Giáo án Vật lí 10 (Kết nối tri thức) - Tiết 15, Bài 10: Rơi tự do - Năm học 2022-2023

Nội dung tài liệu: Giáo án Vật lí 10 (Kết nối tri thức) - Tiết 15, Bài 10: Rơi tự do - Năm học 2022-2023

1. Tiết 15 Ngày dạy 26/10/2022 Bài 10: SỰ RƠI TỰ DO I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Thực hiện được một số thí ghiệm định tính để rút ra yếu tố ảnh hưởng đến sự rơi của vật - Phát biểu được thế nào là rơi tự do. - Vận dụng được kiến thức để làm bài tập giải quyết một số vấn đề trong thực tế. 2. Năng lực a. Năng lực chung - Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu. - Năng lực trình bày và trao đổi thông tin. - Năng lực nêu và giải quyết vấn đề. - Năng lực thực nghiệm. - Năng lực dự đoán, suy luận lí thuyết, thiết kế và thực hiện theo phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết, dự đoán, phân tích, xử lí số liệu và khái quát rút ra kết luận khoa học. - Năng lực hoạt động nhóm. b. Năng lực đặc thù môn học - Có thể thực hiện được một số thí nghiệm định tính về sự rơi tự do - Có thể vận dụng được những kiến thức về sự rơi tự do vào một số tình huống thực tế đơn giản - Biết cách xác định phương thẳng đứng và phương nằm ngang 3. Phẩm chất - Có thái độ hứng thú trong học tập môn Vật lý. - Có sự yêu thích tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan. - Có tác phong làm việc của nhà khoa học. - Có thái độ khách quan trung thực, nghiêm túc học tập. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Video thả rơi cái búa và lông chim trên mặt trăng của nhà du hành vũ trụ người Mỹ David Scolt vào năm 1971 - Phiếu học tập. Phiếu học tập số 1 Căn cứ vào bảng số liệu sau để: - Chứng tỏ chuyển động rơi tự do là nhanh dần đều - Tính gia tốc của chuyển động rơi tự do Thời gian rơi (s) Quãng đường rơi (m) 0,1 0,049 0,2 0,197 0,3 0,441 0,4 0,785 0,5 1,227 1 Giáo án Vật lí 10 Kết nối tri thức
2. Phiếu học tập số 2 Một người thả một hòn bi từ trên cao xuống đất và đo được thời gian rơi là 3,1s. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 9,8 m/s2 a) Tính độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất và tốc độ lức chạm đất. b) Tính quãng đường rơi được trong 0,5s cuối trước khi chạm đất. Phiếu học tập số 3 Câu 1: Trường hợp nào dưới đây được xem là sự rơi tự do A. Ném một hòn sỏi theo phương xiên gốc. B. Ném một hòn sỏi theo phương án nằm ngang C. Ném một hòn sỏi lên cao D. Thả một hòn sỏi rơi xuống Câu 2: Một vật rơi tự do thì chuyển động của vật A. là chuyển động thẳng đều. B. là chuyển động thẳng nhanh dần đều. C. là chuyển động thẳng chậm dần đều. D. là chuyển động thẳng có gia tốc thay đổi theo thời gian. Câu 3: Điều nào sau đây là không đúng khi nói về chuyển động rơi tự do? A. Sự rơi tự do là sự rơi của một vật chỉ dưới tác dụng của trọng lực. B. Các vật rơi tự do ở cùng một nơi trên Trái Đất và ở gần mặt đất đều có cùng một gia tốc. C. Trong quá trình rơi tự do, gia tốc của vật không đổi cả về hướng và độ lớn. D. Trong quá trình rơi tự do, gia tốc của vật không đổi cả về hướng và độ lớn. Câu 4: Một vật được thả rơi tự do từ đỉnh tháp, nó chạm đất trong thời gian 4s. Lấy = 10 /푠2 . Chiều cao của tháp là A. 80m B. 40m C. 20m D. 160m Câu 5: Một vật rơi tự do từ độ cao 20m với đất. Lấy = 10 /푠2. Thời gian để vật chạm đất là: A. 1 s B. 2 s C. 2 s D. 4 s Câu 6 : Tại cùng một địa điểm, hai vật được thả rơi tự do từ hai độ cao khác nhau ℎ1 và ℎ2. Khoảng thời gian rơi của vật thứ nhất lớn gấp đôi khoảng thời gian rơi của vật thứ hai. Tỉ số ℎ1:ℎ2 bằng A. 0,5 B. 2 C. 4 D. 0,25 Câu 7: Tại cùng một địa điểm, hai vật được thả rơi tự do từ độ cao ℎ1 và ℎ2 so với đất. Biết ℎ1 = 2ℎ2 . Tỉ số vận tốc 휐1:휐2 của hai vật ngay trước khi chạm đất là: A. 0,5 B. 2 C. 4 D. 2 2.Câu Học 8: sinh Mất 1s để một vật rơi tự do từ độ cao h xuông đất. Nếu vật rơi từ độ cao 9h thì - Ônthời lại gian những rơi của vấn vật đề làđã được học ở bài 9: Chuyển động thẳng biến đổi đều. - SGK,A. 1 vởs ghi bài, giấy nháp.B. 2 s C. 3 s D. 4 s - MỗiCâu nhóm9: Một chuẩn vật rơi bị tựmột do viên từ độ bi cao sắt, h một xuống viên đất bi ởthuỷ nơi tinh,có gia hai tốc tờ trọng giấy A4,trường 1 chiếc g. Vận lá tốc của vật khi đi được nửa quãng đường là 2 GiáoA. án Vật품 ℎlí 10 Kết nối tri thức B. 2 ℎ C. 품ℎ D. ℎ Câu 10: Khi một vật rơi tự do thì độ tăng vận tốc trong 1s có độ lớn bằng A. 품 B. 품 C. 품 D. 품
3. III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Bảng tóm tắt tiến trình dạy học Hoạt động Nội dung Phương pháp, Phương án (thời gian) (Nội dung của hoạt động) kỹ thuật dạy học đánh giá chủ đạo Hoạt động [1]. - Từ những hiện tượng trong Trực quan Đánh giá Xác định vấn thực tế về sự rơi tự do kích thông qua đề/nhiệm vụ học tập thích HS tìm hiểu về bài học những ví dụ của từng học sinh. Hoạt động [2]. HS làm việc nhóm để xây dự Làm việc nhóm - Đánh giá Hình thành kiến những phần kiến thức chính hoạt động qua thức mới/giải quyết của bài: bảng nhóm. vấn đề/thực thi - Sự rơi trong không khí - Trình bày nhiệm vụ - Sự rơi tự do của nhóm. Hoạt động [ 3]. Hs trả lời câu hỏi và bài tập Làm việc nhóm Đánh giá kết Luyện tập đơn giản có liên quan chủ đề. quả. Hoạt động [4]. - HS vận dụng kiến thức bài Làm việc nhóm Đánh giá qua Vận dụng học vào các tình huống thực bài báo cáo tế. thuyết trình. Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình huống học tập a. Mục tiêu: - Từ những sự rơi tự do hàng ngày trong thực tế, khích thích HS tìm hiểu thêm những kiến thức có liên quan b. Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên c. Sản phẩm: Ghi chép và nhận thức được vấn đề cần nghiên cứu d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV kích thích sự tò mò hứng thú của HS thông qua câu chuyện lịch sử: - Năm 1971, nhà du hành vũ trụ người Mỹ David Scott đã đồng thời thả rơi trên mặt trăng một chiếc lồng chim và một chiếc búa ở cùng một độ cao và nhận thấy cả hai đều rơi xuống như nhau. Em có suy nghĩ gì về hiện tượng này? Bước 2 Học sinh tiếp nhận vấn đề có thể trao đổi thảo luận Bước 3 Giáo viên tổng kết và dẫn dắt vào bài mới Hoạt động 2: Hình thành kiến thức Hoạt động 2.1: Tìm hiểu về sự rơi trong không khí a. Mục tiêu: 3 Giáo án Vật lí 10 Kết nối tri thức
4. - HS có thể mô tả được sự rơi tự do trong không khí, nêu được yếu tố ảnh hưởng tới sự nhanh chậm của sự rơi b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: I. Sự rơi trong không khí - Sự rơi là chuyển động thường gặp - Sự rơi không chỉ phụ thuốc khối lượng của vật mà còn phụ thuộc vào sự cản của không khí - Lực cản càng nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật thì vật sẽ rơi càng nhanh và ngược lại. d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 GV dẫn dắt vấn đề: - Sự rơi của các vật trong không khí là chuyển động thường gặp, Ta đều biết viên bi rơi nhanh hơn chiếc lá. Nhiều người sự đoán rơi nhanh hay chậm là do khối lượng của vật. Em có đồng ý với quan điểm này không? - Yêu cầu HS tiến hành 3 TN đơn giản trong SGK – trang 44. Bước 2 - Học sinh thực hiện thí nghiệm hiệm theo nhóm TN1: Thả rơi một quả bóng và một chiếc lá TN2: Thả rơi hai tờ giấy giống nhau, một tờ vo trong một tờ để nguyên TN3: Thả rơi hai viên bi có cùng kích thước, một là sắt hai là thuỷ tinh Bước 3 GV khơi dậy sự tò mò ở HS: - TN1: Sự rơi của các vật có liên quan tới kích thước và khối lượng của vật - TN2: Sự rơi của vật có liên quan tới diện tích bề mặt vật tiếp xúc với không khí - TN3: Sự rơi của các vật có liên quan tới khối lượng của vật => Các thí nghiệm trên cho thấy sự rơi nhanh hay chậm của vật phụ thuộc vào độ lớn của lực cản không khí tác dụng lên vật. Lực cản càng nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật thì vật sẽ rơi càng nhanh và lực cản càng lớn so với trọng lực tác dụng lên vật thì vật sẽ rơi càng chậm - Tại sao TN1 quả bóng rơi nhanh hơn - HS Vì Chiếc lá lớn hơn nên chiếc lạ bị lực cản không khí nhiều hơn nên rơi chậm hơn. - Trong TN2, tại sao hai tơ giấy giống nhau, nhưng tờ bị vò lại rơi nhanh hơn - HS Vì tờ giấy vo tròn đã thu hẹp được diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí, nghĩa là lực cản không khí tác dụng lên là nhỏ hơn nên rơi nhanh hơn - Trong TN3, tại sao hai viên bi rơi nhanh như nhau trong khi khối lượng hai viên bị khác nhau - HS Vì bề mặt tiếp xúc của bi thuỷ tinh và bi sắt là như nhau nên chịu lực cản của không khí là như nhau nên hai viên bi rơi nhanh như nhau Bước 4 Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh 4 Giáo án Vật lí 10 Kết nối tri thức
5. Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về sự rơi tự do a. Mục tiêu: - Nêu được sự rơi tự do - Trình bày được đặc điểm của chuyển động rơi tự do về phương và chiều của chuyển động rơi tự do, tính chất của chuyển động rơi tự do b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: II. Sự rơi tự do 1. Sự rơi tự do - Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. 2. Đặc điểm của chuyển động rơi tự do a) Phương và chiều của chuyển động rơi tự do - Phương: trọng lực có phương thẳng đứng - Chiều: từ trên xuống b) Tính chất của chuyển động rơi tự do - Sự rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều c) Gia tốc rơi tự do - Tại một nơi nhất định trên Trái Đất, mọi vật rơi tự do vói cùng một gia tốc g. Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Thái Đất thì khác nhau. 3. Công thức rơi tự do - Rơi tự do có các công thức của chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu - Gia tốc a = g = hằng số - Vận tốc tức thời: v = gt - Độ dịch chuyển, quãng đường đi được tại thời điểm t 1 v2 d = s = gt2 = 2 2g d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 + GV dẫn dắt HS tìm hiểu đặc điểm của chuyển động rơi tự do - Vì trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống nên để dự đoán sự rơi do trọng lực 1. Yêu cầu HS thực hiện thí nghiệm 10.2 để kiểm tra 2. Dựa vào đặc điểm về hướng của sự rơi tự do, hãy tìm cách kiểm tra bức tường trong lớp có phải thẳng đứng hay không 3. Sử dụng eke và dây dọi để kiểm tra xem nền lớp học có phẳng hay không - HS tiến hành hoạt động theo nhóm và trình bày kết quả - GV trình bày về việc chứng minh sự rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều bằng phương pháp chụp ảnh hoạt nghiệm: chụp liên tiếp vật chuyển động sau những khoảng thời gian bằng nhau để đo được quãng đường đi được trong thời gian đó. - Yêu cầu HS dựa vào bảng số liện 10.1 để chứng tỏ chuyển động rơi tự do là nhanh dần đều và tính gia tốc của chuyển động rơi tự do đó 5 Giáo án Vật lí 10 Kết nối tri thức
6. - HS tiếp nhận vấn đề, quan sát bảng 10.1 và thực hiện yêu cầu của GV a) Từ giây thứ 0.1 đến 0.2, vật rơi được : 0.197 - 0.049 = 0.148 m Từ giây thứ 0.2 đến 0.3, vật rơi được : 0.441 - 0.197= 0.244 m Từ giây thứ 0.3 đến 0.4, vật rơi được : 0.785 - 0.441 = 0.344 m Như vậy, sau cùng 1 khoảng là 0.1 giây như nhau nhưng vật rơi được những khoảng khác nhau, càng về sau thì rơi càng nhanh hơn. b) Gia tốc của sự rơi tự do . 1 2푆 Ta dựa vào công thức : 2 => . Như vậy : 푆 = 2 푡 = 푡2 2.0,049 • 2 Gia tốc tại 0.1 giây là : = 0,12 =9,8 (m/s ) 2.0,197 • 2 Gia tốc tại 0.2 giây là : = 0,22 = 9,85 (m/s ) 2.0,441 • 2 Gia tốc tại 0.3 giây là : = 0,32 = 9,8 (m/s ) 2.0,785 • 2 Gia tốc tại 0.4 giây là : = 0,42 = 9,8125 (m/s ) 2.1,227 • 2 Gia tốc 0,5 giây là : = 0,52 = 9,824 (m/s ) - GV dẫn dắt và nên ra đặc điểm của gai tốc rơi tự do: ở cùng một nơi trên Trái Đất mọi vật có gia tốc rơi tự do giống nhau - Yêu cầu HS tra lời các câu hỏi: Tại sao độ dịch chuyển và quãng đường đi được trong sự rơi tự do có cùng độ lớn ? Hãy nêu cách đo gần đúng độ sâu của một cái giếng mỏ cạn. Coi vận tốc truyền âm trong không khí là không đổi và đã biết ? - HS: Vì sự rơi tự do là chuyển động thẳng, không đổi chiều và vật rơi luôn hướng về mặt đất. Thả một hòn đá xuống giếng và đo thời gian từ lúc thả đến khi nghe thấy tiếng rơi bõm của hòn đá. Khi đó ta tính được độ sâu của giếng là : 1 2 Với g = 9.8 m/s2 = 2 푡 - GV yêu cầu HS thảo luận nhóm và hoàn thiện phiếu học tập số 2 - HS thảo luận và báo cáo kết quả: đại diện 1 nhóm trình bày, học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 2 Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh Đáp phiếu học tập số 2 a) Độ cao của nơi thả hòn bi so với mặt đất là: 1 1 2 2 = 47,089 m ℎ = 2 푡 = 2.9,8.1 Vận tốc vật lúc chạm đất là: v = g.t = 9,8.3,1 = 30,38 m/s b) Quãng đường vật rơi được trong 0,5 s cuối trước khi chạm đất = cả quãng đường – quãng đường vật rơi trong 2,6 giây đầu: Quãng đường vật rơi trong 2,6 giây đầu là : 1 2 = 33,124 m ℎ1 = 2.9,8.2,6 Quãng đường vật rơi trong 0,5 giây là : h2 = h − h1 = 47,089 - 33,124 = 13,965 m 6 Giáo án Vật lí 10 Kết nối tri thức
7. Hoạt động 3: Luyện tập a. Mục tiêu: - HS hệ thống hóa kiến thức và vận dụng giải bài tập về sự rơi tự do b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoàn thành yêu cầu dựa trên gợi ý của giáo viên c. Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa. - Chuyển động rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lự gọi là rơi tự do - Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều theo phương thẳng đưbgs chiều hướng xuống dưới - Tại một nơi nhất định trên Trái Đất, mọi vật rơi tự do vói cùng một gia tốc g. Gia tốc rơi tự do ở các nơi khác nhau trên Thái Đất thì khác nhau. - Gia tốc a = g = hằng số Vận tốc tức thời: v = gt Độ dịch chuyển, quãng đường đi được tại thời điểm t 1 v2 d = s = gt2 = 2 2g d. Tổ chức thực hiện: Bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1 - GV yêu cầu HS khái quát lại nội dung trọng tâm đã được nghiên cứu trong bài - Giải đáp những vấn đề thắc mắc của HS (nếu có) - Tổ chức hoạt động nhóm yêu cầu các nhóm hoàn thiện phiếu học tập số 3 Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm - Khái quát lại nội dung trọng tâm - Hoạt động nhóm hoàn thiện phiếu học tập số 3 Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận - Đại diện 1 nhóm trình bày. - Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện. Bước 4 Giáo viên tổng kết đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh Đáp án phiếu học tập số 3 1.D 2.B 3.C 4.A 5.B 6.C 7.D 8.D 9.C 10.A Hoạt động 4: Vận dụng a. Mục tiêu: - Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau. b. Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân c. Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS. d. Tổ chức thực hiện: Nội dung 1: - HS làm bài tập SGK Vận dụng kiến - Vận dụng được kiến thức sự rơi tự do vào một số tình huống thực tế thức đã học đơn giản: cụ thể vận dụng kiến thức về sự rơi tự do để tính toán được 7 Giáo án Vật lí 10 Kết nối tri thức
8. thời gian rơi của vật, vận tốc vật bắt đầu chạm đất hoặc có thể tìm được độ cao của vật khi được thả rơi tự do. - Biết cách xác định phương thẳng đứng và phương nằm ngang: cụ thể biết cách xác định phương thẳng đứng và phương ngang dựa vào cách sử dụng dây dọi và thước eke. Nội dung 2: Chuẩn bị bài mới Bài 11: Thực hành đo gia tốc rơi tự do Chuẩn bị bài - Hiểu rõ về sự rơi tự do mới - Bảng ghi kết quả thí nghiệm (SKG Trang 48) - Điện thoại thông minh và phần mềm phân tích video - Báo cáo thực hành IV. ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ) ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 8 Giáo án Vật lí 10 Kết nối tri thức