LỰC HẤP DẪN ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN Giáo viên tổ chức cho học sinh sử dụng kiến thức liên môn để tìm hiểu về lực hấp dẫn và ảnh hưởng lực hấp dẫn trong cuộc sống.. - Giải thích được c
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH BẮC NINH
TRƯỜNG THPT LÝ THÁI TỔ
BẢN THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC TÍCH HỢP LIÊN MÔN
LỰC HẤP DẪN ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN
Trường THPT Lý Thái Tổ Tổ: Vật Lí- Công nghệ Người thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hà Điện thoại: 0989859447
Email: smallriverbn@gmail.com
Năm học 2016-2017
Trang 2PHIẾU MÔ TẢ DỰ ÁN DẠY HỌC – MÔN VẬT LÝ
Sở Giáo Dục- Đào Tạo Tỉnh Bắc Ninh
Trường THPT Lý Thái Tổ
Họ tên giáo viên: Nguyễn Thị Thu Hà
Điện thoại: 0989859447 email: smallriverbn@gmail.com
1 Tên dự án dạy học.
LỰC HẤP DẪN ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN
Giáo viên tổ chức cho học sinh sử dụng kiến thức liên môn để tìm hiểu về lực hấp dẫn và ảnh hưởng lực hấp dẫn trong cuộc sống
2 Mục tiêu dạy học.
a) Về kiến thức.
* Môn Vật lý:
- Học sinh hiểu được các kiến thức về lực hấp dẫn
- Học sinh nắm được nội dung định luật vạn vật hấp dẫn
- Điều kiện áp dụng định luật vạn vật hấp dẫn
* Môn địa lí:
- Học sinh biết được hiện tượng thủy triều Ảnh hưởng thủy triều đến cuộc sống con người
- Chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời
+ Lớp 10:
Bài 5 Vũ trụ hệ mặt trời và trái đất
Bài 16 Sóng - thủy triều- dòng biển
* Môn lịch sử:
- Học sinh biết được nhờ nắm vững quy luật thủy triều để chống giặc ngoại xâm Lớp 10:
Bài 17 Quá trình hình thành và phát triển nhà nước phong kiến
Bài 19 Những cuộc kháng chiến chống ngoại xâm ở các thế kỉ X -XV
* Môn sinh học:
Lớp 11
- Bài 4: Đột biến gen
- Bài 36: Phát triển ở thực vật có hoa
- Bài 39: Các nhân tố ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển ở động vật
Lớp 12
- Bài 35: Môi trường và các nhân tố sinh thái
- Bài 5: Vũ trụ hệ Mặt Trời và Trái Đất
Trang 3* Khoa học kĩ thuật:
- Học sinh biết được nguyên tắc phóng vệ tinh nhân tạo
b) Về kỹ năng.
- Hợp tác để giải quyết các nhiệm vụ học tập
- Quan sát mô tả được hiện tượng vật lí trong cuộc sống
* Môn Vật lí:
- Biết cách xác định lực hấp dẫn giữa hai vật
- Vận dụng kiến thức đã học để giải thích sự rơi tự do, trọng lực của các vật
- Nguyên tắc phóng vệ tinh
* Môn địa lí
- Vận dụng giải thích được hiện tượng thủy triều, vấn đề bảo vệ môi trường
- Giải thích được chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời (theo cơ học Newton)
* Môn Lịch sử:
- Hiểu được chiến thuật của cha ông lợi dụng thủy triều để chống giặc
* Môn Toán:
- Tính toán được một cách tương đối lượng lực hấp dẫn giữa các hành tinh trong hệ mặt trời
* Kĩ năng sống:
- Rèn luyện kỹ năng giao tiếp, kỹ năng làm việc theo nhóm
c) Về tư duy, thái độ.
- Có tinh thần học tập tích cực, nghiêm túc
- Yêu thích bộ môn, say mê trong nghiên cứu khoa học
- Thường xuyên ứng dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống nâng cao năng suất lao động
Thông qua bài học sẽ giúp cho học sinh biết vận dụng kiến thức liên môn Toán, Vật
lí, địa lí, lịch sử, vào giải thích được một vài hiện tượng trong thực tế liên quan đến lực hấp dẫn, tính toán được một vài thông số liên quan để áp dụng vào trong thực tiễn đời sống và sản xuất
d) Các năng lực hướng tới
- Năng lực tự học, sáng tạo, giải quyết vấn đề đưa ra phán đoán trong quá trình tìm hiểu
các hiện tượng
- Năng lực sử dụng ngôn ngữ nói và viết giải thích đúng các thuật ngữ khoa học như thủy triều, thủy quyển, sao Kim, sao thủy, sao thổ vệ tinh nhân tạo
- Năng lực hợp tác, kĩ năng làm việc nhóm và đánh giá lẫn nhau
- Năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông, báo cáo kết quả và báo cáo sản phẩm học tập
3 Đối tượng dạy học của bài học.
Trang 4- Số lượng : 52 học sinh/lớp.
- Số lớp thực hiện: 1
- Khối lớp 10- cơ bản lớp 10a5 trường THPT Lý Thái Tổ
- Học sinh học đến tiết 18 Lực hấp dẫn - Định luật vạn vật hấp dẫn (chương trình
cơ bản)
4 Ý nghĩa của bài học.
a Ý nghĩa của dự án đối với thực tiễn dạy học
Dự án góp phần giáo dục tính tổ chức, tinh thần làm chủ và hợp tác trên những hoạt động thực tế
Dự án làm cho quá trình dạy học bộ môn thêm phong phú, đa dạng làm cho việc học của học sinh thêm hứng thú, sinh động tạo cho học sinh lòng hăng say, yêu công việc
đó là điều kiện để phát triển khả năng, năng lực sẵn có của học sinh
Dự án góp phần củng cố, bổ sung kiến thức cho học sinh Thông qua đó kiến thức học sinh thu nhận được sâu sắc hơn Học sinh được mở rộng kiến thức và được thu nhận kiến thức dưới nhiều hình thức và có liên hệ với thực tiễn
Việc kết hợp các kiến thức liên môn như Toán học, địa lí, lịch sử vào môn Vật lí rất quan trọng, giúp cho kiến thức học sinh được bao quát, đầy đủ ý hơn Như vậy, kiến thức liên môn tạo điều kiện cho học sinh chủ động, tích cực, sáng tạo; giáo dục thêm ý thức hơn việc học phải đi đôi với hành; rèn luyện các kĩ năng giải quyết tình huống trong cuộc sống
và ứng dụng vào thực tế đời sống
Qua thực tế quá trình dạy học, tôi thấy rằng việc kết hợp kiến thức liên môn học vào để giải quyết một vấn đề nào đó trong một môn học là việc làm hết sức cần thiết Điều
đó đòi hỏi người giáo viên bộ môn không chỉ nắm chắc môn mình dạy mà còn phải không ngừng trau dồi kiến thức các môn học khác để tổ chức, hướng dẫn các em giải quyết các tình huống, các vấn đề đặt ra trong môn học một cách nhanh nhất, hiệu quả nhất
b Ý nghĩa của dự án đối với thực tiễn cuộc sống
- Học sinh có được những kiến thức liên môn để vận dụng vào cuộc sống hàng ngày Đó là nâng cao khả năng rèn luyện của bản thân và cộng đồng, phát triển khả năng chọn lọc thông tin các môn thành một hệ thống duy nhất
- Phát hiện mối đe dọa tác động xấu đến môi trường từ thủy triều
- Nâng cao ý thức bảo vệ môi trường
- Đưa ra các phương án nhằm tận dụng các nguồn năng lượng xanh
5 Thiết bị dạy học, học liệu.
a Thiết bị dạy học
- Máy chiếu đa năng, trình chiếu powerpoint
- Máy vi tính
- Sách giáo khoa Vật lí 10 Sgk địa lí 10, sgk lịch sử 10
b Học liệu
Trang 5- Hình vẽ minh họa về thủy triều, hệ mặt trời, vệ tinh nhân tạo
- Các nguồn thông tin, tài liệu về lực hấp dẫn, hiện tượng thủy triều, lực hấp dẫn trong cuộc sống
*Theo kiến thức môn Vật lý:
Hệ Mặt Trời được biết đến với 8 hành tinh tính từ trong (gần Mặt Trời nhất) ra gồm: Sao Thuỷ (Mercury), Sao Kim (Venus), Trái Đất (Earth), Sao Hoả (Mars), Sao Mộc (Jupiter), Sao Thổ (Saturn), Sao Thiên Vương (Uranus) và Sao Hải Vương (Neptune)
Trước đây chúng ta còn biết đến hành tinh thứ
9 là Pluto (trước đây gọi là Sao Diêm Vương) Tuy
nhiên đến tháng 8 năm 2006, hành tinh này đã được
xét lại và với các yếu tố về khối lượng, đường kính và
khả năng phản chiếu ánh sáng quá thấp so với 8 hành
tinh còn lại, Pluto đã bị loại ra khỏi danh sách các
hành tinh của Hệ Mặt Trời Nó được đưa vào một
nhóm thiên thể mới gọi là các “hành tinh lùn” (dwarf
planet) Đến nay nhóm này gồm có 5 thành viên là Pluto, Ceres - thiên thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh, Eris, Haumea và Makemake Đây là các thiên thể được coi là trung gian giữa hành tinh và tiểu hành tinh
8 hành tinh trong hệ Mặt Trời được chia làm 2 nhóm:
- Các hành tinh nhóm trong gồm Sao Thuỷ, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hoả
- Các hành tinh nhóm ngoài gồm Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương
Các hành tinh nhóm trong có khối lượng và kích thước khá nhỏ so với các hành tinh nhóm ngoài Hai nhóm hành tinh ngăn cách nhau bởi một vành đai tiểu hành tinh (asteroid) và vô số các thiên thạch nhỏ cùng quay quanh Mặt Trời
VÌ SAO TRÁI ĐẤT XOAY QUANH MẶT TRỜI?
Chúng ta hãy bắt đầu với Trái đất Cái gì tạo nên nó? Theo lý thuyết về nguồn gốc của thái dương hệ, cách đây khỏang 5 tỉ năm một đám tinh vân khổng lồ được hình thành
và bắt đầu quay
Nó dẹt dần như một cái đĩa và khối nóng chảy ở trung tâm biến thành mặt trời Những phần ngoài của tinh vân vỡ ra làm thành những khối nhỏ quay tít, chúng nguội dần
và hình thành những hành tinh
Vì vậy, chúng ta có một hệ thống những hành tinh, trong đó có trái đất đang vận hành Tại sao trái đất và các hành tinh không bay trượt ra khỏi không gian? Đó là nhờ trọng lực, sức hút của mặt trời
Theo định luật chuyển động của Newton, một vật đang chuyển động vẫn duy trì sự chuyển động ấy theo một đường thẳng, trừ phi vật ấy bị tác động bởi một lực bên ngoài Như thế, một hành tinh đang chuyển động ắt phải bay ra khỏi mặt trời theo một đường
Trang 6thẳng Nhưng lực bên ngoài không cho phép nó bay như thế và giữ nó trong quỹ đạo, đó là sức hút của mặt trời
Một hành tinh vận hành trong quỹ đạo của nó với một vận tốc tùy thuộc vào khoảng cách từ nó đến mặt trời Hành tinh chuyển động nhanh khi tiến gần mặt trời hơn là khi cách xa mặt trời Trái đất vận chuyển 302 cây số một giây khi nó gần mặt trời nhất, và 292 cây số một giây khi xa mặt trời nhất
Một hành tinh mà quỹ đạo gần mặt trời hơn thì bị mặt trời hút mạnh hơn một hành tinh
ở xa Sức hút này mạnh hơn cũng làm cho hành tinh đó chuyển động nhanh hơn một hành tinh ở xa
Vậy lực tác dụng của Mặt Trời lên các hành tinh, của Trái Ðất lên Mặt Trăng là cùng bản chất với lực do Trái Ðất tác dụng lên mọi vật trên mặt đất (trọng lực), nghĩa là cùng bản chất là lực hấp dẫn Do đó, mọi lực hấp dẫn, cũng như lực hấp dẫn của Mặt Trời lên các hành tinh, đều do chung một đặc điểm là tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách Suy rộng hơn nữa, Newton đi đến kết luận là lực hấp dẫn không chỉ tác dụng giữa các thiên thể, mà là một lực phổ biến, tác dụng giữa mọi vật bất kỳ với nhau
* Kiến thức môn địa lí:
Nước biển được giữ lại trên Trái đất là nhờ lực hấp dẫn, Mặt trăng và Mặt trời cũng có lực hấp dẫn đối với trái đất Đặc biệt, Mặt trăng hút một khối lượng nước trên bề mặt đại dương
Hàng ngày, có 2 lần thủy triều lên và 2 lần thủy triều xuống Mỗi ngày thủy triều lại xuất hiện muộn hơn khoảng 1 giờ so với ngày hôm trước Bởi mỗi ngày, Mặt trăng phải thực hiện một phần vòng quay luân chuyển xung quanh Trái đất nên Mặt trăng bị chênh 1 giờ mới trở lại đúng cùng một điểm cũ
Biên độ của thủy triều (độ chênh lệch mực nước biển khi thủy triều lên và xuống) rất khác nhau Ở các đại dương, biên độ này là 1m, ở các biển kín và nhỏ thì ít hơn: khoảng 30cm, nhưng cở các cửa sông và eo biển có thể lên tới 17m
Thủy triều đạt cực đại khi mà cả Mặt Trăng và Mặt Trời cùng nằm về một phía so với Trái Đất, và mức triều phía đối diện lúc đó sẽ xuống điểm cực tiểu
Thủy triều tác động có lợi và có hại đến cuộc sống
Sản xuất nông nghiệp
Lợi dụng những ngày triều cường để dẫn nước vào ruộng, làm nguồn nước tưới cho cây trồng, hạn chế được sự kiệt nước vào mùa khô
Vào mùa lũ, nếu đỉnh lũ trùng với thời kì nước ròng, lũ rút nhanh, hạn chế ngập lụt ở các đồng bằng
Vào mùa khô trùng với thời kì triều cường thủy triều có thể theo sông vào sâu trong đất liền mang theo 1 lượng muối không nhỏ từ biển vào gây ảnh hưởng xấu tới cây trồng, Hơn nữa, đây là nơi chịu ảnh hưởng của bão, thủy triều khi kết hợp với bão là một trong những nguyên nhân gây ra thiệt hại nặng nề về nông nghiệp, đặc biệt khi có bão kết
Trang 7hợp với thời kì triều cường thì mực nước nơi bão đổ bộ vào rất lớn gây thiệt hại nặng nề
về người và của
Thủy triều dâng mang theo các chất độc hại ở ngoài biển (dầu, xác các sinh vật biển….) vào sông làm ô nhiễm nguồn nước sông
Đối với ngư nghiệp
Lợi dụng thời gian triều cường, ngư dân ven biển sắp xếp thời gian ra khơi một cách thuận lợi cho việc đánh bắt xa bờ Vào những ngày triều cường, nước dâng cao, triều mạnh các loài tôm, cá….sẽ theo dòng nước vào trong các sông, đầm, phá thuận lợi cho việc đánh bắt
Đối với nghề làm muối
Ở đây có các yếu tố thuân lợi để phát triển nghề làm muối Các vùng ven biển có điều kiện hình thành các ruộng muối, độ mặn nước biển lớn, xa cửa sông, số giờ nắng cao người dân đã biết lợi dụng lúc thuỷ triều lên để lấy nước vào ruộng làm muối
Đối với giao thông vận tải
Thủy triều có vai trò không nhỏ đối với giao thông vận tải biển Việc nắm được diễn biến thủy triều lên xuống từng nơi giúp cho tàu thuyền ra vào và cập cảng dễ dàng cũng như lựa chọn tuyến đi an toàn và thuận lợi hơn Bên cạnh đó Ảnh hưởng tới giao thông vùng ven, khi triều cường sẽ xảy ra ngập úng trên các tuyến đường
* Kiến thức môn lịch sử
Năm 938, Ngô Quyền dùng mưu đại phá quân Nam Hán:
“Bạch Đằng một trận giao phong Hoằng Thao lạc vía, Kiều công nộp đầu”
( Bạch Đằng giang phú – Trương Hán Siêu) Vào một ngày cuối đông năm 938, trên sông Bạch Đằng, vùng cửa biển và hạ lưu, cả một đoàn binh thuyền do Hoằng Tháo chỉ huy vừa vượt biển tiến vào cửa ngõ Bạch Đằng Quân Nam Hán thấy quân của Ngô Quyền chỉ có thuyền nhẹ, quân ít tưởng có thể ăn tươi, nuốt sống liền hùng hổ tiến vào Ngô Quyền ra lệnh cho quân bỏ chạy lên thượng lưu Đợi đến khi thủy triều xuống, ông mới hạ lệnh cho quân sĩ đổ ra đánh Thuyền chiến lớn của Nam Hán bị mắc cạn và lần lượt bị cọc đâm thủng gần hết Lúc đó Ngô Quyền mới tung quân ra tấn công dữ dội Quân Nam Hán bị đánh tan tác, tướng giặc bị chém chết tại trận Từ đó nhà Nam Hán bỏ hẳn mộng xâm lược
Sau này trong Trận Bạch Đằng, 1288, Trần Hưng Đạo đã vận dụng lối đánh này để đánh thắng quân Nguyên Mông
Năm 1288, Trần Quốc Tuấn mở một trận quyết chiến - chiến lược bắt sống Ô Mã Nhi và tiêu diệt hàng vạn quân xâm lược Nguyên - Mông:
Đời sau nghe chuyện dùng cọc đâm thuyền địch có vẻ dễ dàng, nhưng khi áp dụng cụ thể mới thấy không hoàn toàn dễ dàng để có thắng lợi như sử sách đã ghi Không phải
Trang 8ngẫu nhiên mà cả Ngô Quyền và Trần Hưng Đạo đều được xem là danh tướng trong lịch
sử Việt Nam
-Thứ nhất, phải dụ địch đến đúng bãi cọc đã đóng giăng bẫy khi thuỷ triều còn cao, bãi cọc chưa bị phát lộ
- Thứ hai, phải nắm rất vững quy luật thuỷ triều theo từng giờ và tính toán thời điểm để khi thuyền quân địch tới bãi cọc rồi, thuỷ triều mới rút, có như vậy thuyền địch mới bị mắc cạn và bị cọc đâm
*Tích hợp kiến thức môn Toán:
Lực hấp dẫn vũ trụ: Mọi vật đều hấp dẫn lẫn nhau Chẳng hạn như chuyện trái mít rơi Trái mít bị Trái Đất hút về nó, nhưng trái mít cũng hút Trái Đất về phía nó, nhưng vì khối lượng trái mít quá nhỏ so với khối lượng Trái Đất nên Trái Đất hầu như không dịch chuyển
mà ta chỉ thấy trái mít rơi
Ta có công thức:
Với:
F: Lực hấp dẫn (N)
K: Hằng số hấp dẫn = 6,67×10−11 Nm2/kg2
d: Khoảng cách (mét)
khối lượng Trái Đất 5,97×1024 kg,
khối lượng Mặt Trăng: 0,073 × 1024 kg
Mặt Trời: khối lượng bằng 330 000 lần Trái Đất
Khoảng cách Đất-Trời: d2 = 149,6 triệu km,
Khoảng cách Đất - Trăng: d1 = 0,384 triệu km
F đất-trăng = K × mđất × mtrăng/d1² (1)
F đất-trời = K × mđất × mtrời/d2² (2)
F đất-trăng /F đất-trời = 2,5
Tuy mặt, Khối lượng Mặt Trời lớn hơn Trái Đất 333.000 lần nhưng vì khoảng cách giữa Trái Đất - Mặt Trăng nhỏ hơn giữa Trái Đất - Mặt Trời nên lực hấp dẫn tác động bởi Mặt Trăng lớn hơn lực hấp dẫn của mặt Trời gấp 2,5 lần
6 Hoạt động dạy học và tiến trình dạy học
Trang 9TG Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Đồ dùng/ phương tiện Nội dung
5’
Kiểm tra bài cũ
Câu hỏi 1: Sự rơi tự do là gì?
Nêu các đặc điểm của sự rơi
tự do?
Câu hỏi 2: Trọng lực là gì?
Trọng lượng là gì?
Câu hỏi 3: Thế nào là hai lực
trực đối?
+Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực
+Đặc điểm:
-Phương thẳng đứng -Chiều từ trên xuống dưới -chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc rơi tự do g
-Vận tốc v=g.t -Quãng đường h=gt2/2 và v2
=2gh
+Trọng lực là lực của Trái Đất tác dụng vào các vật, gây
ra cho chúng gia tốc rơi tự
do
-Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật gọi trọng lượng
+Là hai lực cùng giá, cùng độ
Màn hình máy chiếu ghi câu hỏi
Trang 10lớn nhưng ngược chiều.
-Điểm đặt của hai lực trên hai vật khác nhau FBA=- FAB
2’
Giới thiệu bài
- Giáo viên đặt vấn đề vào
bài từ thí nghiệm đơn giản.
- HS đứng tại chỗ trả lời
Sợi dây + 1 vật nhỏ buộc vào 1 đầu sợi dây Khi quay vật sẽ chuyển
động tròn.
Quỹ đạo của mặt trăng quanh trái đất cũng là chuyển động tròn
giữa trái đất và mặt trăng tồn tại một lực vô hình nào đó.