Giáo án Chuyên đề học tập Vật lí 11 sách Kết nối tri thức với cuộc sống Kế hoạch bài dạy Chuyên đề Vật lí 11

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

– GV khai thác kiến thức và vốn sống của HS về trò chơi ném còn

– GV chiếu các đoạn video, hình ảnh về trò chơi ném còn cho HS quan sát

– GV yêu cầu HS đọc nội dung mục I (trang 6 SGK) và thảo luận theo câu hỏi bài học để ôn tập lại về chuyển động ném xiên, ném ngang:

+ Nhắc lại khái niệm về chuyển động ném xiên, chuyển động ném ngang

à Chuyển động ném ngang: Chuyển động ném ngang là chuyển động có vận tốc ban đầu theo phương nằm ngang và chuyển động dưới tác dụng của trọng lực

à Chuyển động ném xiên: chuyển động ném xiên là chuyển động của một vật được ném lên với vận tốc ban đầu hợp với phương ngang một góc α (gọi là góc ném). Vật ném xiên chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

+ Câu hỏi SGK – tr6: Để ném được quả còn bay lọt qua được “vòng còn” trên cây cột thì người chơi phải ném xiên hay ném ngang quả còn?

– GV nhấn mạnh vào hình dạng quỹ đạo cong xuống khi các vật rơi xuống Mặt Đất.

– GV giao nhiệm vụ cho HS chứng tỏ có lực hấp dẫn tác dụng lên các vật bị ném

à Nếu không có lực tác dụng lên quả còn sẽ bay thẳng, nhưng quả còn chuyển động với quỹ đạo cong hướng xuống Trái Đất, chứng tỏ tồn tại lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên quả còn, Tương tự, các vật rơi về phía Trái Đất, bay quanh Trái Đất là do lực hấp dẫn như quả bóng, quả tenis,…

– GV tiếp tục yêu cầu HS trả lời câu hỏi phần hoạt động trong SGK – tr6 để củng cố thêm kiến thức về lực hấp dẫn: Nêu ví dụ chứng tỏ tồn tại lực hấp dẫn của Trái Đất

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS quan sát video, chú ý lắng nghe GV giảng bài, tìm câu trả lời cho các câu hỏi mà GV yêu cầu.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

– GV mời đại diện 1 – 2 HS trình bày câu trả lời, mỗi HS trả lời 1 câu.

– GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

– GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới.

I. LỰC HẤP DẪN CỦA TRÁI ĐẤT

* CH (SGK – tr6)

Để ném được quả còn bay lọt qua được “vòng còn” trên cây cột thì người chơi phải ném xiên.

* HĐ (SGK – tr6)

Một số ví dụ chứng tỏ tồn tại lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên các vật: viên phấn, hòn đá,… khi được thả ra đều rơi xuống mặt đất; Mặt trăng chuyển động quanh Trái Đất,…

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

– GV chia HS thành các nhóm, mỗi nhóm khoảng 4 HS, yêu cầu các nhóm sử dụng kĩ thuật khăn trải bàn để hoàn thành phiếu KWLH về những nội dụng đã học về lực hấp dẫn, những nội dung muốn tìm hiểu tiếp về lực hấp dẫn để điền vào bảng theo gợi ý:

à GV yêu cầu các nhóm trình bày kết quả thảo luận theo các nội dung trong phiếu học tập.

– GV chốt một số nội dung HS cần tìm hiểu:

+ Khái niệm lực hấp dẫn

+ Biểu thức lực hấp dẫn

+ Tính lực hấp dẫn

+ Vận dụng lực hấp dẫn giải thích chuyển động của các vật

– GV yêu cầu HS quan sát hình 1.2 trả lời câu hỏi 1, 2 trong SGK – tr6 để tìm hiểu về khái niệm lực hấp dẫn

+ Khi thả viên đá ở Hình 1.2, tại sao viên đá luôn rơi về phía mặt đất

+ Nêu đặc điểm của lực hút viên đá rơi về phía Trái Đất?

– GV yêu cầu các nhóm HS đọc nội dung II (SGK – tr6) để nêu đặc điểm và biểu diễn lực hấp dẫn tác dụng lên các vật theo mẫu phiếu học tập gợi ý:

– GV yêu cầu 2 – 3 nhóm lên bảng vẽ hình, viết biểu thức, giải thích cách vẽ, các nhóm khác nhận xét bổ sung

à GV nhận xét, kết luận bài làm của HS

– GV tổ chức cho HS hoạt động nhóm lần lượt trả lời các nội dung trong phần hoạt động và phần câu hỏi (SGK – tr8)

+ HĐ1 (SGK – tr8)

1. Biểu diễn lực hấp dẫn giữa Trái Đất và quả bóng trong các trường hợp quả bóng ở các vị trí khác nhau như hình 1.5

2. Nêu nhận xét về độ lớn, phương, chiều của lực ở các vị trí trên?

+ HĐ2 (SGK – tr8)

1. Hãy biểu diễn lực hấp dẫn giữa quả táo đang rơi xuống mặt đất và Trái Đất. Tại sao ta không quan sát thấy Trái Đất rơi về phía quả táo?

2. Trình bày cách tính lực hấp dẫn giữa quả táo và Trái Đất khi biết khối lượng quả táo mà không áp dụng biểu thức (1.1)

+ Câu hỏi (SGK – tr8)

1. Nêu cách biểu diễn lực hấp dẫn giữa hai chất điểm.

2. Tính lực hấp dẫn giữa hai quả cầu giống nhau, khối lượng mỗi quả cầu là 3 kg, có bán kính 10 cm, tâm của hai quả cầu đặt cách nhau 80 cm.

So sánh lực hấp dẫn của hai quả cầu trên với trọng lực của chúng. Giải thích tại sao hai lực này lại có độ lớn khác nhau.

– GV yêu cầu HS thêm phần “Em có biết” và tìm hiểu trên internet hoặc đọc các tài liệu vật lí nói về cách đo hằng số hấp dẫn, ý nghĩa của hằng số hấp dẫn để trình bày vào tiết sau.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS đọc thông tin SGK, quan sát thí hình ảnh, video, chăm chú nghe GV giảng bài, trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

– GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

– GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

– GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

II. LỰC HẤP DẪN

CH (SGK – tr6)

1. Viên đá luôn rơi về phía mặt đất là do có lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật.

2. Do viên đá chỉ chịu tác dụng một lực khi rơi có vận tốc ban đầu bằng 0 nên hướng của lực trùng với hướng của gia tốc và trùng với hướng của vật tốc khi rơi tự do. Lực này hướng vào tâm Trái Đất, có phương thẳng đứng, có độ lớn bằng trọng lực tác dụng lên viên đá.

Phiếu học tập

Hoạt động 1 (SGK – tr8)

1. Biểu diễn lực hấp dẫn giữa Trái Đất và quả bóng trong các trường hợp quả bóng ở các vị trí khác nhau

2. Nhận xét: Lực tương tác giữa quả bóng và Trái Đất có phương nằm trên đường thẳng nối tâm của hai vật và có chiều hướng vào nhau. Có độ lớn bằng trọng lực tác dụng lên quả bóng.

Hoạt động 2 (SGK – tr8)

1.Biểu diễn lực hấp dẫn giữa quả táo đang rơi xuống mặt đất và Trái Đất.

Giải thích: Lực hấp dẫn tác dụng lên quả tảo đang rơi chính là trọng lực của Trái Đất tác dụng lên quả táo. Do Trái Đất có khối lượng lớn, nên gia tốc do lực hấp dẫn của quả táo tác dụng lên Trái Đất vô cùng nhỏ, ta không cảm thấy quả táo chuyển động. Độ lớn của lực hấp dẫn giữa Trái Đất và quả táo bằng chính trọng lượng của quả táo.

2. Biểu thức lực hấp dẫn giữa lực hấp dẫn giữa Trái Đất và quả táo bằng lực hấp dẫn giữa quả táo và Trái Đất bằng chính trọng lực của quả táo

P = mg

Trong đó: m là khối lượng của quả táo, đơn vị là kg; g là gia tốc rơi tự do có độ lớn 9,8 m/s.

Câu hỏi (SGK – tr8)

1. Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm có phương là đường nối hai chất điểm, có chiều hướng vào nhau và điểm đặt ở hai chất điểm.

2. Lực hấp dẫn giữa hai quả cầu khác trọng lực của hai quả cầu là do lực hấp dẫn giữa chúng là tương tác giữa 2 quả cầu phụ thuộc vào khoảng cách và khối lượng giữa chúng, còn trọng lực của chúng là phụ thuộc vào khối lượng Trái Đất nên độ lớn lực khác nhau.

P = mg = 3.9,8 = 29,4 N à 3,13.10¹⁰

Như vậy là trọng lực của quả cầu vô cùng lớn so với lực hấp dẫn giữa hai quả cầu, nên ta cảm nhận được rõ trọng lực của vật hơn lực hấp dẫn giữa chúng.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

– GV tổ chức cho HS làm việc nhóm để thảo luận và trình bày lập luận chứng tỏ: mọi vật có khối lượng đều tạo ra một trường hấp dẫn xung quanh nó.

Gợi ý:

+ So sánh, bắc cầu về lực tĩnh điện, lực từ

+ Dựa vào các hiện tượng: vận động viên nhảy dù đang rơi; Trạm vũ trụ quay quanh Trái Đất; Hệ Mặt Trời quay quanh tâm Ngân Hà.

à GV kết luận và nêu khái quát về trường hấp dẫn như trang 10 SGK

– GV chiếu một số hình ảnh thủy triều, triều cường, triều thấp và nêu nguyên nhân là do có trường hấp dẫn của Trái Đất, Mặt Trăng, Mặt trời gây ra với nước trên Trái Đất.

Thủy triều

Triều cường gây ngập tại đường phố Cần Thơ

Triều thấp

Vị trí Mặt Trăng, Mặt Trời, Trái Đất trong các tình huống triều cường, triều thấp

– Yêu cầu nhóm HS thảo luận và hoàn thành hoạt động 2( trang 10 SGK).

1. Nêu nhận xét về vị trí của Mặt Trăng và Mặt Trời với Trái Đất khi có triều cường và thấp.

2. Dựa vào hiện tượng thuỷ triều lên xuống, hãy chứng tỏ trường hấp dẫn là dạng vật chất tồn tại quanh một vật có khối lượng và tác dụng lực hấp dẫn lên vật có khối lượng đặt trong nó.

3. Nêu tác động của triều cường đối với đời sống của người dân.

– GV giới thiệu với HS về hiện tượng sao đôi: Nếu hai ngôi sao ở gần nhau thì trường hấp dẫn của chúng sinh ra lực hút lẫn nhau, tạo thành cặp sao đôi.

Hình 1.10. Cặp sao đôi Albiero trong chòm sao Thiên Nga

– GV chia HS thành các nhóm, mỗi nhóm khoảng 4 – 6 HS, yêu cầu các nhóm thực hiện dự án tìm hiểu về sao đôi để báo cáo dưới hình thức dự án học tập (làm việc nhóm ngoài giờ học)

Lưu ý: Sản phẩm dự án có thể là video – clip HS tự quay và trình bày hoặc bản báo cáo, bài trình bày, trình chiếu về các nội dung trên.

– GV hướng dẫn HS thực hiện dự án tìm hiểu về sao đôi theo các bước gợi ý sau:

Bước 1: Xác định nhiệm vụ: Tìm hiểu về sao đôi, cách phân loại sao đôi, vai trò của xác định hố đen, sao đôi trong thiên văn học.

Bước 2: Xác định hình thức báo cáo kết quả tìm hiểu được.

Bước 3: Xây dựng kế hoạch và thời gian thực hiện việc tìm hiểu các nội dung trên.

Bước 4: Thống nhất tiêu chí đánh giá dự án đảm bảo nêu được các nội dung tìm hiểu ở trên.

Bước 5: Thực hiện theo kế hoạch đã đề ra để hoàn thành sản phẩm trong đó có các tài liệu đa phương tiện chứa các thông tin về các nội dung đã tìm hiểu được.

Bước 6: Báo cáo và đánh giá dự án đã thực hiện.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS đọc thông tin SGK, quan sát thí hình ảnh, video, chăm chú nghe GV giảng bài, trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

– HS làm việc nhóm ngoài giờ thực hiện dự án tìm hiểu về sao đôi

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

– GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

– GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

– GV mời đại diện các nhóm trình bày về dự án tìm hiểu sao đôi (tiết học sau)

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

– GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

III. TRƯỜNG HẤP DẪN

HĐ1 (SGK – tr10)

1. Hình 1.7 SGK. Người luôn rơi xuống Trái Đất chứng tỏ tồn lại lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên người.

Hình 1.8 SGK tương tự Hình 1.7 SGK là do lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên trạm làm chúng chuyển động quanh Trái Đất.

Hình 1.9 là do tâm ngân hà có khối lượng lớn, hút hệ Mặt Trời quay quanh nó.

à Các hiện tượng trên chứng tỏ vật có khối lượng là Trái Đất, tâm Ngân Hà hút các vật có khối lượng khác quanh nó, tạo ra trường hấp dẫn, như điện trường quanh điện tích, từ trường quanh nam châm, quanh dây dẫn điện.

* Kết luận:

– Trường hấp dẫn là trường lực được tạo ra bởi vật có khối lượng.

– Trên Trái Đất, hiện tượng thủy triều là do sự tác động của trường hấp dẫn do Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời gây ra.

Hoạt động 2 (SGK – tr10)

1. Khi có triều cường trên Trái Đất thì Mặt Trăng ở cùng hướng hoặc ngược hướng với Mặt Trời đối với Trái Đất.

Khi có triều thấp trên Trái Đất thì đường nối tâm của Mặt Trăng và Trái Đất vuông góc với đường nối tâm Trái Đất và Mặt trời.

2. Nước bao quanh Trái Đất do trường hấp dẫn của Trái Đất gây ra lực hấp dẫn giữ chúng. Phần nước ở về phía Mặt Trời chịu tác động của trường hấp dẫn do Mặt Trời gây ra, tác dụng lực hấp dẫn hút lớp nước ở phía đó về phía Mặt Trời nên tạo nên hiện tượng thủy triều lên, xuống khi Trái Đất tự quay quanh mình nó, hướng các vùng khác nhau về phía Mặt Trời. Khi Mặt trăng đi vào giữa khoảng không của Trái Đất và Mặt Trời, thì lớp nước trên Trái Đất khi đó chịu tác dụng của trường hấp dẫn cả của Mặt Trăng, tiếp tục làm lớp nước dâng cao hơn, gây nên triều cường. Khi Mặt Trăng di chuyển đến vùng nào thì thủy triều trên Trái Đất lên vùng đó là do trường hấp dẫn xung quanh Mặt Ttrăng tác dụng lên lớp nước đó.

3. Tác động của triều cường làm nước dâng cao gây ngập lụt. Đối với khu dân cư, triều cường gây ảnh hưởng đến giao thông, nhất là vào lúc tan giờ làm, buổi chiều tối làm tắc nghẽn giao thông, làm giảm tuổi thọ của các công trình xây dựng, nước dâng cao cuốn bùn, đất và các chất thải lên khu dân cư, đường giao thông gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến động vật,….

CH (SGK – tr10)

Cách phân loại sao đôi.

Một sao đôi được tạo thành từ một hệ thống gồm hai ngôi sao chuyển động trên quỹ đạo của khối tâm hai ngôi sao. Việc quan sát quỹ đạo của sao đôi sẽ xác định được khối lượng của chúng. Khối lượng của nhiều ngôi sao đơn sẽ được xác định bằng cách ngoại suy từ những sao đôi.

Các sao đôi có thể được phân thành bốn kiểu dựa trên những tính chất có thể quan sát được của chúng gồm sao đôi thị giác, sao đôi quang phổ, sao đổi che nhau, sao đổi dao động hoặc cũng có thể phân loại thành ba kiểu dựa trên khoảng cách giữa các sao, so với kích thước của chúng gồm sao đôi tách rời, sao đôi bán tách rời, sao đôi tiếp xúc.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

– GV giới thiệu cho HS thí nghiệm mô tả của Newton như Hình 1.12

– GV yêu cầu HS làm việc nhóm để thảo luận và trình bày hoạt động 1 ở trang 12 SGK

Hoạt động 1 (SGK – tr12)

Giả sử đỉnh núi trong thí nghiệm tưởng tượng của Newton có độ cao là 300 m, bán kính và khối lượng của Trái Đất lần lượt là 6 400 km và 6.10²⁴ kg. Hãy xác định:

1. Gia tốc do lực hấp dẫn của Trái Đất gây ra cho viên đạn bắn ra.

2. So sánh lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên viên đạn với lực hướng tâm của nó khi viên đạn chuyển động tròn.

– GV gợi ý cho HS vận dụng biểu thức lực hấp dẫn, tính gia tốc theo định luật II Newton, biểu thức lực hướng tâm để giúp HS vận dụng biểu thức lực hấp dẫn trong một số trường hợp đơn giản.

– Sau khi HS trình bày, GV biểu diễn lên bảng hoặc trình chiếu để hình thành biểu thức 1.2 SGK.

– GV tiếp tục giao cho HS thực hiện nhiệm ở hoạt động tiếp theo để xây dựng biểu thức 1.3 SGK

Hoạt động 1 (SGK – tr12)

Từ biểu thức (1.2) hãy chứng tỏ rằng, tại mỗi vị trí ở gần bề mặt của Trái Đất trong một phạm vi không lớn thì g là hằng số. Tính giá trị của g khi đó.

– Sau khi HS trình bày, GV trình chiếu hoặc viết lên bảng quá trình rút ra biểu thức 1.3 SGK

– GV yêu cầu HS làm bài tập trong hoạt động ở trang 13

Hoạt động (SGK – tr13)

Tính gia tốc rơi tự do của vật ở các độ cao khác nhau như mô tả trong bảng sau:

– GV tiếp tục giao nhiệm vụ cho nhóm HS tìm hiểu về máy đo trọng lực và bản đồ trọng lực của Trái Đất.

+ HS làm việc nhóm ngoài giờ học để tìm hiểu và xây dựng báo cáo theo nhiệm vụ GV giao.

+ Sản phẩm dự án có thể là video – clip HS tự quay và trình bày hoặc bản báo cáo, bài trình bày, trình chiếu về các nội dung trên.

+ Thực hiện dự án tìm hiểu về máy đo trọng lực và bản đồ trọng lực của Trái Đất

· Bước 1. Xác định nhiệm vụ: Tìm hiểu về máy đo trọng lực và bản đồ trọng lực của Trái Đất.

· Bước 2. Xác định hình thức báo cáo kết quả tìm hiểu được.

· Bước 3. Xây dựng kế hoạch và thời gian thực hiện việc tìm hiểu các nội dung trên.

· Bước 4. Thống nhất tiêu chí đánh giá dự án đảm bảo nếu được các nội dung tìm hiểu ở trên.

· Bước 5. Thực hiện theo kế hoạch đã đề ra để hoàn thành sản phẩm trong đó có các tài liệu đa phương tiện chứa các thông tin về các nội dung đã tìm hiểu được.

· Bước 6. Báo cáo và đánh giá dự án đã thực hiện.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

– HS đọc thông tin SGK, quan sát thí hình ảnh, video, chăm chú nghe GV giảng bài, trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

– HS làm việc nhóm ngoài giờ thực hiện dự án tìm hiểu về máy đo trọng lực và bản đồ trọng lực của Trái Đất

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

– GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

– GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

– GV mời đại diện các nhóm trình bày về dự án tìm hiểu về máy đo trọng lực và bản đồ trọng lực của Trái Đất (tiết học sau)

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

– GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

IV. CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT TRONG TRƯỜNG HẤP DẪN CỦA TRÁI ĐẤT

HĐ1 (SGK – tr12)

1. Vận dụng biểu thức định luật hấp dẫn:

Gia tốc của viên đạn do lực hấp dẫn với Trái Đất gây ra là:

2. Khi viên đạn chuyển động tròn đều với vận tốc 8 km/s thì lực hướng tâm của viên đạn là:

Lực hướng tâm khi vật chuyển động tròn gần bằng lực hấp dẫn tác dụng lên vật, với sai số 2%

Hoạt động 2 (SGK – tr12)

Từ biểu thức

Suy ra:

Vận dụng biểu thức với a rất nhỏ so với 1 nên ta có:

Đại lượng , như vậy với độ cao h cỡ 10⁵ m hay 100 km thì g mới giảm đi 0,3 m/s² . Như vậy, ở độ cao không lớn lắm, gần mặt đất, h cỡ hàng trăm mét thì g gần như thay đổi không đáng kể.

HĐ (SGK – tr13)

Gia tốc rơi tự do ở độ cao khác nhau

1 – D

2 – D

3 – C

4 – C

5 – B