Giáo án điện tử chuyên đề Vật lí 11 kết nối Bài 1: Trường hấp dẫn

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Mặt Trời giữ được các hành tinh quanh xung quanh là do có trường hấp dẫn của Mặt Trời tác dụng lực hấp dẫn lên các hành tinh này. Vậy trường hấp dẫn là gì?

KHỞI ĐỘNG

BÀI 1

TRƯỜNG HẤP DẪN

NỘI DUNG BÀI HỌC

Lực hấp dẫn của Trái Đất

Lực hấp dẫn

Trường hấp dẫn

Chuyển động của vật trong trường hấp dẫn của Trái Đất

I.

LỰC HẤP DẪN CỦA TRÁI ĐẤT

Trò chơi dân gian ném còn

Hãy nhắc lại khái niệm về chuyển động ném xiên, chuyển động ném ngang.

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

Trả lời

Trả lời

CH (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?

Trả lời

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

Lưu ý: Hình dạng quỹ đạo cong xuống khi các vật rơi xuống mặt đất.

Trả lời

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,...

Hãy chứng tỏ có lực hấp dẫn tác dụng lên các vật bị ném.

HĐ (SGK – tr6)

Nêu ví dụ chứng tỏ tồn tại lực hấp dẫn của Trái Đất

Trả lời

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,...

II.

LỰC HẤP DẪN

PHIẾU HỌC TẬP

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?

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

TRẢ LỜI

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

Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực, gọi là lực hấp dẫn.

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?

Trả lời

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.

FTrái Đất – Quả bóng

F Quả bóng –Trái Đất

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)

Trả lời

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.

Trả lời

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. 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.

Trả lời

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.

Trả lời

III.

TRƯỜNG HẤP DẪN

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.

Hoạt động 1 ( trang 10 SGK). Thảo luận và trình bày lập luận chứng tỏ: mọi vật có khối lượng đều tạo ra một trường hấp dẫn xung quanh nó.

Trả lời Hoạt động 1 ( trang 10 SGK).

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

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

Hình 1.8 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.

Trả lời Hoạt động 1 ( trang 10 SGK).

 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.

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:

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.

Hoạt động 2 ( trang 10 SGK).

TRẢ LỜI

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.

TRẢ LỜI

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.

TRẢ LỜI

2. 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.

TRẢ LỜI

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,....

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

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.

Cách phân loại sao đôi:

• 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
• 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.

THỰC HIỆN DỰ ÁN TÌM HIỂU VỀ SAO ĐÔI

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.

Bước 4

Bước 3

Bước 1

Bước 2

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN DỰ ÁN

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.

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

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

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

Bước 6

Bước 5

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN DỰ ÁN

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.

Báo cáo và đánh giá dự án đã thực hiện.

IV.

CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT TRONG TRƯỜNG HẤP DẪN CỦA TRÁI ĐẤT

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