Giáo án chuyên đề Vật lí 11 kết nối chuyên đề 1 Bài 3: Thế hấp dẫn và thế năng hấp dẫn (P2)

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 và giao nhiệm vụ cho các nhóm: Đọc nội dung mục III trang 20 SGK để rút ra biểu thức thế hấp dẫn của một điểm trong trường hấp dẫn theo câu hỏi SGK trong phiếu học tập trên giấy A0 hoặc A3 với các nội dung như sau:  

à  GV cho 1 đến 2 nhóm HS trình bày kết quả trên bảng và mô tả cách tính, kết quả so sánh và giải thích theo yêu cầu trong SGK.

- GV lưu ý phân tích các đại lượng có trong biểu thức

- GV giao các nhóm thảo luận nội dung “Em có biết” để hiểu bản chất của mặt đẳng thế để HS hiểu biểu thức của thế năng, thế hấp dẫn của vật có dạng hình cầu 

- GV chia HS thành các nhóm yêu cầu HS vận dụng biểu thức 3.3 và 3.4 trong SGK trả lời 3 câu hỏi trong trang 21 SGK  

CH1. Tính thế hấp dẫn tại một điểm ở bề mặt của Trái Đất và một điểm ở bề mặt của Mặt Trăng.

CH2. So sánh thế hấp dẫn do Trái Đất và Mặt Trăng gây ra tại trung điểm của đường nối tâm Trái Đất và tâm Mặt Trăng.

CH3. Chứng tỏ rằng đơn vị của thế hấp dẫn là m²/s².

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát thí hình ảnh, 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.

III. THẾ HẤP DẪN

Phiếu học tập

Câu hỏi (SGK – tr21)

1. Thế hấp dẫn của một điểm trên bề mặt Trái Đất là:

Thế hấp dẫn của một điểm trên bề mặt Mặt Trăng là:

2.  Thế hấp dẫn do Trái Đất gây ra lớn hơn do khoảng cách không đổi nhưng khối lượng Trái Đất lớn hơn khối lượng Mặt Trăng

3. Đơn vị của thế hấp dẫn là J/kg = N.m/kg = kg.m/s².m/kg = m²/s²

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 và giao nhiệm vụ cho các nhóm hoạt động dưới dạng dự án tìm hiểu về quỹ đạo chuyển động của vệ tinh địa tĩnh

- GV định hướng HS có thể sử dụng SGK, điện thoại hoặc máy tính kết nối internet để tìm hiểu và xây dụng báo các về vệ tinh địa tính, vai trò của vệ tinh địa tĩnh, các dự án vệ tinh địa tĩnh của Việt Nam

- GV đưa ra yêu cầu về sản phẩm dự án: Sản phẩm dự án có thể là video – clip HS tự quay và trình bày hoặc bản báo cáo, bài trình bày, trình chiếu, sơ đồ tư duy về các nội dung trên

- GV hướng dẫn HS có thể thực hiện theo các bước gợi ý sau: Thực hiện dự án tìm hiểu về vệ tinh địa tĩnh, quỹ đạo của vệ tinh địa tĩnh, vai trò của vệ tinh địa tỉnh, các dự án vệ tinh địa tĩnh của Việt Nam.

Bước 1: Xác định nhiệm vụ: Tìm hiểu về vệ tinh địa tĩnh, quỹ đạo của vệ tinh địa tĩnh, vai trò của vệ tinh địa tĩnh, các dự án vệ tinh địa tĩnh của Việt Nam.

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.

- GV tổ chức cho 1 đến 2 nhóm HS trình bày kết quả tìm kiếm trên lớp, sau đó giao nhiệm vụ về nhà để HS có thời gian tiếp tục tìm hiểu sâu hơn và bố trí cho HS trình bày để rút ra kết luận về đặc điểm và vai trò của quỹ đạo địa tĩnh, vệ tinh địa tĩnh.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS làm việc nhóm đọc thông tin SGK, tìm hiểu trên internet thực hiện dự án: tìm hiểu về vệ tinh địa tĩnh, quỹ đạo của vệ tinh địa tĩnh, vai trò của vệ tinh địa tỉnh, các dự án vệ tinh địa tĩnh của Việt Nam.

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

- GV mời đại diện 1 đến 2 nhóm HS trình bày kết quả tìm kiếm về dự án

- 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.

IV. CHUYỂN ĐỘNG CỦA VỆ TINH ĐỊA TĨNH

1. Vệ tinh địa tĩnh

- Các vệ tinh của Trái Đất không chuyển động theo quỹ đạo bất kì mà chuyển động theo quỹ đạo xác định tùy thuộc và chức năng của chúng mà độ cao so với mặt đất sẽ khác nhau

- Qũy đạo địa tĩnh là quỹ đạo tròn ngay phía trên xích đạo Trái Đất (vĩ độ 0^o )

- Mỗi vệ tinh có một mục đích sử dụng khác nhau, có vệ tinh dùng trong thông tin liên lạc, có vệ tinh dùng để quan sát Trái Đất, vệ tinh phụ vụ định vụ GPS,…

- Vệ tinh địa tĩnh thường được dùng để phục vụ việc dự báo thời tiết, thông tin liên lạc và giám sát mặt đất

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt vấn đề: Cần phóng vệ tinh với tốc độ bao nhiêu để vệ tinh đạt quỹ đạo địa tĩnh?

- GV yêu cầu HS đọc nội dụng mục III.2, thảo luận nhóm trả lời câu hỏi phần hoạt động trong SGK – tr23 để rút ra biểu thức tính tốc độ vũ trụ cấp 1: Vệ tinh nằm trong từ trương hấp dẫn của Trái Đất thì nó cần có tốc độ tối thiểu bằng bao nhiêu để không rơi trở lại Trái Đất?

- GV tiếp tục yêu cầu các nhóm thảo luận trả lời câu hỏi trong SGK – tr24: Vận dụng biểu thức 3.5 và tính tốc độ vũ trụ cấp 1 của Mặt Trăng và Hỏa tinh

- GV yêu cầu HS rút ra kết luận về cách phóng vệ tinh ở thiên thể nào thì tiết kiệm nhiên liệu hơn

- GV tiếp tục yêu cầu các nhóm HS thực hiện hoạt động như phần “Em có biết” trang 24 SGK dưới dạng dự án học tập: vận dụng thế hấp dẫn, thế năng hấp dẫn, định luật bảo toàn năng lượng vào xác định tốc độ vũ trụ cấp 1, 2 các tốc phóng vệ tinh, thăm trụ

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

- GV đưa ra yêu cầu về sản phẩm dự án: Sản phẩm dự án có thể là video – clip HS tự quay và trình bày hoặc bản báo cáo, bài trình bày, trình chiếu, sơ đồ tư duy về các nội dung trên

- GV hướng dẫn HS có thể thực hiện theo các bước gợi ý sau: Thực hiện dự án tìm hiểu về vận dụng biểu thức tính thế năng hấp dẫn để xác định tốc độ vũ trụ, tốc độ phóng vệ tinh, tàu thăm dò vũ trụ.

·      Bước 1: Xác định nhiệm vụ: Tìm hiểu về cách xác định nhiệm vụ tìm hiểu việc vận dụng biểu thức tính thế năng hấp dẫn để xác định tốc độ vũ trụ, tốc độ phóng vệ tinh, tàu thăm dò vũ trụ.

·      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 để 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 hoạt động nhóm thảo luận, trả lời các câu hỏi nhiệm vụ GV đưa ra

- HS làm việc nhóm đọc thông tin SGK, tìm hiểu trên internet thực hiện dự án: tìm hiểu về vận dụng biểu thức tính thế năng hấp dẫn để xác định tốc độ vũ trụ, tốc độ phóng vệ tinh, tàu thăm dò vũ trụ.

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

- GV mời 1 – 2 HS trả lời phần hoạt động và câu hỏi trong SGK – tr23, 24

- GV mời đại diện 1 đến 2 nhóm HS trình bày kết quả tìm kiếm về dự án

- 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.

1. Tốc độ vũ trụ cấp 1

Hoạt động (SGK – tr23)

Áp dụng định luật II Newton cho vệ tinh với lực hấp dẫn dóng vai trò là lực hướng tâm:

Gọi v₁ là tốc độ khi bắt đầu phóng vệ tinh

v₁ là tốc độ vũ trụ cấp 1 của Trái Đất là tốc độ một vật cần có để nó chuyển động theo quỹ đạo tròn gần bề mặt của Trái Đất mà không bị rơi bởi lực hấp dẫn của Trái Đất.

* Kết luận:

Tốc độ vũ trụ cấp 1 là tốc độ một vật cần có để nó chuyển động theo quỹ đạo tròn gần bề mặt của một hành tinh mà không bị rơi bởi lực hấp dẫn của hành tinh đó.

* Câu hỏi (SGK – tr24)

Tốc độ vũ trụ cấp 1 của Mặt Trăng:

Tốc độ vũ trụ cấp 1 của Hỏa tinh: