Giáo án gộp Vật lí 10 chân trời sáng tạo kì II

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu khái niệm, biểu thức tính lực hướng tâm

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV giới thiệu bảng KWL để HS biết cách điền thông tin vào bảng. 

- GV đặt câu hỏi để HS điền vào cột K:

+ Theo em, đại lượng nào em đã học sẽ liên quan đến lực hướng tâm? 

- GV đặt câu hỏi để HS điền vào cột W:

+ Em muốn biết điều gì về lực hướng tâm? 

- GV yêu cầu HS làm việc nhóm để điền vào cột L:

+ Từ định luật II Newton, em hãy cho biết khi một chất điểm có khối lượng m, chuyển động tròn đều với gia tốc hướng tâm thì lực tác dụng lên vật có mối liên hệ như thế nào? 

(GV nhấn mạnh, hợp lực tác dụng lên vật trong trường hợp trên được gọi là lực hướng tâm và đưa ra biểu thức 21.1)

Dựa vào thông tin SGK :

+ Và hình 21.2, em hãy cho biết lực hướng tâm là gì? Công thức tính như thế nào? Phương, chiều ra làm sao? 

+ Nêu điều kiện để một vật có thể chuyển động tròn đều. 

- Sau đó, GV yêu cầu HS hoàn thành bảng KWL.

- GV tiếp tục yêu cầu HS trả lời câu Thảo luận 1 và Luyện tập. 

Thảo luận 1: Trong hệ mặt trời, chuyển động của một số hành tinh như Trái Đất được xem gần đúng là chuyển động tròn đều xung quanh Mặt Trời ( Hình 21.3). Lực nào đóng vai trò là lực hướng tâm trong chuyển động này của Trái Đất ?

(GV gợi ý: 

+ Chuyển động của các hành tinh quay quanh Mặt Trời, chẳng hạn như Trái Đất, là chuyển động gì? 

+ Tại sao các hành tinh này có thể chuyển động tròn đều? Lực tác dụng có bản chất là gì? 

Luyện tập: Vinasat-1 là vệ tỉnh viễn thông địa tĩnh (có vị trí cố định trong không gian so với Trái Đất) đầu tiên của Việt Nam được phóng vào vũ trụ năm 2008. Biết khối lượng vệ tinh là m = 2,7 tấn và vệ tỉnh có quỹ đạo chuyển động nằm trong mặt phẳng xích đạo cách tâm Trái Đất 42 000 km. Hãy xác định độ lớn lực hướng tâm do Trái Đất tác dụng lên vệ tinh.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi theo hướng dẫn của GV.

- HS làm việc nhóm để trả lời các câu thảo luận.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời 1 bạn HS đứng dậy trả lời cho mỗi câu hỏi. Riêng câu Luyện tập thì HS lên bảng trình bày lời giải.

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.

1. Khái niệm, biểu thức tính lực hướng tâm

Trả lời:

- Theo em, đại lượng nào em đã học sẽ liên quan đến lực hướng tâm là:

+ Gia tốc hướng tâm: 

a =  

+ Định luật II Newton: F = m.a.

- Em muốn biết thêm về lực hướng tâm ở những nội dung:

+ Lực hướng tâm là gì?

+ Theo định luật II Newton, vectơ lực hướng tâm có phương, chiều như thế nào?

+ Biểu thức độ lớn của lực hướng tâm là gì?

+ Điều kiện để một vật có thể chuyển động tròn là gì?

- Khi này,

- Theo định luật II Newton, 

Khi một chất điểm có khối lượng m, chuyển động tròn đều với gia tốc hướng tâm thì lực tác dụng lên vật có mối liên hệ như sau:

(21.1) 

- có phương dọc theo bán kính, chiều hướng vào tâm quỹ đạo, và được gọi là lực hướng tâm, có độ lớn không đổi và bằng: 

= m.

- Điều kiện để một vật có thể chuyển động tròn đều: Hợp lực tác dụng lên vật phải hướng vào tâm của quỹ đạo của vật. Hợp lực này là lực hướng tâm. 

*Thảo luận 1:

- Chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời được xem gần đúng là chuyển động tròn đều. 

- Các hành tinh này có thể chuyển động tròn đều vì các hành tinh chuyển đạo theo quỹ đạo tròn và đi được những cung tròn bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì.

- Lực tác dụng là lực hấp dẫn do Mặt trời tác dụng lên các hành tinh. Lực này đóng vai trò lực hướng tâm. 

*Luyện tập:

Điều kiện để có vệ tinh địa tĩnh là chu kì quay của vệ tinh đúng bằng chu kì tự quay của Trái Đất là 24 giờ, nên ta có: 

m.

= 2,7..42 000.

HS có thể tham khảo bảng KWL sau:

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 2. Tìm hiểu trường hợp xe chạy theo đường vòng cung trên mặt đường ngang.

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 4 nhóm, mỗi nhóm trao đổi và thảo luận để hoàn thành phiếu học tập số 1 sau: 

- GV yêu cầu HS làm việc nhóm để trả lời câu Thảo luận 2: Khi ô tô chạy theo đường vòng cung, tài xế cần lưu ý những điều gì để tránh xảy ra tai nạn?

- GV cho HS tìm hiểu nghiên cứu nội dung mở rộng trong SGK.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS theo dõi SGK, thảo luận nhóm để trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập số 1 và câu thảo luận 2. 

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- HS hoàn thành phiếu câu hỏi số 1. 

- GV mời đại diện 1 nhóm trình bày trước lớp, những nhóm khác nhận xét cho ý kiến bổ sung và đặt câu hỏi nếu cần thiết.

- HS ghi chép nội dung chính.

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.

2. Trường hợp xe chạy theo đường vòng cung trên mặt đường ngang.

- HS hoàn thành phiếu học tập. 

- HS trả lời câu Thảo luận 2:

Khi ô tô chạy theo đường vòng cung, xe có xu hướng trượt ra ngoài. Do đó, tài xế cần chú ý giảm tốc độ và tránh cua gấp để giảm xu hướng trượt ra ngoài. 

Họ và tên:……………………………

Lớp:………………………………….

Nhóm:………………………………

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

• Mục tiêu: Đề xuất giải pháp an toàn khi xe chạy theo đường vòng cung trên mặt đường ngang
• Nhiệm vụ: 

1. Dựa vào SGK, HS thảo luận nhóm để hoàn thành nội dung thảo luận bên dưới. 
2. Thời gian: 15 phút.

• Nội dung thảo luận.

Câu 1. Nếu trên mặt đường trơn trượt (ma sát giữa mặt đường và các vỏ bánh xe không đáng kể) điều gì sẽ xảy ra nếu xe bắt đầu chạy vào đường vòng cung?

Trả lời: 

Nếu trên mặt đường trơn trượt (ma sát giữa mặt đường và các vỏ bánh xe không đáng kể), nếu xe bắt đầu chạy vào đường vòng cung thì xe không thể chuyển động tròn mà sẽ tiếp tục chuyển động thẳng do quán tính. Từ đó có thể bị lêch ra khỏi cung đường và gây tai nạn.

Câu 2. Có những lực nào tác dụng lên xe? Phương và chiều của các hợp lực đó như thế nào? Xe có thể chạy theo đường vòng cung được không?

Trả lời: 

Có những lực nào tác dụng lên xe: 

+ Trọng lực thẳng đứng, hướng xuống. 

+ Phản lực của mặt đường, vuông góc với mặt đường, hướng lên.

Câu 3: Điều kiện để xe chạy theo đường vòng cung là gì? 

Trả lời: 

Điều kiện để xe chạy theo đường vòng cung là: Cần có lực ma sát nghỉ giữa các bánh xe và mặt đường.

Câu 4: Xác định phương và chiều của lực ma sát nghỉ.

Trả lời: Lực ma sát này luôn có hướng ngược với khuynh hướng chuyển động trượt ra ngoài nên có chiều hướng vào bề lõm của đường tròn. 

Câu 5: Nếu lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực hướng tâm thì có thể suy ra công thức tính vận tốc như thế nào?

Trả lời: Gọi là hệ số ma sát nghỉ thì lực ma sát nghỉ có độ lớn: . Trong đó, N = P = m.g.

Theo định luật II Newton, ta có:   

=> .m.g = m.

=> Tốc độ giới hạn: v =

Câu 6: Đề xuất giải pháp an toàn khi xe chạy theo đường vòng cung mặt đường ngang. 

Trả lời: Giải pháp an toàn khi xe chạy theo đường vòng cung mặt đường ngang là giảm tốc độ xe xuống mức giới hạn cho phép.