MỤC TIÊU Kiến thức - Học sinh nắm được biểu thức, dặc điểm của lực hấp dẫn, trọng lực để vận dụng được các biểu thức dể giải các bài toán đơn giản.. Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau
Trang 1LỰC HẤP DẪN
I MỤC TIÊU
Kiến thức
- Học sinh nắm được biểu thức, dặc điểm của lực hấp dẫn, trọng lực để vận dụng được các biểu thức dể giải các bài toán đơn giản
Kĩ năng :
1/ Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn ?
2/ Thế nào là trọng lực ?
3/ Thế nào là trường hấp dẫn ?
4/ Thế nào là trường trọng lực ?
Thái độ : - Cầu tiến, nghiêm túc học tập
- Sáng tạo và thận trọng trong các hoạt động học tập
Phát triển năng lực: - Năng lực giải quyết vấn
- Năng lực hợp tác
- Năng lực tự học
- Năng lực sáng tạo
Năng lực chuyên biệt: K1, K2, K3, P1, P2, P3
II Chuẩn bị:
Giáo viên:
- Một số bài tập về định luật 2 NiuTơn
- Một số bài toán vận dụng
III Phương pháp dạy học
-Nêu vấn đề, thuyết trình, phát vấn, đàm thoại
IV TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
1) Tóm tắt lý thuyết:
A Lực hấp dẫn
Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực, gọi là lực hấp dẫn
Lực hấp dẫn giữa Mặt Trời và các hành tinh giữ cho các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời
Lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật
B Định luật vạn vật hấp dẫn
1 Định luật :
Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng
2 Hệ thức :
2 2
1
r
m m G
F hd
Trong đó:
Trang 2+ m1 và m2 là khối lượng của hai chất điểm (kg)
+ r là khoảng cách giữa hai chất điểm (m)
+ Fhd độ lớn lực hấp dẫn (N)
+ G hằng số hấp dẫn, có giá trị là 6,67.10-11
(N.m2/kg2)
3 Định luật được áp dụng cho các trường hợp:
+ Hai vật là hai chất điểm
+ Hai vật đồng chất hình cầu với khoảng cách giữa chúng được tính từ
tâm vật này đến tâm vật kia
C 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 lực đặt vào một điểm đặc biệt của vật, gọi là trọng tâm của vật
Độ lớn của trọng lực (trọng lượng) :
P = G
2
.
h R
M m
Gia tốc rơi tự do : g =
2
h R
GM
Nếu ở gần mặt đất (h << R) :
P0 = .2
R
M m
G ; go = 2
R GM
2) Phần giải các bài tập
Hoạt động của giáo viên và học
sinh
Nội dung ghi bảng
Bài 1: Hãy tra cứu bảng số liệu về các hành tinh của hệ mặt trời (§35)
để tính gia tốc rơi tự do trên bề mặt của hỏa tinh, kim tinh và Mộc tinh
Biết gia tốc rơi tự do ở bề mặt trái đất là 9,81 m/s 2
Bài giải
Gia tốc trọng trường ở trái đất gTĐ
TD
R
M
G
(1) Gia tốc trọng trường ở hoả tinh gHT =
2
HT
HT
R
M
G
(2) Lập tỉ số (2)/(1) ta được :
Trang 3
TD
HT
g
g
2 2
2
2
.
HT TD TD HT
TD TD HT HT
R
R M M R
M G R
M G
TD
HT
g
g
388 , 0 2
6790 2
12750 11 , 0
2
gHT = 0,388 gTD = m/s2 Gia tốc trong trường của Kim tinh
gKT = . 2
KT
KT
R
M G
(3) Lập tỉ số (3)/(1) ta được :
2
2
2
.
.
KT TD TD KT
TD TD KT KT
TD
KT
R
R M M R
M G R
M G g
g
91 , 0 2 12100 2 12750 82 , 0
2
TD
KT
g g
gkt = 0,91 gTD = 8,93 m/s2 Gia tốc trọng trường của Mộc tinh
gMT = . 2
MT
MT
R
M G
(4) Lập tỉ số (4)/(1) ta được :
2
2
2
.
.
MT TD TD MT
TD TD MT MT
TD
MT
R
R M M R
M G R
M G g
g
2,55758
2 142980 2
12750 318
2
TD
MT
g g
gMT =2,5758 gTD = 25,27 m/s2
BÀI 2 : Cho biết khối lượng Trái dất là M = 6.10 24
Kg, khối lượng của một hòn đá là m = 2,3kg, gia tốc rơi tự do là g = 9,81m/s 2 Hỏi hòn
đá hút Tráiđất với một lực bằng bao nhiêu ?
Trang 4Cho biết:
m1 = m2 = 100000 tấn =
100000000 kg
r = 0.5km = 500 m
-
Fhd = ? ( N )
Bài Giải
Với vật có trọng lượng m= 2,3 kg thì Trái Đất tác dụng lên vật một trọng lực là :
P = m.g = 2,3.9,81 = 22,6 (N) Theo định luật III Newton, hòn đá sẽ tác dụng lên Trái Đất một lực F = P = 22,6 (N)
BÀI 3 : Đề bài: Tính lực hấp dẫn giữa hai tàu thủy, mỗi tàu có khối lượng 100000 tấn khi chúng ở cách nhau 0.5 km Lực đó có làm cho chúng tiến lại gần nhau không?
Bài giải
Lực hấp dẫn giữa hai tàu thủy là:
hd
r
m m G.
F
2.7(N) 250000
100000000 100000000.
6.67.10
Vậy lực hấp dẫn giữa hai tàu thủy là 2.7 N
Ta biết lực hấp dẫn là lực hút giữa hai vật Nhưng trong trừơng hợp này lực hấp dẫn không đủ mạnh để hút hai vật nặng gần 100000 tấn tiến lại gần nhau được /
- -
Bài 4: Ở độ cao nào so với mặt đất thì gia tốc rơi tự do bằng một nửa gia tốc rơi tự do ở mặt đất ? Cho bán kính trái đất là R= 6400km
Bài giải
Theo đề bài ta có :
1 GM
R h R GM R
GM h R GM g
2 2
2
2
2R2 = R2 + 2Rh + h2
Trang 5 h2 + 2Rh – R2 = 0
h2 + 12800h – 40960000 = 0 Giải phương trình ta được h
2651 và h -15451
Vì h > 0 nên h = 2651km Vậy ở độ cao h = 2651km so với mặt đất thì gia tốc rơi tụ do bằng một nửa gia tốc rơi tự do ở mặt đất
*Các dạng bài tập có hướng dẫn
Dạng bài vận dụng công thức tính lực hấp dẫn và gia tốc trọng trường Cách giải:
Fhd G m m 6, 67.10 m m
- Trọng lượng của vật khối lượng m khi vật ở trên mặt đất:
1 2
.
.
m M
R
- Trọng lượng của vật khối lượng m khi vật ở độ cao h so với mặt đất :
1 2
.
m M
R h
- Gia tốc rơi tự do của vật khi vật ở mặt đất: g G M.2
R
Gia tốc rơi tự do của vật khi vật ở độ cao h so với mặt đất: . 2
G M g
R h
Bài 1: Tính gia tốc rơi tự do của một vật ở độ cao h = 5R ( R = 6400km),
biết gia tốc rơi tự do tại mặt đất là 9,8m/s2
Hướng dẫn giải:
Gia tốc ở mặt đất: g GM2 9,8
R
Bài 2: Một vật có m = 10kg khi đặt ở mặt đáy có trọng lượng là 100N Khi
đặt ở nơi cách mặt đất 3R thì nó có trọng lượng là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
Ở mặt đất: P F G.Mm2
R
Ở độ cao h: '
2
R h
Bài 3: Nếu khối lượng của 2 vật đều tăng gấp đôi để lực hấp dẫn giữa chúng
không đổi thì khoảng cách giữa chúng phải là bao nhiêu?
Trang 6Hướng dẫn giải:
4 m m ; m m . m m
1 2 2 2 1
F F r r
Bài 4: Tìm gia tốc rơi tự do của một vật ở độ cao bằng nửa bán kính TĐ
Cho biết gia tốc rơi tự do trên bề mặt đất là 9,81m/s2
Hướng dẫn giải:
Gia tốc ở mặt đất: g GM2 9,81
R
2
2
4,36 / 3
2
R h
R
Bài 5: Gia tốc rơi tự do trên bề mặt của mặt trăng là 1,6m/s2 và RMT = 1740km Hỏi ở độ cao nào so với mặt trăng thì g = 1/9 gMT
Hướng dẫn giải:
Gia tốc ở mặt trăng: 2T
T
GM g
R
Gia tốc ở độ cao h: '
2
T T
GM g
R h
2
T
Bài 6: Một vật có m = 20kg Tính trọng lượng của vật ở 4R so với mặt đất,
R = RTĐ Biết gia tốc trọng trường trênbề mặt TĐ là 10m/s2
Hướng dẫn giải:
2
h
g
Tổng kết bài học
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Nhắc lại những kiến thức cơ bản
của bài học
- Yêu cầu học sinh về nhà làm các
bài tập trong SGK và tương tự
- Nhận xét giờ học
- Ghi nhận
- Nhận nhiệm vụ học tập
