Bài 06 SỰ RƠI TỰ DO CỦA MỘT VẬT I / Mục tiêu : Hiểu được sự rơi tự do là sự rơi của các vật khi không có sức cản của không khí, có thể có hay không vận tốc ban đầu theo phương thẳng đ
Trang 1Bài 06
SỰ RƠI TỰ DO CỦA MỘT VẬT
I / Mục tiêu :
Hiểu được sự rơi tự do là sự rơi của các vật khi không có sức cản của không khí, có thể có hay không vận tốc ban đầu theo phương thẳng đứng Hiểu được rằng khi rơi tự do thì mọi vật đều rơi như nhau, với cùng một gia tốc gọi là gia tốc rơi tự do
Biết quan sát và nhận xét về hiện tượng rơi tự do của các vật khác nhau Biết áp dụng kiến thức của bài học trước để khảo sát chuyển động của một vật rơi tự do
Bước đầu có khái niệm về phương pháp thực nghiệm sử dụng trong nghiên cứu các hiện tượng vật lý
II / Chuẩn bị :
Một ống Newton
Bộ dụng cụ chuyển động rơi tư do
Giá đỡ và các phụ tùng
Đồng hồ đo thời gian hiện số
III / Tổ chức hoạt động dạy học :
Trang 21 / Kiểm tra bài cũ :
Câu 1 : Viết phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều ?
Câu 2 : Viết công thức liên hệ giữa độ dời, vận tốc và gia tốc ?
2 / Nội dung bài giảng:
Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh
1) Rơi tự do là gì ?
a) Thí nghiệm
GV : Trong thực tế, để tìm một vật chuyển
động thẳng biến đổi ta có rất nhiều thí dụ
Nhưng để tìm một vật chuyển động thẳng đều
là trường hợp ít khi gặp Một trong những
trường hợp chuyển động thẳng biến đổi đều là
sự rơi tự do của một vật
GV : Từ thời xa xưa con người đã có quan
điểm “vật nặng bao giờ cũng rơi nhanh hơn
vật nặng” Để kiểm chứng điều này, các em
hãy quan sát Thầy tiến hành thí nghiệm như
sau
1) Rơi tự do là gì ?
a) Thí nghiệm
Bên trong ống Newton có một cái lông chim và một viên sỏi Hút hết không khí trong ống ra, dốc ngược ống cho thẳng đứng, ta thấy lông chim và viên sỏi rơi như nhau và cùng chạm đáy ống một lúc
Trang 3GV lấy một tờ giấy đôi tập rồi cắt thành hai
mảnh giấy bằng nhau
GV : Đây là hai mảnh giấy mà Thầy đã cắt đôi
từ một tờ giấy, ta có thể xem khôi lượng hai tờ
giấy gần bằng nhau Một mảnh giấy A Thầy
để nguyên, còn mảnh giấy B Thầy cuốn vo
tròn lại, bây giờ Thầb ắt đầu thả, các em hãy
quan sát và cho biết mảnh nào rơi nhanh hơn ?
GV bắt đầu thả rơi hai mảnh giấy A và B
HS : Thưa thấy mảnh giấy B bị vo tròn lại rơi
nhanh hơn mảnh giấy A để nguyên
GV : Như vậy các em có thể cho biết lời nhận
định “vật nặng bao giờ cũng rơi nhanh hơn vật
nặng” có đúng hay không ?
HS : Thưa Thầy lời nhận định trên hoàn toàn
không đúng !
GV : Theo em sự rơi nhanh hay chậm của các
vật là do nguyên nhân nào ?
HS : Sức cản của không khí là nguyên nhân
gây cho vật rơi nhanh hay chậm khác nhau
GV : Để kiểm nghiệm vấn đền này các hãy
xem Thầy tiến hành thí nghiệm như sau GV
Vậy : khi không có sức cản của không khí, các vật có hình dạng
và khối lượng khác nhau đều rơi như nhau
Trang 4lấy hai mảnh giấy, một mảnh giấy B và mảnh
giấy C gấp đôi mảnh giấy B mảnh giấy C để
nguyên, nhưng mảnh giấy B thì lại vo tròn lại,
sau đó tiến hành thả
GV : các em cho biết mảnh giấy nào rơi nhanh
hơn
HS : Mảnh giấy B
GV : Mặt dù mảnh giấy C để nguyên có khôi
lượng nặng hơn mảnh giấy B vo tròn lại như
vẫn rơi nhanh hơn, điều đó chứng tỏ sự rơi
nhanh hay chậm các sự vật là do sức cản của
không khí
GV : Nhưng trong trường hợp không có sức
cản của không khí thì các vật nặng nhẹ sẽ rời
như thế nào ?! Để trả lời câu hỏi này, chúng ta
tiến hành thí nghiệm như sau
GV : Tiến hành thí nghiệm ống newton và yêu
cầu HS rút ra kết luận
HS : Khi không có sức cản của không khí, các
vật có khối lượng và hình dạng khác nhau đều
rơi như nhau
b) Kết luận :
b) Định nghĩa sự rơi tự do
Các vật rơi nhanh hay chậm không phải vì nặng nhẹ khác nhau mà do sức cản của không khí là nguyên nhân làm cho các vật rơi nhanh hay chậm khác nhau
Khi không có sức cản của không khí, các vật có hình dạng
và khối lượng khác nhau đều rơi như nhau
Định nghĩa : Sự rơi của một vật khi không chịu sức cản của không khí gọi là sự rơi tư do
Chú ý : nếu sức cản của không
khí “không đáng kể” thì vật rơi trong không khí có thể xem là vật rơi tự do
Trang 5GV : Sự rơi của các vật trong ống Newton có
môi trường chân không gọi là rơi tự do Vậy
rơi tự do là gì ?
HS : Sự rơi của một vật khi không chịu sức
cản của không khí gọi là rơi tự do
II/ KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ
DO CỦA MỘT HÒN BI SẮT :
1) Thí nghiệm
GV : Mô tả cách lắp đặt thí nghiệm trên !
GV : Khi ta thả hòn bi rơi thì thời gian rơi t
được xác định bằng đồng hồ Quãng đường vật
rơi chính là AB Khi đó gia tốc vật rơi được
xác định bởi công thức : 22
t
h
g Với gia tốc vật rơi tự do được kí hiệu g, nhưng xét về mặt
bản chất cũng như g chính là a Em nào cho
biết công thức tính gia tốc trên được suy luận
từ công thức nào ?
HS : Từ phương trình chuyển động thẳng biến
đổi đều :
x = x0 + v0t +
2
1
at2
II / Khảo sát chuyển động rơi
tự do của một hòn bi sắt :
a / Thí nghiệm :
Tiến hành thí nghiệm như hình
vẽ :
Trang 6với x0 = 0 m ; v0 = 0 (m/s) và a = g, x = h
h =
2
1
at2 22
t
h
g
GV : Tiến hành thí nghiệm ở cùng một vị trí
địa lý trên Trái Đất ta nhận thấy g có giá trị
như nhau và gần bằng 9,8 m/s2 Như vậy các
em có kết luận gì về g ?
HS : Ở cùng một nơi trên Trái Đất, các vật rơi
tự do với gia tốc g 9,8 m/s2
c) Tính chất của vật rơi tự do
GV : Từ những thí nghiệm trên các em cho
biết Vật rơi tự do có chiều như thế nào ?
HS : Vật rơi tự do có chiều hướng thẳng đứng
từ trên xuống
GV : Vật rơi tự do có gia tốc g, điều đó cho
chúng ta biết điều gì về dạng chuyển động của
vật rơi tự ao ?
HS : Chuyển động của vật rơi tự do là chuyển
động thẳng nhanh dần đều
Thời gian bi rơi được hiển thị trên đồng hồ
Quảng đường bi rơi được đo bởi khoảng cách AB
Gia tốc rơi tự do được xác định bởi :
g = 22
t h
b / Kết luận :
Ở cùng một vĩ độ địa lý trên trái đất, các vật rơi tự do đều
có cùng một gia tốc g
c) Tính chất của vật rơi tự do
- Vật rơi tự do theo phương thẳng đứng và có chiều hướng từ trên xuống dưới
- Chuyển động của vật rơi tự do
Trang 73) Công thức vật rơi tự do
Vì rơi tự do là một dạng chuyển động thẳng
nhanh dần đều, cho nến ta áp dụng các công
thức – phương trình của chuyển động thẳng
nhanh dần đều Ta khảo sát một vật rơi tự do
như 1 vật đang chuyển động thẳng biến nhanh
dần đều
GV : Thực hiện các bước khảo sát :
Trục tọa độ Oy : Thẳng đứng có chiều
dương hướng từ trên xuống
Chọn : Gốc tọa độ O: Vị trí bắt đầu vật
rơi
Gốc thời gian là lúc bắt đầu vật rơi(t0 =
0) Vì bắt đầu thả vật cho nên vật có vận tốc
đầu bằng 0 Khi đó ta có :
( Nhấn mạnh cho HS biết : a = g, v0 = 0 ( vì
chọn O tại vị trí bắt đầu vật rơi !) , quãng
đường s chính là độ cao h ) Từ 3 công thức cơ
bản Ta biến đổi : ( yêu cầu HS nhắc lại các
công thức cơ bản )
là một chuyển động nhanh dần đều
- Gia tốc vật rơi tự do a = g, g được gọi là gia tốc trọng trường Gia tốc trọng trường khác nhau khi vị trí địa lý trên Trái Đất khác nhau Gia tốc trọng trường g 9,8 m/s2
3) Công thức vật rơi tự do
Chọn :
- Trục tọa độ Oy : Thẳng đứng có chiều dương hướng từ trên xuống
- Gốc tọa độ O: Vị trí bắt đầu vật rơi
- Gốc thời gian là lúc bắt đầu vật rơi(t0 = 0)
Vì bắt đầu thả vật cho nên vật
có vận tốc đầu bằng v0 = 0 Khi
đó ta có :
Vận tốc vật rơi vào thời điểm
t :
Trang 8v
v 0 v gt
2
at
t
v
s
2
0
2
gt h
2
2 0
2
v
v
v
v gt
Độ cao vật rơi vào thời điểm
t :
2
gt h
2
t
h
g
Liên hệ giữa độ cao và vận tốc :
2
v
Phương trình vật rơi tự do :
y = y0 + v0t -
2
1
gt2
3 / Cũng cố :
a / Nêu thí nghiệm dùng ống Newton để khảo sát sự rơi của các vật ?
b / Hãy viết công thức liên hệ giữa vận tốc ném lên theo phương thẳng đứng với độ cao đạt được ?
4 / Dặn dò :
Làm bài tập : 1 ; 2 ; 3 ; 4