Giáo án vật lí 10 chân trời bài 12: Chuyển động của vật trong chất lưu (2 tiết)

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV giới thiệu bảng KWL:

- GV đặt câu hỏi định hướng cho HS điền thông tin vào cột K và W: Em hãy cho biết khi vật chuyển động rơi thì:

+ Sẽ có những lực nào tác động lên vật?

+ Đại lượng nào của vật sẽ thay đổi theo thời gian?

=> GV cho HS ghi nội dung câu trả lời vào cột K.

=> GV đưa ra nhận định về chuyển động của vật trong chất lưu: Khi chuyển động trong không khí, trong nước hoặc trong chất lỏng nói chung (gọi chung là chất lưu), vật đều chịu tác dụng của lực cản.

- GV đặt câu hỏi định hướng cho HS phát hiện vấn đề và cho HS ghi vào cột W.

+ Như vậy khi vật chuyển động rơi sẽ liên quan đến sức cản của không khí, em có muốn biết thêm điều gì xoay quanh vấn đề này không?

- GV đưa ra tình huống: Xét một vật được thả rơi không vận tốc ban đầu trong không khí khi có lực cản lớn hoặc trong một chất lỏng như viên bi thép được thả rơi trong dầu (hình 12.1). Tốc độ rơi của vật được ghi nhận tại từng thời điểm và đồ thị tốc độ - thời gian của vật có dạng như hình 12.2.

- GV chia lớp thành những nhóm 5 – 6 người và yêu cầu HS làm việc nhóm trả lời câu Thảo luận.

Thảo luận 1: Dựa vào đồ thị ở hình 12.2, phân tích tính chất chuyển động của vật trong những khoảng thời gian: từ 0 - ;  và từ thời điểm  trở đi.

=> GV đưa ra nhận định về chuyển động rơi của vật khi xuất hiện lực cản của chất lưu.

Thảo luận 2: Quan sát hình 12.1, vẽ vectơ lực cản của dầu tác dụng lên viên bi và mô tả chuyển động của viên bi khi được thả không vận tốc đầu vào dầu.

GV gợi ý:

+ Lực cản của dầu tác dụng lên viên bi có phương và chiều như thế nào?

+ Chuyển động của viên bi sẽ trải qua mấy giai đoạn? Đặc điểm chuyển động trong mỗi gia đoạn là như thế nào?

=> GV cho HS ghi ý chính của cả 2 câu trả lời vào cột L.

- GV yêu cầu HS đọc thông tin SGK và trả lời các câu hỏi:

+ Lực cản của chất lưu được biểu diễn như thế nào? Và nó phụ thuộc vào yếu tố nào của vật?

 + Quan sát Hình 12.3, mô tả chuyển động của vận động viên nhảy dù từ khi bắt đầu nhảy khỏi máy bay đến khi chạm đất. Phân tích lực tác dụng lên dù trong từng giai đoạn chuyển động

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của GV.

- Điền thông tin vào các cột trong bảng KWL theo hướng dẫn của GV.

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

- GV mời đại diện 1-2 nhóm trình bày câu trả lời  cho mỗi câu hỏi.

- Các nhóm còn lại nhận xét, đánh giá, bổ sung.

- HS hoàn thành bảng KWL.

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, các câu trả lời của HS.

- GV đưa ra lưu ý về chuyển động của vật khi có sự thay đổi lực cản rồi chuyển snag nội dung mới.

1. Chuyển động của vật rơi trong trường trọng lực đều khi có lực cản của không khí.

Trả lời:

+ Khi vật chuyển động rơi, vật sẽ bị tác động bởi trọng lực và lực cản của không khí.

+ Tốc độ rơi của vật sẽ thay đổi theo thời gian hay nói cách khác là đại lượng gia tốc sẽ thay đổi.

Trả lời:

Khi vật chuyển động rơi sẽ liên quan đến sức cản của không khí, vậy thì: sức cản của không khí có ảnh hưởng đến tốc độ rơi của vật không? Nếu có thì sẽ ảnh hưởng như thế nào?

Trả lời:

*Thảo luận 1:

Phân tích tính chất chuyển động của vật trong những khoảng thời gian

+ Khoảng thời gian từ 0- : chuyển động nhanh dần đều. Vật chịu tác dụng của trọng lực và lực cản của không khí, tuy nhiên lực cản rất bé so với trọng lực.

+ Khoảng thời gian từ : chuyển động nhanh dần không đều. Độ lớn lực cản tăng đáng kể và liên tục tăng khi vật rơi.

+ Khoảng thời gian từ  trở đi : chuyển động đều với tốc độ giới hạn không đổi. Lực cản cân bằng với trọng lực.

=> Khi xuất hiện lực cản của chất lưu, chuyển động rơi của vật không còn là chuyển động nhanh dần đều nữa mà sẽ trải qua 3 giai đoạn khác nhau.

*Thảo luận 2:

- Vẽ lực cản của dầu tác dụng lên viên bi: Lực cản tác dụng vào viên bi có cùng phương, ngược chiều với vận tốc.

- Mô tả chuyển động của viên bi: Chuyển động của viên bi sẽ trải qua 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Nhanh dần đều trong một khoảng thời gian rất ngắn. Hệ chịu tác dụng của trọng lực, lực đẩy Archimedes và lực cản của chất lưu (dầu). Tuy nhiên trong thời gian đầu, độ lớn lực cản rất bé so với trọng lực.

+ Giai đoạn 2: Nhanh dần không đều. Độ lớn lực cản tăng khi tốc độ rơi của hệ tăng lên nhưng trọng lực vẫn lớn hơn lực cản và lực đẩy Archimedes.

+ Giai đoạn 3: Chuyển động đều với tốc độ giới hạn không đổi. Lực cản cân bằng với trọng lực.

Trả lời:

+ Lực cản của chất lưu được biểu diễn bởi một lực đặt tại trọng tâm vật, cùng phương và ngược chiều với chiều chuyển động của vật trong chất lưu.

+ Lực cản này phụ thuộc vào hình dạng vật. 

Trả lời:

Chuyển động của vận động viên nhảy dù từ khi bắt đầu nhảy khỏi máy bay đến khi chạm đất:

+ Giai đoạn 1: Chậm dần không đều khi lực cản của không khí tác dụng vào vận động viên và dù lớn hơn trọng lực tác dụng lên hệ. Khi này tốc độ rơi của vận động viên sẽ giảm làm lực cản cũng giảm.

+ Giai đoạn 2: Lực cản giảm đến giá trị độ lớn để cân bằng với trọng lực. Khi này, vận động viên sẽ chuyển động đều với tốc độ giới hạn không đổi. Tốc độ này đủ nhỏ đảm bảo vận động viên có thể tiếp đất an toàn.

*HS có thể tham khảo bảng KWL sau: