Tài liệu Tiết 7,8,9,10 chuyên đề sự rơi tự do

Ngày soạn : 5/8/2016 Tiết 7,8,9,10 : CHUYÊN ĐỀ: SỰ RƠI TỰ DO I. GIỚI THIỆU CHUNG: 1. Ý tưởng xây dựng chủ đề: Chủ đề “sự rơi tự do’’ là một dạy học đơn môn được biên soạn với nội dung chính là bài Sự rơi tự do trong chương trình Vật lí 10, kết hợp với các nội dung trong bài Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do trong chương trình Vật lí 10. Chủ đề này dùng trong dạy học Vật lí cho học sinh THPT với thời lượng 4 tiết trong học kì I. Chủ đề “sự rơi tự do’’ được biên soạn với ý tưởng sẽ sử dụng phương pháp dạy học tích cực theo định hướng gắn lý thuyết với thực tiễn nhằm phát triển năng lực học sinh. 2. Các nội dung chính trong chủ đề: Chủ đề “sự rơi tự do’’ được biên soạn dựa trên kiến thức của hai bài học: một bài lí thuyết; một bài thực hành trong chương trình Vật lí 10. Cụ thể như sau: +Bài sự rơi tự do: Cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về chuyển động rơi tự do của các vật, giúp học sinh hiểu rõ hơn sự rơi của các vật trong không khí, giúp người học xây dựng được khái niệm sự rơi tự do. Hình thành ở học sinh những ham muốn khám phá khoa học, kĩ năng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm để chứng minh những hoài nghi về khoa học + Bài thực hành đo gia tốc rơi tự do: Nghiệm đúng lại các đặc điểm của chuyển động rơi tự do. Đo được gia tốc rơi tự do tại nơi làm thí nghiệm bằng hai phương án khác nhau. Phát triển kĩ năng xử lí số liệu, kết quả thực hành và tính toán với các đại lượng vật lí. Như vậy có thể phối kết hợp kiến thức của hai bài thành một chủ đề nhằm đưa đến cho học sinh một mạch kiến thức liền mạch từ thực tiễn, những hiểu biết chưa đúng về sự vật hiện tượng được kiểm tra lại và chính xác hóa qua bài thực hành 3. Ý nghĩa của chủ đề: Qua quá trình tranh luận về những hiểu biết, nhận định của mình về sự rơi của các vật trong không khí, đưa ra phương án làm thí nghiệm kiểm tra, bằng thực nghiệm để nhận ra chân lí đúng, tạo ra kiến thức mới về một chuyển động đặc biệt-chuyển động rơi tự do. Từ đó giúp học sinh thêm yêu khoa học, kích thích sự tò mò khám phá thế giới xung quanh. Kiểm chứng những hiểu biết của mình bằng thực nghiệm, phát triển tư duy, óc sáng tạo trong làm việc và học tập. Hai phần kiến thức rời rạc nằm ở hai bài khác nhau, đưa đến cho một đối tượng trong hai thời điểm khá xa nhau trong hai hoàn cảnh khác nhau gây cản trở khá nhiều cho việc nhận thức của học sinh, không tạo được mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn, cuộc sống. Việc tích hợp hai nội dung trên vào một chỉnh thể thống nhất, đưa học sinh vào một hoàn cảnh học tập, tìm hiểu thích hợp sẽ giúp người học nhận thức được vấn đề một cách thấu đáo, kiến thức liền mạch, mối liên hệ chặt chẽ giữa khoa học và cuộc sống. II. NỘI DUNG CHỦ ĐỀ: A.Mục tiêu: 1. Kiến thức. - Học sinh hiểu sự rơi tự do là gì ? Các đặc điểm của sự rơi tự do. Biết cách đo gia tốc rơi tự do bằng phương pháp thực nghiệm . 2. Kỹ năng. - Vận dụng các công thức để giải một số bài tập về sự rơi tự do. - Thực hành đo gia tốc rơi tự do bằng phương pháp thực nghiệm - Kĩ năng hoạt động nhóm, kĩ năng xử lí số liệu thí nghiệm. 3. Thái độ. - Thái độ nghiêm túc trong học tập Vật lý. - Có ý thức vận dụng các kiến thức vào thực tế. - Có tính sáng tạo - Rèn luyện cho tính cẩn thận trong quá trình làm thí nghiệm. 4. Năng lực hướng tới. - Năng lực phán đoán khoa học, phản biện khoa học - Năng lực về phương pháp: giải thích các hiện tượng vật lí liên quan đến sự rơi nhanh hay chậm của các vật trong không khí, biết cách lắp ráp, tiến hành thí nghiệm. - Năng lực trao đổi thông tin thông qua hoạt động nhóm - NL sử dụng ngôn ngữ: Báo cáo sản phẩm học tập. B. Nội dung: Trên cơ sở nội dung kiến thức của bài học, phân phối chương trình môn Vật lí 10, chủ đề được tổ chức thành 4 tiết học: hai tiết tại lớp và hai tiết tại phòng học bộ môn Vật lí, cụ thể như sau. SỰ RƠI TỰ DO 1. Tìm hiểu sự rơi của các vật trong không khí: - Dưới tác dụng của không khí, trong tự nhiên đồng thời xẩy ra các hiện tượng vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, vật nhẹ rơi nhanh hơn vật nặng, vật nặng nhẹ khác nhau rơi như nhau và cả một số vật không rơi xuống mà còn “tự” bay lên. Nên, trong không khí không thể kết luận vật nặng bao giờ cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ 2. Sự rơi tự do: - Là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực - Đặc điểm: Chuyển động thẳng nhanh dần đều, có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống, vận tốc và quãng đường đi được tuân theo hệ thức. + v=gt + 1 s= 2 gt2 - Sự rơi của các vật trong không khí mà có thể bỏ qua lực cản của không khí được coi là rơi tự do. THỰC HÀNH: ĐO GIA TỐC RƠI TỰ DO 1. Xây dựng phương án làm thí nghiệm: - Biết gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào vị trí địa lí trên mặt đất và phụ thuộc vào độ cao 1 - Xây dựng được công thức tính gia tốc rơi tự do từ hệ thức s= 2 gt2 - Xây dựng được phương án đo gia tốc rơi tự do: + Phương án 1: Đo quãng đường rơi tự do, đo thời gian rơi tự do, từ đó tính được gia tốc. + Phương án 2: Dùng cần rung và băng giấy để đo các quãng đường rơi được trong những khoảng thời gian bằng nhau, từ đó tính được gia tốc rơi tự do. 2. Thực hành đo gia tốc rơi tự do: - Tìm hiểu dụng cụ đo, quan sát thao tác làm mẫu của giáo viên. - Tiến hành lắp ráp dụng cụ và thực hành đo, xử lí số liệu và báo cáo kết quả C. BẢNG MÔ TẢ CÁC MỨC ĐỘ YÊU CẦU CẦN ĐẠT: Nội dung Loại câu Nhận biết Thông hiểu hỏi/bài (Mô tả yêu (Mô tả yêu tập cầu cần cầu cần đạt) đạt) Vận dụng thấp Vận dụng cao Nội dung 1: Sự rơi tự do. Câu hỏi định tính CH2: Thí nghiệm nào chứng tỏ vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ ? CH4: Giải pháp nào để khảo sát sự rơi của vật mà không bị ảnh hưởng của không khí ? CH1: Phải chăng trong không khí vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ? (Mô tả yêu (Mô tả yêu cầu cần đạt) cầu cần đạt) CH3: Yếu tố nào làm ảnh hưởng đến sự rơi của vật trong không khí? CH5: Mô tả hiện tượng rơi của hai vật trong ống chân không? CH7: Nêu CH6: định nghĩa sự Nguyên nhân rơi tự gây ra sự rơi của các vật? Bài tập định lượng BT1:Một vật rơi tự do từ độ cao 80m so với mặt đất. Lấy g=10m/s2 BT2:Một vật rơi tự do từ độ cao 80m so với mặt đất. Lấy g=10m/s2 Tính thời gian rơi của vật Tính tốc độ ngay trước khi chạm đất của vật do? BT3:Một vật rơi tự do từ độ cao 80m so với mặt đất. Lấy g=10m/s2. Tính quãng đường rơi của vật trong giây đầu tiên và trong giây cuối cùng CH8: Nêu một số ví dụ về sự rơi tự do của vật trong không khí và giải thích? BT3:Một vật rơi tự do từ độ cao 80m so với mặt đất. Lấy g=10m/s2 Tính thời gian để vật rơi được hết 1m đầu tiên, và thời gian để vật rơi hết được 1m cuối cùng. Nội dung 2: Câu hỏi định tính Thực hành: Đo gia tốc rơi tự do CH9: Xây dựng công thức tính gia tốc rơi tự do? CH10: Nêu các phương án làm thí nghiệm đo được gia tốc rơi tự do? CH11: Các nguyên nhân gây ra sai số trong phép đo gia tốc rơi tự do? CH12: Tại sao một con Trâu và một con Kiến rơi từ cùng một độ cao xuống đất thì con Trâu lại bị thương nặng hơn ? D. TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: 1. Hình thức, phương pháp, kĩ thuật dạy học. - Dạy học nêu vấn đề và giải quyết vấn đề - Kỹ thuật chia nhóm, kỹ thuật chuyển giao nhiệm vụ 2. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh. a. Giáo viên : Bộ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do, ống Niu-Tơn. b. Học sinh: giấy bút, thước kẻ, hòn sỏi, bi sắt, miếng bìa, đọc trước bài ở nhà.. 3. Tiến trình tổ chức các hoạt động dạy và học. a. Tổ chức: Lớp Tiết Ngày dạy Sĩ số Học sinh vắng Nội dung dừng lại ở mỗi lớp 7 10A 8 9 10 b. Kiểm tra bài cũ: Viết các các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều? c. Bài mới: 3.1. Hoạt động khởi động: -Tổ chức cho học sinh trả lời câu hỏi: Có *Học sinh chia làm hai nhóm có ý kiến phải trong không khí vật nặng bao giờ đối lập nhau về chủ đề giáo viên đưa ra cũng rơi nhanh hơn vật nhẹ hay không? 3.2. Hoạt động hình thành kiến thức mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu sự rơi của các vật trong không khí. Bước 1:Chuyển giao nhiệm vụ: - Nhiệm vụ: Yêu cầu 2 nhóm nêu phương án và làm thí nghiệm bảo vệ ý kiến của nhóm. Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ Các nhóm đưa ra phương án và làm thí nghiệm, quan sát kết quả Bước 3: Báo cáo nhiệm vụ: Thành viên trong nhóm trình bày kết quả và giải thích kết quả thí nghiệm của nhóm mình. Bước 4: Nhận xét, đánh giá: Giáo viên nhận xét hoạt động của các nhóm, *Trong không khí không phải bao giờ vật nặng cũng rơi nhanh hơn chốt lại các kết luận cho mỗi thí nghiệm và kết luận về sự rơi của các vật trong không khí vật nhẹ Hoạt động 2: Tìm hiểu sự rơi của vật trong chân không. Hoạt động khởi động: Tại sao hòn bi có khối lượng nhỏ lại rơi nhanh hơn mảnh bìa? Bước 1:Chuyển giao nhiệm vụ: - Nhiệm vụ: Các cá nhân quan sát, rút ra kết luận về sự rơi của các vật có khối lượng khác nhau trong chân không Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ Giáo viên thực hiện thí nghiệm bằng ống Niu-Tơn. Học sinh quan sát hiện tượng, ghi nhớ kết quả Bước 3:Báo cáo nhiệm vụ: Các cá nhân mô tả hiện tượng, nhận xét kết quả Bước 4: Nhận xét, đánh giá: -Giáo viên nhận xét, khích lệ các ý kiến của học sinh và đưa ra kết luận về kiến thức cần ghi nhớ. - Mọi vật nặng nhẹ khác nhau rơi như nhau trong chân không. - Sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực gọi là rơi tự do. - Thảo luận cùng học sinh về sự rơi tự do trong không khí. Hoạt động 3: Tìm hiểu về đặc điểm của chuyển động rơi tự do. Hoạt động khởi động: Chuyển động rơi tự do có đặc điểm gì? Bước 1:Chuyển giao nhiệm vụ: - Nhiệm vụ: Nêu các đặc điểm của chuyển động rơi tự do Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ Học sinh thảo luận đưa ra các đặc điểm của chuyển động rơi tự do Bước 3:Báo cáo nhiệm vụ: Các cá nhân nêu các đặc điểm của chuyển động rơi tự do. Bước 4: Nhận xét, đánh giá: -Giáo viên nhận xét hoạt động của các cá - Đặc điểm của chuyển động rơi tự do: + Có phương thẳng đứng ( Phương của dây rọi) +Chiều từ trên xuống dưới + Chuyển động thẳng nhanh dần đều + Vận tốc đầu v0 = 0; a = g. - Công thức chuyển động rơi tự do. + v = gt nhân + - Cho học sinh thảo luận, xây dựng công thức tính vận tốc và quãng đường rơi tự do của vật Bài tập: - Tổ chức cho học sinh thảo luận và thực hành làm một số bài tập 1 S= 2 gt2 a. Thời gian rơi của vật: 1 Từ hệ thức: S= 2 gt2 2S g Suy ra: t= =4s +Bài tập : Một vật rơi tự do từ độ cao 80m so b. Tốc độ chạm đất của vật: với mặt đất. Lấy g=10m/s2 v=gt=40m/s a. Tính thời gian rơi của vật b.Tính tốc độ ngay trước khi chạm đất của vật c. Quãng đường vật rơi được trong giây đầu tiên: 1 S1= 2 g t12 =5m c. Tính quãng đường rơi của vật trong giây đầu tiên và trong giây cuối cùng Quãng đường vật rơi được trong giây cuối cùng d. Tính thời gian để vật rơi được hết 1m đầu tiên, và thời gian để vật rơi hết được 1m cuối cùng. S2=S- 2 gt22 , với t2=3s  S2=35m 1 d.Thời gian rơi được S3=1m đầu tiên t3 = 2 S3 g =0,447s Thời gian rơi hết Sc=1m cuối cùng: tc=t- 2.S 4 g với S4=(S-Sc)=79m  tc=0,025s Hoạt động 4: Xây dựng phương án thực hành đo gia tốc rơi tự do Bước 1:Chuyển giao nhiệm vụ: - Xây dựng công thức tính gia tốc rơi tự do g. - Nêu phương án thực hành đo g Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ - Học sinh thảo luận xây dựng công thức xác định gia chuyển động rơi tự do g. - Nêu phương án đo g từ công thức thiết lập Bước 3:Báo cáo nhiệm vụ: Các cá nhân nêu phương án Bước 4: Nhận xét, đánh giá: - Giáo viên nhận xét hoạt động của các cá nhân - GV chốt phương án thí nghiệm: đo S, đo t thay vào công thức để tính g. - Tổ chức cho học sinh thảo luận: Để xác định đường đi S và thời gian t cần những dụng cụ gì? 3.3. Hoạt động 5. Thực hành đo gia tốc rơi tự do. Bước 1:Chuyển giao nhiệm vụ: - Đo gia tốc rơi tự do bằng thí nghiệm Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ - Các nhóm lắp ráp thí nghiệm, tiến hành TN, ghi kết quả, xử lí số liệu. Bước 3:Báo cáo nhiệm vụ: Báo cáo kết quả thí nghiệm theo mẫu SGK. Bước 4: Nhận xét, đánh giá: - Giáo viên nhận xét hoạt động của các nhóm. - Giáo viên nhận xét kết quả của các nhóm. 4. CỦNG CỐ, HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ HỌC. a.Củng cố + Củng cố nội dung bài: - Sự rơi của vật trong không khí - Sự rơi tự do, đặc điểm của chuyển động rơi tự do. - Gia tốc rơi tự do. b. Nhiệm vụ về nhà + Hoàn thành các bài tập SGK, SBT. + Tìm hiểu các hiện tượng thực tế liên quan đến rơi tự do và giải thích.