Giáo án chuyên đề Vật lí 11 chân trời CĐ 1 Bài 4: Thế năng hấp dẫn. Thế hấp dẫn (P2)

Hoạt động 3. Tìm hiểu về chuyển động trong trường hấp dẫn của Trái Đất

1. Mục tiêu: Thông qua hoạt động này:

+ HS rút ra được công thức tính tốc độ vũ trụ cấp I của vệ tinh trên quỹ đạo Trái Đ

+ HS giải thích được sơ lược chuyển động của vệ tinh địa tĩnh.

1. Nội dung: GV tổ chức cho HS thực hiện các hoạt động theo SCĐ, làm việc theo nhóm và trả lời câu hỏi để rút ra công thức tính tốc độ vũ trụ cấp I và nêu được các đặc điểm của vệ tinh địa tĩnh.
2. Sản phẩm học tập: HS trả lời câu hỏi, thông qua đó nêu được chuyển động của vệ tinh gần bề mặt Trái Đất và đặc điểm vệ tinh địa tĩnh.
3. Tổ chức hoạt động:

1. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP
2. Mục tiêu: HS củng cố lại kiến thức thông qua hệ thống câu hỏi trắc nghiệm và tự luận.
3. Nội dung: GV trình chiếu câu hỏi, HS suy nghĩ trả lời.
4. Sản phẩm học tập: HS đưa ra được các đáp án đúng.
5. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV trình chiếu lần lượt các câu hỏi trắc nghiệm:

Khoanh tròn vào đáp án đúng:

Câu 1: Thế hấp dẫn gây bởi quả cầu đồng chất có khối lượng M tại điểm cách tâm một khoảng r là:

Câu 2: Đối với vật quay quanh một hành tinh, lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm giữ vật đó trên quỹ đạo?

1. Lực li tâm.
2. Lực ma sát.
3. Lực hấp dẫn.
4. Lực kéo.

Câu 3: Tốc độ vũ trụ cấp I của Trái Đất có giá trị bằng bao nhiêu?

1. 7,9 km/s.
2. 7,9 km/h.
3. 7,9 m/s.
4. 0,79 km/s.

Câu 4: Tốc độ vũ trụ cấp I của Mặt Trăng là bao nhiêu? Biết khối lượng và bán kính của Mặt Trăng lần lượt là M_MT = 7,37.10²² kg và R_MT = 1737 km.

1. 53,2 m/s.
2. 53,2 km/s.
3. 1,7 km/s.
4. 1,7 m/s.

Câu 5: Các vệ tinh địa tĩnh quay với chu kì bằng bao nhiêu?

1. 30 ngày.
2. 60 phút.
3. 365 ngày.
4. 24 giờ.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, trả lời nội dung Bài tập (SCĐ – tr27)

Câu 1 (SCĐ – tr27): Mộc tinh có đường kính khoảng 142 984 km và có khối lượng khoảng 1,8986.10²⁷ kg. Xét một hòn đá có khối lượng 200 kg ở rất xa Mộc Tinh. Dưới tác dụng của trường hấp dẫn của Mộc Tinh, hòn đá bắt đầu bị hút và chạm vào bề mặt của Mộc Tinh.

1. a) Xác định độ biến thiên thế hấp dẫn giữa vị trí đầu và cuối của hòn đá.
2. b) Xác định độ biến thiên thế năng hấp dẫn của hòn đá.
3. c) Xác định tốc độ của hòn đá khi chạm vào bề mặt của Mộc Tinh, coi ban đầu hòn đá đứng yên so với Mộc Tinh.

Câu 2 (SCĐ – tr27): Xác định tốc độ vũ trụ cấp I đối với Mặt Trăng, biết khối lượng và bán kính trung bình của Mặt Trăng lần lượt là 7,35.10²² kg và 1737 km. Tại sao tốc độ này lại nhỏ hơn nhiều so với tốc độ vũ trụ cấp I đối với Trái Đất?

Câu 3 (SCĐ – tr27): Tìm hiểu và trình bày ngắn gọn những ứng dụng của vệ tinh địa tĩnh.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tiếp nhận câu hỏi, nhớ lại kiến thức đã học, tìm đáp án đúng.

Bước 3: HS báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS lần lượt đưa ra đáp án cho các bài tập:

Câu 1 (SCĐ – tr27)

1. a) Độ biến thiên thế hấp dẫn khi hòn đá có khối lượng m dịch chuyển từ rất xa đến sát bề mặt Mộc Tinh là:
2. b) Độ biến thiên thế năng hấp dẫn của hòn đá là:

ΔW_thd = mΔø = 200.177,13.10⁷ ≈ 3,54.10¹¹ J

1. c) Tốc độ của hòn đá khi chạm vào bề mặt của Mộc tinh là:

Câu 2 (SCĐ – tr27)

Tốc độ vũ trụ cấp I đối với Mặt Trăng:

Tốc độ này nhỏ hơn nhiều so với tốc độ vũ trụ cấp I đối với Trái Đất vì Mặt Trăng có bán kính và khối lượng nhỏ hơn so với bán kính và khối lượng của Trái Đất.

Câu 3 (SCĐ – tr27)

Một số ứng dụng của vệ tinh địa tĩnh như: hệ thống định vị toàn cầu GPS; thông tin liên lạc, điện thoại vệ tinh; dự báo thời tiết; truyền hình, internet vệ tinh; quân sự; cảnh báo cháy rừng,...

Bước 4: GV đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập.

1. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG
2. Mục tiêu: Vận dụng kiến thức đã học để giải một số bài tập vận dụng liên quan.
3. Nội dung: GV chiếu câu hỏi, yêu cầu HS suy nghĩ trả lời.
4. Sản phẩm học tập: HS vận dụng kiến thức về thế năng hấp dẫn và thế hấp dẫn để trả lời câu hỏi GV đưa ra.
5. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS hoàn thành nội dung phần Vận dụng (SCĐ – tr26)

Tìm hiểu và trình bày ngắn gọn những hiểu biết của em về hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu (GPS) đang bay xung quanh Trái Đất (hình 4.7)

- GV yêu cầu HS đọc nội dung Mở rộng (SCĐ – tr26) để tìm hiểu về tốc độ vũ trụ cấp II.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tiếp nhận câu hỏi, nhớ lại kiến thức đã học, tìm đáp án đúng.

Bước 3: HS báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS đưa ra đáp án cho bài tập phần Vận dụng (SCĐ – tr26)

Hệ thống định vị toàn cầu (GPS – Global Position System) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vệ tinh, bau đầu được phát triển cho mục đích quân sự của Hoa Kỳ. GPS gồm hơn 24 vệ tinh hoạt động liên tục để truyền thông tin liên lạc trên toàn cầu. Các vệ tinh này chuyển động trên quỹ đạo tròn quanh Trái Đất ở độ cao 20 200 m (so với mặt đất) với chu kì 12 giờ. Với máy thu GPS, ta có thể xác định nhanh chóng và chính xác vĩ độ, kinh độ và trong hầu hết các trường hợp là độ cao của một điểm trên bề mặt của Trái Đất. Hiện nay, GPS đang được sử dụng phổ biến trong việc theo dõi sự chuyển động của các tảng băng ở hai địa cực, tìm ra tuyến đường di chuyển tối ưu cho các phương tiện giao thông giữa các điểm nhất định.

Bước 4:

- GV đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập.

- GV nhận xét, đánh giá và kết thúc tiết học.

HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ

- Xem lại kiến thức đã học ở bài 4.

- Hoàn thành các bài tập và tìm hiểu nội dung Mở rộng.

- Xem trước nội dung Chuyên đề 2. Truyền thông tin bằng sóng vô tuyến. Bài 5. Biến điệu.