Vẽ hình vào vở và lắng nghe các tính chất của elip Hoạt động 2: Ba định luật Kê-ple Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Giới thiệu: theo như thuyết nhật tâm thì mọi hành tinh đều chuyển động quanh mặt trời, định luật kê-ple 1 phát biểu rằng quỹ đạo các hành tinh là một hình e-lip với mặt trời là tiêu điểm. yêu cầu học sinh đọc định luật 1 trong sgk, giáo viên đọc lại lần nữa và yêu cầu học sinh ghi vào vở Giáo viên khẳng định: quỹ đạo của trái đất và các hành tinh khác là elip gần tròn, chỉ trừ thủy tinh Đọc định luật 1 trong sách giáo khoa, ghi vào vở Giới thiệu định luật 2: trong quá trình quay, đoạn thẳng nối mặt trời và một hành tinh bất kì quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau Vẽ hình và giới thiệu cho học sinh Yêu cầu học sinh trả lời C1 Đọc định luật 2, nghiên cứu trả lời C1 Dựa vào hình vẽ, càng gần mặt trời thì quảng đường chuyển động càng lớn, vận tốc chuyển động càng nhanh Phát biểu định luật 3, yêu cầu học sinh đọc lại và ghi vào vở Học sinh đọc định luật 3 và ghi vào vở Hướng dẫn học sinh chứng minh định luật 3 kê-ple Đặt bài toán: xét 2 hành tinh quay Tiếp nhận giả thiết bài toán quanh mặt trời. Coi quỹ đạo của chúng là hình tròn Đặt câu hỏi: Lực tác dụng lên hành tinh là lực nào? (sau khi học sinh trả lời xong hỏi luôn công thức tính) Gia tốc hướng tâm của chuyển động tròn đều được tính theo công thức nào GV giới thiệu: theo định luật 2 newton thì chính lực hấp dẫn gây ra gia tốc hướng tâm Sau đó trình bày lời giải Trả lời câu hỏi: lực hấp dẫn Nhắc lại công thức Học sinh tiếp nhận Hoạt động 3: Vệ tinh nhân tạo, tốc độ vũ trụ Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Giới thiệu: nếu ném xiên một vật thì do lực hấp dẫn nó sẽ rơi lại về trái đất, vận tốc ném càng lớn thì điểm rơi càng xa. Khi ta ném với vận tốc đủ lớn thì nó không trở về trái đất được, lúc đó lực hấp dẫn của trái đất trở thành lực hướng tâm khiến cho vật chuyển động tròn đều quanh trái đất. đó chính là nguyên lý hoạt động của việc phóng vệ tinh. (nhắc lại khi vệ tinh quay quanh trái đất thì lực hướng tâm chính là lực hấp dẫn) Yêu cầu học sinh tính vận tốc của vệ tin trên quỹ đạo gần trái đất dựa vào định luật 2 newton và định luật vạn vật hấp dẫn Cùng cả lớp giải quyết vấn đề Suy nghĩ, hoạt động cá nhân Giới thiệu ý nghĩa các các vận tốc vũ trụ Tiếp nhận kiến thức Hoạt động 4: Củng cố, dặn dò Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nhắc lại các kiến thức trọng tâm về 3 định luật Keple Lắng nghe, khắc sâu, ghi nhớ Hướng dẫn học sinh làm bài tập vận dụng 1, 2 trang 189, gọi 2 học sinh lên bảng làm sau đó nhận xét và hướng dẫn cho cả lớn Học sinh hoạt động theo cá nhân Dặn dò: học bài, làm bài tập 1,2,3 trang 192 Tiếp nhận nhiệm vụ IV. RÚT KINH NGHIỆM