Giáo án vật lý 10 - Sự rơi tự do

SỰ RƠI TỰ DO I. Mục tiêu giảng dạy: 1. Kiến thức cơ bản:  Hiểu được sự rơi tự do là sự rơi của các vật khi không có sức cản của không khí, có thể có hoặc không có vận tốc đầu theo phương thẳng đứng. Hiểu được rằng khi rơi tự do mọi vật đều rơi như nhau với cùng gia tốc gọi là gia tốc rơi tự do.  Biết quan sát và nhận xét sự rơi tự do của các vật khác nhau. Phát biểu được định luật rơi tự do.  Nêu được những đặc điểm của sự rơi tự do. 2. Kĩ năng:  Giải được một số dạng bài tập đơn giản về sự rơi tự do.  Đưa ra được những ý kiến nhận xét về hiện tượng xảy ra trong các thí nghiệm sơ bộ về sự rơi tự do. II. Phương pháp: Sử dụng phương pháp thực nghiệm, đàm thoại gợi mở ……………. III. Phương tiện dạy học: Giáo án, bảng viết, phấn, 2 tờ giấy trắng, 1 bìa cứng, dây dọi, vòng kim loại… IV. Nội dung và tiền trình dạy : 1. Chuẩn bị: (….. phút) a. Ổn định lớp, điểm danh b. Kiểm tra bài cũ: (không kiểm tra) c. Vào bài: Vật nặng hơn sẽ rơi nhanh hơn, liệu điều ngược lại có đúng không? 2. Trình bày tài liệu mới: Lưu bảng Thời gian Hoạt động của GV Hoạt động của HS I. Sự rơi trong không khí và sự rơi tự do 1. Sự rơi của các vật trong không khí a. Thí nghiệm. …ph Các em hãy quan sát khi cô thả rơi cùng lúc một tờ giấy A và viên phấn. Vật nào rơi nhanh hơn? Vì sao? Từ thời xa xưa con người đã có quan niệm “ vật nặng bao giờ cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ” để kiểm chứng điều này các em hãy Viên phấn rơi nhanh hơn. Viên phấn nặng hơn tờ giấy b. Nhận xét. Lực cản của không khí ảnh hưởng đến quá trình vật rơi. quan sát cô làm thí nghiệm. Vẫn là tờ giấy A và viên phấn trên nhưng bây giờ cô vo tròn và nén chặt tờ giấy lại. Vật nào rơi nhanh hơn? Vì sao? Cô có hai tờ giấy giống nhau. Một tờ cô vo tròn và nén chặt, tờ kia để thẳng. Thả rơi cùng lúc hai tờ giấy này. Vật nào rơi nhanh hơn? Vì sao? Cô có một tờ giấy mỏng và một bìa cứng có cùng kích thước, tờ giấy mỏng được vo tròn và nén chặt Thả rơi cùng lúc hai tờ giấy này. Vật nào rơi nhanh hơn? Vì sao? Kích thước tờ giấy giảm có HS quan sát hai vật rơi gần bằng nhau, do kích thước tờ giấy giảm tờ giấy vo tròn và nén chặt rơi nhanh hơn, do kích thước tờ giấy giảm tờ giấy vo tròn và nén chặt 2. Sự rơi của các vật trong chân không (sự rơi tự do) a. Ống Newton(SGK) *Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. b. Thí nghiệm của Galilei ở tháp nghiêng thành Pisa …ph tác dụng gì? Qua các thí nghiệm, chúng ta thấy được yếu tố ảnh hưởng đến sự rơi nhanh chậm của vật trong không khí không chỉ có lực hút của trái đất mà còn có lực cản của không khí. Trở lại thí nghiệm tờ giấy được vo tròn và viên phấn, ta thấy khi giảm lực cản của không khí lên tờ giấy thì tờ giấy rơi gần bằng viên phấn. Vậy nếu loại bỏ lực cản của không khí thì liệu các vật sẽ rơi như nhau không? Chúng ta hãy xét thí nghiệm của Newton để kiểm chứng điều này. Quan sát hình 4.1. Ống Newton. Các em có nhận xét gì về sự rơi của hai vật trong ống? Nếu loại bỏ được ảnh hưởng rơi nhanh hơn, do kích thước tờ giấy giảm Giảm lực cản của không khí (SGK) Nếu trọng lực tác dụng lên vật lớn hơn rất nhiều các lực khác tác dụng lên vật thì sự rơi của vật được xem là rơi tự do. II. Nghiên cứu sự rơi tự do của các của không khí thì mọi vật sẽ rơi như nhau. Sự rơi của các vật trong trường hợp này là rơi tự do. Thực ra để có sự rơi tự do ta còn phải loại bỏ ảnh hưởng của nhũng yếu tố khác nữa như: điện trường, từ trường. Vậy sự rơi tự do được định nghĩa như thế nào? Môi trường chúng ta sống luôn có không khí, vậy có trường hợp nào ta có thể xem là vật rơi tự do không. Một em hãy đọc Thí nghiệm của Galilei ở tháp nghiêng thành Pisa Vì sao trong thí nghiệm của Galilei vật được xem là rơi tự Bình chứa không khí: lông chim rơi chậm hơn hòn bi. Bình không chứa không khí: lông chim và hòn bi rơi như nhau. Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. vật 1. Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do - có phương thẳng đứng. - có chiều từ trên xuống dưới. ….ph do? Chuyển động của những vật nào dưới đây có thể coi là vật rơi tự do: A. vận động viên nhảy dù đã buông dù và đang rơi trong không trung. B. Một quả táo rụng từ trên cây xuồng đất C. Một chiếc thang máy đang Do trọng lượng của các quả nặng rất lớn so với sức cản không khí tác dụng lên chúng, do đó chúng ta có thể bỏ qua sức cản này và xem vật rơi tự do. Một quả táo rụng từ trên cây xuồng đất có thẻ xem là rơi tự do - là chuyển động thẳng nhanh dần đều *Chọn trục tọa đọ 0H thẳng đừng chiều từ trên xuống. Thả nhẹ vật rơi tự do với không vận tốc đầu ( 0 0v  ), chọn mốc thời gian là lúc thả vật( 0 0t  ) ta có: - Công thức tính vận tốc v gt - Công thức tính quãng đường đi chuyển động đi xuống D. Một chiếc lá rụng đang rơi từ trên cây xuống đất. Chuyển động thẳng rơi tự do có những đặc điểm gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu ở phần II. Để khảo sát phương của chuyển động rơi tự do ta dùng dây dọi và một vòng kim loại có thể vòng qua dây dọi. Khi thả rơi vòng kim loại, ( dây dọi được chọn thỏa với điều kiện rơi tự do: được làm bằng kim loại nặng Phương thẳng đứng Theo chiều từ trên xuống. Quãng đường tăng dần 21 2 s gt Với: g:gia tốc rơi tự do 2. Gia tốc rơi tự do Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi với cùng gia tốc rơi tự do g. Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Trái Đất thì khác nhau. Ta có thể lấy: Hoặc 2 2 9,8 / 10 / g m s g m s   và có kích thước nhỏ)trong quá trình rơi vòng không chạm vào dây dọi, chừng tỏ phương rơi của vòng kim loại là phương nào? Vòng kim loại rơi theo chiều nào? Các em hãy quan sát hình 4.3. Đây là hình chụp hòn bi đang rơi trong những khoảng thời gian bằng nhau. Các em có nhận xết gì về quãng đường hòn bi rơi trong những khoảng thời gian bằng nhau này? thực nghiệm còn chứng tỏ được chuyển động thẳng rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều. 0 2 0 1 2 v v at s at v t     Hai em lên bảng viết cho cô công thức tính vận tốc và quãng đường đi được trong chuyển động thẳng nhanh dần đều. Chọn trục tọa đọ 0H thẳng đừng chiều từ trên xuống. Thả nhẹ vật rơi tự do với không vận tốc đầu ( 0 0v  ), chọn mốc thời gian là lúc thả vật( 0 0t  ). Các công thức v s được viết lại: 2 21 1 2 2 v at gt s at gt     Vì sự rơi tự do chỉ chịu tác dụng của trọng lực nên gia tốc trong sự rơi tự do chính là gia tốc trọng trường g. Gia tốc rơi tự do của các vật ở các vị trí khác nhau sẽ như thế nào. Chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ hơn ở phần tiếp theo. Thực nghiệm chứng tỏ rằng: Tại một nơi nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, mọi vật đều rơi với cùng gia tốc rơi tự do g. Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Trái Đất thì khác nhau. Do Trái Đất có hình cầu hơn bị dẹp ở hai địa cực và phình ở xích đạo nên g ở hai địa cực là lớn nhất, còn ở xích đạo là nhỏ nhất. ***Ném một hòn bi theo phương thẳng đứng với vận tốc đầu là 20m/s (bỏ qua sức cản của không khí). Ta có thể xem chuyển động của hòn bi lúc này là rơi tự do được không? được, vì vật cũng chỉ chịu tác dụng của trọng lực và rơi với gia tốc rơi tự do. Việc ném vật không làm ảnh hưởng đến gia tốc rơi tự do. V. Củng cố và bài tập về nhà: (…. phút) 1. Củng cố: Sự rơi tự do là sự rơi chỉ chịu tác dụng của P và mọi vật đều rơi như nhau dù có kích thướt, khối lượng khác nhau. Sự rơi tụ do là chuyển động thẳng nhanh dần đều nên ta có thể áp dụng công thức của chuyển động thẳng nhanh dần đều để tính “v, s, t” rơi của của vật với gia tốc rơi là “g” 2. Bài tập về nhà: 7, 8, 9, 10, (SGK - 27) VI. Rút kinh nghiệm tiết dạy: