Giáo án điện tử chuyên đề Vật lí 11 cánh diều Bài 1: Lực hấp dẫn và trường hấp dẫn

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Quả táo rơi xuống mặt đất

Sống trên Trái Đất, chúng ta được trải nghiệm tác dụng của lực hấp dẫn hằng ngày. Các vật chúng ta cầm thường rơi xuống mặt đất khi ta buông tay. Các vận động viên nhảy dù khi nhảy khỏi máy bay cũng chịu tác dụng bởi lực hút và rơi xuống mặt đất.

Quả bóng rơi khi buông tay

Vận động viên nhảy dù

Bạn có bao giờ tự hỏi,

làm thế nào để những con tàu vũ trụ “chống lại” lực hút này của Trái Đất mà bay vào không gian?

Hình 1.1. Tên lửa đưa tàu vũ trụ vào không gian

CHUYÊN ĐỀ 1: TRƯỜNG HẤP DẪN

BÀI 1: LỰC HẤP DẪN VÀ TRƯỜNG HẤP DẪN

I. Lực hấp dẫn của Trái Đất

II. Định luật vạn vật hấp dẫn

III. Trường hấp dẫn

NỘI DUNG BÀI HỌC

I.

LỰC HẤP DẪN CỦA TRÁI ĐẤT

HOẠT ĐỘNG CÁ NHÂN

Bảng 1

Các điều bạn đã biết về lực hấp dẫn.

Em hãy viết ra các tờ giấy note và dán lên các bảng nhỏ theo ba khu vực:

Bảng 2

Các ví dụ về sự tồn tại của lực hấp dẫn trong cuộc sống xung quanh bạn.

Bảng 3

Các câu hỏi về lực hấp dẫn bạn muốn tìm hiểu.

KHÁI NIỆM:

Lực hấp dẫn là lực hút giữa các đối tượng trong vũ trụ. Trọng lực chính là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên mọi vật.

Ví dụ:

Trái Đất hút một quả táo với lực cỡ 3 N

Lực hút của Trái Đất tác dụng lên một con tàu khối lượng rất lớn có thể lên đến 2.108 N

II.

ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN

THẢO LUẬN CẶP ĐÔI

Viết biểu thức của lực hấp dẫn đối với hai chất điểm.

Biểu diễn lực hấp dẫn tác dụng giữa hai vật là hai chất điểm trên hình vẽ.

Hãy nêu một số ví dụ có thể áp dụng tính lực hấp dẫn dựa vào định luật vạn vật hấp dẫn.

GHI NHỚ

Khi kích thước các vật rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, lực hấp dẫn được biểu diễn như hình 1.2.

Hình 1.2. Lực hấp dẫn giữa hai vật khối lượng m1 và m2

Ví dụ có thể áp dụng tính lực hấp dẫn dựa vào định luật vạn vật hấp dẫn:

Khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất lớn hơn kích thước của chúng rất nhiều, do đó chúng ta có thể áp dụng định luật vạn vật hấp dẫn khi tính lực hấp dẫn giữa hai thiên thể này.

Hình 1.3. Trái Đất và Mặt Trăng có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng

THẢO LUẬN CẶP ĐÔI

Câu hỏi 1 (SGK - tr.7)

Vì sao cùng chịu tác dụng của lực hút Trái Đất, quả táo rơi xuống mặt đất nhưng Mặt Trăng thì không?

Mặt Trăng quay xung quanh Trái Đất

Vì Mặt Trăng có khối lượng rất lớn và ở xa Trái Đất nên lực hút của Trái Đất không đủ để làm rơi Mặt Trăng xuống mà chỉ có thể làm cho Mặt Trăng quay xung quanh Trái Đất.

Câu hỏi 2 (SGK - tr.7)

Vì sao ta không cảm nhận thấy lực hấp dẫn giữa các vật xung quanh cuộc sống hằng ngày?

Do hằng số hấp dẫn G có giá trị rất nhỏ nên độ lớn của lực hấp dẫn giữa các vật xung quanh trong cuộc sống hằng ngày rất nhỏ khiến ta không cảm nhận được.

Khi tính lực hấp dẫn giữa hai hai vật có kích thước lớn so với khoảng cách giữa chúng, người ta quy ước điều gì?

Kết luận lực hấp dẫn giữa hai vật có kích thước lớn so với khoảng cách giữa chúng:

Hình 1.4. Lực hấp dẫn giữa hai vật có kích thước lớn so với khoảng cách giữa chúng

Luyện tập 1 (SGK - tr.7)

Cho biết khối lượng của Trái Đất và Mặt Trăng lần lượt là 5,97.1024 kg và 7,37.1022 kg. Khoảng cách giữa chúng là 384400 km. Tính lực hấp dẫn giữa chúng.

Bài giải

III.

1. KHÁI NIỆM TRƯỜNG HẤP DẪN

Trường hấp dẫn là trường lực tồn tại quanh một vật có khối lượng và tác dụng lực hấp dẫn lên vật có khối lượng khác đặt trong nó.

Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất với quỹ đạo có bán kính 384400 km bởi vì nó chịu lực do trường hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên.

Ngoài trường hấp dẫn, bạn đã học về trường nào khác? Nhắc lại tính chất của trường này.

Từ trường:

Điện trường:

Ngoài trường hấp dẫn, HS đã được học về:

Là môi trường (dạng vật chất) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

Là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của từ trường tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong nó.

Luyện tập 2 (SGK - tr.8)

Lấy ví dụ các hiện tượng trong cuộc sống hằng ngày cho thấy bạn đang sống trong trường hấp dẫn của Trái Đất.

Đồ vật thả ra đều rơi xuống mặt đất

Vệ tinh nhân tạo chuyển động quanh Trái Đất

Khi nhảy lên ta bị hút ngược trở lại mặt đất

2. BIỂU DIỄN TRƯỜNG HẤP DẪN

Câu hỏi 4 (SGK - tr.9)

a) Các mũi tên trên đường sức cho biết điều gì?

c) Vì sao nói: Trường hấp dẫn của Trái Đất là trường xuyên tâm?

b) Mật độ các đường sức ở các vùng không gian khác nhau cho biết điều gì?

• Mũi tên trên đường sức chỉ hướng của lực của lực hấp dẫn tác dụng lên một vật có khối lượng đặt trong trường hấp dẫn.
• Mật độ các đường sức biểu thị cường độ của trường hấp dẫn - khu vực có mật độ đường sức từ càng thưa thì càng yếu và ngược lại.
• Trường hấp dẫn của Trái đất là trường xuyên tâm vì các đường sức đều hướng vào tâm Trái Đất.

Câu hỏi 5 (SGK - tr.9)

Đặc điểm nào cho biết trường hấp dẫn ở gần bề mặt Trái Đất là trường đều?

Các đường sức của từ trường hấp dẫn ở gần mặt đất song song và cách đều nhau.

GHI NHỚ

Các đường sức trường hấp dẫn được vẽ theo nguyên tắc:

• Mũi tên trên đường sức chỉ hướng của lực hấp dẫn tác dụng lên một vật có khối lượng đặt trong trường hấp dẫn.
• Khu vực có mật độ đường sức càng thưa thì trường hấp dẫn càng yếu và ngược lại.

• Hệ thống đường sức biểu diễn trường hấp dẫn của Trái Đất cho thấy, tất cả các vật có khối lượng đặt trong trường này đều bị hút về tâm của Trái Đất. Lực hấp dẫn sẽ yếu hơn khi ra xa bề mặt Trái Đất.
• Ở gần về mặt Trái Đất, trường hấp dẫn là một trường đều.

Trường hấp dẫn của các vật thể có khối lượng hình cầu đồng chất là trường xuyên tâm.

LƯU Ý:

LUYỆN TẬP

Nhiệm vụ: Chọn đáp án đúng

--------------- Còn tiếp ---------------