Giáo án Vật lí Lớp 10 - Bài 4: Sự rơi tự do (Bản hay)

TÊN BÀI DẠY: SỰ RƠI TỰ DO
Môn học/Hoạt động giáo dục: Vật lí ; lớp: 10A
Thời gian thực hiện: (2 tiết)
I. Mục tiêu
1. Kiến thức:
Sau bài học này học sinh hình thành được các kiến thức sau:
- Định nghĩa sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực
- Sức cản của không khí ảnh hưởng đến sự rơi tự do.
- Phương chiều chuyển động: có phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới
- Là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
- Công thức tính vận tốc v = gt , công thức tính quãng đường s = 12gt2
2. Năng lực:
- Năng lực vật lí: 
+ Trình bày được khái niệm sự rơi tự do.
+ Lấy ví dụ về sự rơi tự do
+ Rút ra kết luận về phương chiều chuyển động và công thức về quãng đường và vận tốc.
 + Vận dụng được các kiến thức để giải quyết các bài toán đơn giản.
 + Giải thích được hiện tượng thực tiễn đơn giản liên quan đến sự rơi tự do.
- Năng lực chung: giao tiếp và hợp tác: thảo luận nhóm
- Thiết kế phương án thí nghiệm khảo sát loại bỏ sức cản của không khí
- Tiến hành được các thí nghiệm với dụng cụ đo theo phương án đã đề xuất
3. Phẩm chất
Tích cực tìm tòi thiết kế phương án thí nghiệm.
Cẩn thận gọn gàng, ngăn nắp khi thực hiện thí nghiệm.
Tích cực trao đổi, chia sẻ, đóng góp ý kiến cá nhân khi thực hiện nhiệm vụ.
II. Thiết bị dạy học và học liệu
Tài liệu: SGK, tài liệu về sự rơi tự do, dụng cụ thí nghiệm và hệ thống trình chiếu, hình ảnh...
III. Tiến trình dạy học
1. Hoạt động 1: Khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài tác động lên vật đang rơi tự do.
a) Mục tiêu: 
Học sinh phát biểu được vấn đề.
Nêu được cách giải quyết vấn đề và thực hành thí nghiệm khảo sát.
b) Hoạt động của học sinh: 
- HS quan sát các thí nghiệm diễn ra: (dùng phần mềm Tracker)
+ TN1: Thả một tờ giấy và một hòn sỏi (nặng hơn tờ giấy)
+ TN2: Như thí nghiệm 1, nhưng giấy vo tròn và nén chặt.
- HS dựa vào kiến thức thực tế, vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ áp dụng vào 2 TN trên ra mâu thuẫn.
- HS ghi nhận và thảo luận tìm ra yếu tố ảnh hưởng đến sự rơi tự do, trả lời câu hỏi C1.
- HS yêu cầu GV giải quyết vấn đề.
c) Sản phẩm học tập: 
Nội dung ghi vào vở:
- Trong thí nghiệm 1, vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ
- Trong thí nghiệm 2, vật nặng, nhẹ khác nhau nhưng rơi nhanh như nhau.
- Sức cản của không khí ảnh hưởng đến sự rơi tự do.
- Câu hỏi “ Để loại bỏ yếu tố đó ta cần làm gì?”
d) Tổ chức hoạt động: 
- Giáo viên chia lớp thành 4 nhóm
- Yêu cầu: tiến hành thí nghiệm lại các thí nghiệm trên để đưa ra nhận xét về hiện tượng của vật đang rơi và trình bày kết quả trước lớp.
- HS ghi vào vở trả lời câu hỏi C1
- GV tổng hợp lại để kết luận về yếu tố ảnh hưởng đến sự rơi tự do.
2. Hoạt động 2: Hình thành Khái niệm, đặc điểm và công thức của sự rơi tự do
a) Mục tiêu: 
- Trình bày được định nghĩa sự rơi tự do.
- Trình bày được phương chiều chuyển động của sự rơi tự do.
- Nêu được công thức vận tốc, quãng đường của rơi tự do.
Có tư duy độc lập, đặt được câu hỏi, biết lập luận, bảo vệ quan điểm của cá nhân của nhóm.
b) Hoạt động của học sinh:
- HS đọc thí nghiệm trong sgk TN ống Newton, làm việc nhóm tìm hiểu về cách loại bỏ sự rơi tự do, phương chiều chuyển động trong khi rơi tự do.
- HS thảo luận tìm ra công thức vận tốc, quãng đường rơi tự do.
- HS ghi bài vào vở khi đã được GV hướng dẫn và tổng kết. 
c) Sản phẩm học tập: 
- Nội dung ghi vào vở:
- Định nghĩa sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực
- Sức cản của không khí ảnh hưởng đến sự rơi tự do.
- Phương chiều chuyển động: có phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới
- Là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
- Công thức tính vận tốc v = gt , công thức tính quãng đường s = 12gt2
d) Tổ chức thực hiện
Giáo viên yêu cầu học sinh thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu 
Đọc sách giáo khoa, đưa ra dự đoán khái niệm và công thức về quãng đường, vận tốc, đặc điểm rơi tự do.
Trao đổi với các bạn trong nhóm xác định dự đoán hợp lí.
Yêu cầu giải quyết vấn đề mà giáo viên đưa ra.
Giáo viên gợi ý: 
+ kiến thức đã biết cần vận dụng: đặc điểm, công thức vận tốc quãng đường chuyển động biến đổi nhanh dần đều
+ Thí nghiệm ống Newton trong SGK
Học sinh báo cáo, thảo luận.
3. Hoạt động 3: Luyện tập
a) Mục tiêu
- Vận dụng công thức vận tốc, quãng đường để giải quyết các bài tập cơ bản.
b) Hoạt động của học sinh: 
- HS làm việc nhóm giải bai ftaapj 7,8 và làm việc cá nhân bài 9 trong SGK về sự rơi tự do.
c) Sản phẩm học tập: 
- HS giải bài tập vào vở sau khi đã được giáo viên chữa.
C7: Đáp án D
- Vì khi vật rơi tự do chịu tác động của trọng lực và lực cản của không khí. Bề mặt tiếp xúc càng nhỏ thì lực cản không khí càng nhỏ. Vậy nên, mẩu phấn sẽ được coi là rơi tự do.
C8: Đáp án D 
Chuyển động của hòn sỏi được thả rơi xuống có thể coi như chuyển động rơi tự do. Vì sự rơi tự do có đặc điểm chuyển động của vật theo chiều từ trên xuống dưới theo phương thẳng đứng.
C9: Đáp án B
Áp dụng công thức đường đi của sự rơi tự do
 s=gt22s=gt22
 => Thời gian rơi t=√2sgt=2sg
Với s1=hs1=h
=> t1=√2s1g=√2hg=1st1=2s1g=2hg=1s (1)
Với s2=4hs2=4h => t2=√2.s2g=√2.4hgt2=2.s2g=2.4hg (2)
Lấy (2)(1)(2)(1) ta được:
t2t1=√2.4hg√2.hg=2t2t1=2.4hg2.hg=2
Suy ra t2=2t1=2.1=2s
d) Tổ chức thực hiện
- GV yêu cầu HS giải các bài tập trong SGK
C7: Chuyển động của vật nào dưới đây sẽ được coi là rơi tự do nếu được thả rơi.
A. Một cái lá cây rụng.
B. Một sợi chỉ.
C. Một chiếc khăn tay.
D. Một mẩu phấn.
C8: Chuyển động nào dưới đây có thể coi như là chuyển động rơi tự do?
A. Chuyển động của một hòn sỏi được ném lên cao.
B. Chuyển động của hòn sỏi được ném theo phương nằm ngang.
C. Chuyển động của một hòn sỏi được ném theo phương xiên góc.
D. Chuyển động của một hòn sỏi được thả rơi xuống.
C9: Thả rơi hòn đá từ độ cao h xuống đất. Hòn đá rơi trong 1 s. Nếu thả hòn đá đó từ độ cao 4h xuống đất thì hòn đá rơi trong bao lâu?
A. 4s4s
B. 2s2s
C. √2s2s
D. Một đáp số khác
 - Chia nhóm thảo luận câu hỏi và làm việc cá nhân
 - HS trình bày kết quả thảo luận trước lớp và GV rút ra nhận xét, kết luận. 
4. Hoạt động 4: Vận dụng
a) Mục tiêu: 
- Vận dụng kiến thức đã học giải bài toán thực tiễn.
b) Hoạt động của học sinh: 
- HS giải bài toán thực tiễn: Từ tầng 9 của một tòa nhà, Minh thả rơi viên bi A. Sau 1s, Nam thả rơi viên bi B ở tầng thấp hơn 10m. Hai viên bi sẽ gặp nhau lúc nào, tại vị trí nào? (kể từ khi viên bi A rơi), lấy g = 10m/s2 
- HS ghi kết quả và cách giải vào vở sau khi được GV hướng dẫn
c) Sản phẩm học tập: 
Chọn trục tọa độ thẳng đứng, chiều dương hướng xuống.
Gốc tọa độ tại vị trí thả viên bi A
Gốc thời gian là lúc viên bi A rơi.
Phương trình chuyển động của hai vật là:
Viên bi A:
y1=y01+12gt2=12gt2y1=y01+12gt2=12gt2
Viên bi B:
y2=y02+12g(t−t0)=10+12g(t−1)2y2=y02+12g(t−t0)=10+12g(t−1)2
Khi hai viên bi gặp nhau thì:
y1=y2⇔12gt2=10+12g(t−1)2⇔t=1,5sy1=y2⇔12gt2=10+12g(t−1)2⇔t=1,5s
Thay t = 1,5 vào y1 ta được y1=12.10.1,52=11,25my1=12.10.1,52=11,25m
Vậy hai viên bi gặp nhau sau 1,5 s kể từ lúc viên bi A rơi tại vị trí cách A 11,25 m.
d) Tổ chức thực hiện: 
- HS quan sát qua mô phỏng bài toán trên màn hình chiếu.
- GV yêu cầu thảo luận nhóm và tìm ra cách giải 
- HS trình bày kết quả bài toán 
- Gv rút ra nhận xét và kết luận.