Giáo án Vật lí Lớp 10 - Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn

BÀI: LỰC HẤP DẪN. ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN
I. MỤC TIÊU:
1. Kiến thức:
- Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được công thức của lực hấp dẫn, công thức của gia tốc trọng trường.
- Nêu được định nghĩa trọng tâm của một vật.
2. Kỹ năng:
- Giải thích được một cách định tính sự rơi tự do và chuyển động của các hành tinh, vệ tinh bằng lực hấp dẫn.
- Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản như ở trong bài học.
3. Thái độ:
- Nhìn nhận các vấn đề xung quanh một cách khoa học.
- Biết vận dụng công nghệ thông tin giúp ích cho việc học.
- Có tinh thần tự giác trong học tập đồng thời tăng khả năng tư duy một mình.
II. CHUẨN BỊ: 
1. Giáo viên:
- Chuẩn bị bài giáo án e-learning : “Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn”
2. Học sinh:
- Ôn lại kiến thức về sự rơi tự do, trọng lực.
III. TIẾN TRÌNH DẠY - HỌC:
1. Kiểm tra bài cũ: (Phần này bắt buộc làm)
* Giáo viên đưa ra dạng câu hỏi kiểm tra liên quan đến các nội dung sau: 
- Khái niệm: khối lượng, quán tính, trọng lực.
- Phát biểu nội dung ba định luật Niuton.
* HS làm bài theo thời gian quy định, sau đó GV đưa ra đáp án.
2. Bài mới: 
Đặt vấn đề
* Cho HS xem hình ảnh, video về quả táo rơi và sự chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất để đưa ra câu hỏi:
- Tại sao quả táo rơi xuống mặt đất mà không bay lên trời?
- Tại sao Mặt Trăng có thể chuyển động quanh Trái Đất theo một quỹ đạo nhất định?
* Đồng thời gợi ý Niuton đã nghiên cứu và phát hiện ra định luật liên quan đến những hiện tượng này, sau đó giới thiệu sơ lược về ông.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung ghi bảng
Hoạt động 1: Tìm hiểu về lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn:
* Giới thiệu về lực hấp dẫn.
- Yêu cầu HS quan sát mô phỏng chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất để rút ra định nghĩa của lực hấp dẫn.
- Yêu cầu HS thực hiện câu hỏi để đưa ra nhận xét về điểm khác nhau giữa lực hấp dẫn và các lực cơ học khác.
* Giới thiệu về định luật vạn vật hấp dẫn.
- Nêu và phân tích định luật vạn vật hấp dẫn.
- Yêu cầu HS biểu diễn lực hấp dẫn giữa hai chất điểm.
* Giới thiệu hệ thức của định luật vạn vật hấp dẫn.
- Nêu hệ thức.
- Nêu điều kiện để áp dụng 
- Cho HS xem hình ảnh và video về thí nghiệm tìm ra hằng số hấp dẫn của Cavendish.
Hoạt động 2: Xét trường hợp như trường hợp riêng của lực hấp dẫn:
- Yêu cầu HS nhắc lại về trọng lực.
- Yêu cầu HS viết biểu thức tính trọng lực tác dụng lên vật có khối lượng m đặt ở độ cao h so với mặt đất.
- Yêu cầu học sinh nhắc lại biểu thức trọng lượng đã học.
 (Gợi ý: trọng lực là lực hấp dẫn giữa vật có khối lượng m và Trái Đất)
- Yêu cầu HS Chứng minh biểu thức 11.2, 11.3 (SGK/Tr68)
(Gợi ý: Vật ở gần mặt đất thì h<<R)
Hoạt động 3: Tìm hiểu một số ảnh hưởng và ứng dụng của định luật vạn vật hấp dẫn trong thực tế.
* Cho HS xem hình ảnh/video về một số ảnh hưởng và ứng dụng của định luật vạn vật hấp dẫn trong thực tế:
- Sự chuyển động của các hành tinh trong hệ Mặt Trời.
- Thủy triều.
+ Vận dụng thủy triều để đánh giặc trong hai trận chiến oanh liệt trên sông Bạch Đằng.
- Thông số vận tốc vũ trụ các cấp.
- Người đặt chân đầu tiên lên Mặt Trăng.

- Quan sát mô phỏng chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất để rút ra định nghĩa.
-Thực hiện câu hỏi và rút ra nhận xét.
- Ghi nhận nội dung định luật.
- Biểu diễn lực hấp dẫn giữa hai chất điểm.
- Lắng nghe và ghi chú.
- Lắng nghe và ghi chú.
- Tập trung quan sát thí nghiệm.
- Nhắc lại về trọng lực.
- Viết biểu thức tính trọng lực tác dụng lên vật như một trường hợp riêng của lực hấp dẫn.
- Nhắc lại biểu thức trọng lượng đã học.
- Chứng minh biểu thức 11.2, 11.3
- Chú ý theo dõi.
1. Lực hấp dẫn:
- Định nghĩa: Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn.
- Đặc điểm: Lực hấp dẫn tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật.
2. Định luật vạn vật hấp dẫn:
a. Định luật:
- Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
b. Hệ thức: 
- Với:
+ G là hằng số hấp dẫn, có giá trị: 
+ m1, m2 là khối lượng của hai chất điểm (kg)
+ r là khoảng cách giữa hai chất điểm (m)
- Biểu thức (1) áp dụng được cho các vật thông thường trong hai trường hợp:
 + Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng.
 + Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. Lúc đó r là khoảng cách giữa hai tâm và lực hấp dẫn nằm trên đường nối hai tâm đó.
3. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn:
- Trọng lực tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó.
- Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật.
- Trọng lượng của vật: 
P=mg
- Mặt khác: 
- Trong đó: 
+ M6.1024kg: khối lượng của trái đất.
+ R6400km: bán kính trái đất.
Suy ra: 
 Nếu vật ở gần mặt đất: h<<R (xem như h=0) thì:
 Nhận xét: gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào độ cao h.
4. Giá trị của định luật vạn vật hấp dẫn:
- Chi phối chuyển động của các thiên thể trong hệ Mặt Trời cũng như trong toàn vũ trụ.
- Tạo ra hiện tượng thiên nhiên kỳ vĩ: Thủy triều.
- Dựa vào lực hấp dẫn để phóng các vệ tinh nhân tạo cũng như tàu vũ trụ.

4. Củng cố: 
- Cần nắm được: 
+ Định luật vạn vật hấp dẫn, công thức của lực hấp dẫn.
+ Khái niệm trọng tâm của vật.
+ Công thức của gia tốc trọng trường.
- Bài tập rèn luyện:
* Giáo viên đưa ra dạng câu hỏi củng cố liên quan đến các nội dung sau: 
- Đặc điểm của lực hấp dẫn.
- Vận dụng công thức tính lực hấp dẫn.
- Vận dụng công thức của gia tốc trọng trường.
* HS làm bài tối đa là 2 lần không quy định thời gian, nếu sau 2 lần vẫn làm sai sẽ hiện lên phần hướng dẫn của GV.
5. Hướng dẫn học tập về nhà: 
- Làm các bài tập 4, 6 trang 70 SGK.
- Đọc phần “Em có biết?”.