Tải bản chuẩn giáo án chuyên đề Vật lí 11 CTST CĐ 1 Bài 3: Cường độ trường hấp dẫn (P1)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SCĐ và trả lời câu hỏi:

+ Hãy nêu khái niệm cường độ trường hấp dẫn.

- GV nêu khái niệm cường độ trường hấp dẫn.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Thảo luận (SCĐ – tr15)

1. Đặt vật có khối lượng m vào một vị trí xác định trong trường hấp dẫn do vật có khối lượng M sinh ra. Xác định tỉ số giữa độ lớn lực hấp dẫn do vật khối lượng M tác dụng lên vật khối lượng m. Tỉ số này có phụ thuộc vào giá trị m không?

2. Dựa vào công thức (3.1) và định luật vạn vật hấp dẫn, hãy rút ra các đặc điểm và biểu thức độ lớn của cường độ trường hấp dẫn.

- GV kết luận về biểu thức cường độ trường hấp dẫn.

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi và trả lời nội dung Luyện tập (SCĐ – tr16)

Trên Hình 3.2, hãy xác định ba điểm trên đường thẳng OA mà cường độ trường hấp dẫn có độ lớn nhỏ hơn, bằng và lớn hơn g_A. Biểu diễn vecto cường độ trường hấp dẫn tại ba điểm đó.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SCĐ, quan sát hình ảnh và trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

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

- GV mời đại diện 1 – 2 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 mới.

I. KHÁI NIỆM CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG HẤP DẪN

- Tỉ số  đặc trưng cho trường hấp dẫn tại điểm đang xét về phương diện tác dụng lực và gọi là cường độ trường hấp dẫn.

*Trả lời Thảo luận 1 (SCĐ – tr15)

Tỉ số giữa độ lớn lực hấp dẫn do vật khối lượng M tác dụng lên vật khối lượng m là , tỉ số này không phụ thuộc vào khối lượng m của vật thử đặt tại vị trí đó.

*Trả lời Thảo luận 2 (SCĐ – tr15)

Cường độ trường hấp dẫn cùng phương nối từ tâm vật tới điểm cần xét và có chiều hướng vào tâm của vật. Có độ lớn là .

*Kết luận về độ lớn cường độ trường hấp dẫn

- Cường độ trường hấp dẫn do chất điểm M sinh ra tại B (hình 3.1) là một đại lượng vecto, cùng hướng với lực hấp dẫn do M tác dụng lên một chất điểm m đặt tại vị trí đó.

- Công thức xác định độ lớn của cường độ trường hấp dẫn do một chất điểm M sinh ra tại B cách M một đoạn r:

*Trả lời Luyện tập (SCĐ – tr16)

- Điểm có cường độ trường hấp dẫn có độ lớn nhỏ hơn g_A là điểm nằm trên đường thẳng OA có khoảng cách đến điểm O lớn hơn giá trị của đoạn OA.

- Điểm có cường độ trường hấp dẫn có độ lớn bằng g_A là điểm nằm trên đường thẳng OA có khoảng đến điểm O bằng giá trị đoạn OA (chính là điểm A' đối xứng với A qua O).

- Điểm có cường độ trường hấp dẫn có độ lớn lớn hơn g_A là điểm nằm trên đường thẳng OA có khoảng cách đến điểm O nhỏ hơn giá trị của đoạn OA.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu về cường độ trường hấp dẫn của Trái Đất

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SCĐ và trả lời nội dung Thảo luận 3 (SCĐ – tr16)

Tính toán và nhận xét về độ lớn của cường độ trường hấp dẫn Trái Đất ở bề mặt và giá trị gia tốc trọng trường đã được học trong chương trình môn Vật lí ở lớp 10.

- GV kết luận về độ lớn cường độ trường hấp dẫn của Trái Đất.

- Để củng cố kiến thức về độ lớn cường độ trường hấp dẫn của Trái Đất, GV yêu cầu HS trả lời nội dung Luyện tập (SCĐ – tr16)

Đỉnh Everest (hình 3.3) là đỉnh núi cao nhất so với mực nước biển (bề mặt Trái Đất) và có độ cao là 8849 m. Biết cường độ trường hấp dẫn tại bề mặt của Trái Đất (xét tại nơi có cùng vĩ độ) có độ lớn là 9,792 m/s². Xác định độ lớn cường độ trường hấp dẫn tại đỉnh Everest, nhận xét kết quả đạt được. Lấy bán kính Trái Đất tại đây khoảng 6376 km.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SCĐ, quan sát hình ảnh và trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

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

- GV mời đại diện 1 – 2 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 mới.

II. CƯỜNG ĐỘ TRƯỜNG HẤP DẪN CỦA TRÁI ĐẤT

1. Cường độ trường hấp dẫn của Trái Đất

*Trả lời Thảo luận 3 (SGK – tr16)

Tính toán theo công thức độ lớn của cường độ trường hấp dẫn Trái Đất ở bề mặt là: . Thay các giá trị vào ta thấy giá trị của , với g₀ là giá trị gia tốc trọng trường tại bề mặt của Trái Đất.

*Kết luận

- Cường độ trường hấp dẫn do Trái Đất sinh ra ngay tại bề mặt của Trái Đất có độ lớn khoảng g₀ = 9,81 m/s².

- Xét một vật ở một độ cao h, khoảng cách từ vật đến tâm Trái Đất là r = R_TĐ + h nên công thức tính cường độ trường hấp dẫn của Trái Đất là:

với M_TĐ = 5,97.10²⁴ kg là khối lượng của Trái Đất.

*Trả lời Luyện tập (SCĐ – tr16)

- Độ lớn cường độ trường hấp dẫn tại đỉnh Everest là:

=> Kết quả đạt được nhỏ hơn độ lớn cường độ trường hấp dẫn tại bề mặt của Trái Đất. Như vậy, càng lên cao thì độ lớn cường độ trường hấp dẫn của Trái Đất càng nhỏ.

Nhiệm vụ 2. Vận dụng cường độ trường hấp dẫn của Trái Đất

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SCĐ và tự giải lại bài tập Ví dụ (SCĐ – tr17)

Xét một phi thuyền không người lái, sau khi ra ngoài không gian thì tắt động cơ và chuyển động xa dần Trái Đất trên một đường thẳng (Hình 3.4). Biết tại một thời điểm nào đó, tốc độ của phi thuyền là 5 400 m/s. Sau một khoảng thời gian 600 s thì tốc độ của phi thuyền còn 5 100 m/s.

a) Giải thích tại sao tốc độ của phi thuyền lại giảm.

b) Xác định gia tốc trung bình của phi thuyền trong khoảng thời gian trên.

c) Cường độ trường hấp dẫn do Trái Đất sinh ra có độ lớn thay đổi thế nào trong quá trình chuyển động đang xét của phi thuyền?

- GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm và hoàn thành nội dung Luyện tập (SCĐ – tr18)

Biết bán kính và khối lượng trung bình của Trái Đất và Mặt Trăng lần lượt là R_TĐ = 6371 km, M_TĐ = 5,97.10²⁴ kg, R_MT = 1737 km, M_MT = 7,35.10²² kg. Giải thích tại sao nhà du hành vũ trụ trên Mặt Trăng có thể dễ dàng nhảy lên cao (hình 3.5) dù mang trên người bộ đồ rất nặng (khoảng 127 kg).

- GV tổng kết về phần vận dụng.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SCĐ, làm việc theo nhóm để hoàn thành nhiệm vụ học tập.

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

- GV mời đại diện các nhóm trình bày kết quả thảo luận trước lớp.

- GV mời các nhóm còn lại nhận xét, góp ý, bổ sung.

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

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết lại kiến thức và chuyển sang nội dung luyện tập.

2. Vận dụng

*Trả lời Ví dụ (SCĐ – tr17)

(Tham khảo lời giải SCĐ – tr17)

*Trả lời Luyện tập (SCĐ – tr17)

- Độ lớn cường độ trường hấp dẫn tại bề mặt của Trái Đất:

- Độ lớn cường độ trường hấp dẫn tại bề mặt của Mặt Trăng:

- Vì độ lớn cường độ trường hấp dẫn tại bề mặt của Mặt Trăng nhỏ hơn 6 lần so với Trái Đất nên lực hấp dẫn do Mặt Trăng tác dụng lên nhà du hành vũ trụ cũng có độ lớn nhỏ hơn 6 lần so với Trái Đất. Nên nhà du hành có thể dễ dàng nhảy lên cao khi đứng trên bề mặt của Mặt Trăng dù mang bộ đồ rất nặng.