Giáo án Vật lí 10 - Bài 11: Lực hấp dẫn, Định luật vạn vật hấp dẫn

 LỰC HẤP DẪN. ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN
I. MỤC TIÊU:
1. Kiến thức:
- Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được công thức của lực hấp dẫn.
- Nêu được định nghĩa trọng tâm của một vật.
2. Kỹ năng:
- Giải thích được một cách định tính sự rơi tự do và chuyển động của các hành tinh, vệ tinh bằng lực hấp dẫn.
- Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản như ở trong bài học.
II. CHUẨN BỊ: 
1. Giáo viên:
- Chuẩn bị tranh miêu tả chuyển động của Trái đất xung quanh Mặt trời và của Mặt trăng xung quanh Trái đất – hình 11.1.
2. Học sinh:
- Ôn lại kiến thức về sự rơi tự do và trọng lực.
III. TIẾN TRÌNH DẠY - HỌC:
1. Ổn định lớp: 1 phút
2. Kiểm tra bài cũ: 7 phút
- Trọng lực là gì? Trọng lượng của một vật là gì? Viết công thức của trọng lực tác dụng lên một vật.
- Phát biểu và viết hệ thức của định luật III Niutơn? Nêu những đặc điểm của cặp 0“lực và phản lực” trong tương tác giữa hai vật.
3. Bài mới: 25 phút
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung ghi bảng
Hoạt động 1: Tìm hiểu về lực hấp dẫn và định luật vạn vật hấp dẫn:
- Giới thiệu về lực hấp dẫn.
- Yêu cầu HS quan sát mô phỏng chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời và nhận xét về đặc điểm của lực hấp dẫn.
- Dùng hình thức kể cho HS nghe về chuyện Niutơn đã phát hiện ra định luật như thế nào.
- Nêu và phân tích định luật vạn vật hấp dẫn.
- Mở rộng phạm vi áp dụng định luật cho các vật khác chất điểm.
Hoạt động 2: Xét trường hợp như trường hợp riêng của lực hấp dẫn:
- Yêu cầu HS nhắc lại về trọng lực.
- Gợi ý: trọng lực là lực hấp dẫn giữa vật có khối lượng m và Trái Đất.
- Yêu cầu học sinh nhắc lại biểu thức trọng lượng đã học.
- Yêu cầu HS Chứng minh biểu thức 11.2, 11.3
- Gợi ý: Vật ở gần mặt đất thì h<<R.
- Quan sát mô phỏng chuyển động của trái Đất quanh Mặt Trời để rút ra lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa.
- Lắng nghe chuyện kể của GV.
- Ghi nhận nội dung định luật.
- Biểu diễn lực hấp dẫn giữa hai chất điểm.
- Viết công thức tính lực hấp dẫn cho trường hợp 2 hình cầu đồng nhất.
- Nhắc lại về trọng lực.
- Viết biểu thức tính trọng lực tác dụng lên vật như một trường hợp riêng của lực hấp dẫn.
- Nhắc lại biểu thức trọng lượng đã học.
- Chứng minh biểu thức 11.2, 11.3
I. Lực hấp dẫn:
- Định nghĩa: Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn.
- Đặc điểm: Lực hấp dẫn tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật.
II. Định luật vạn vật hấp dẫn:
1. Định luật:
 Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
2. Hệ thức: 
với G là hằng số hấp dẫn, có giá trị
- Biểu thức (1) áp dụng được cho các vật thông thường trong hai trường hợp:
 + Khoảng cách giữa hai vật rất lớn so với kích thước của chúng.
 + Các vật đồng chất và có dạng hình cầu. Lúc đó r là khoảng cách giữa hai tâm và lực hấp dẫn nằm trên đường nối hai tâm đó.
III. Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn:
- Trọng lực tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó.
- Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật.
- Trọng lượng của vật:
Trong đó: 
M=6.1024kg: khối lượng của trái đất R=6400km: bán kính trái đất
Mặt khác: P=mg
Suy ra: 
 Nếu vật ở gần mặt đất: h<<R (h=0) thì:
 Nhận xét: gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào độ cao h.
4. Củng cố: 10 phút
 Hướng dẫn HS làm bài tập 5, 7 trang 70 SGK. 
5. Hướng dẫn học tập về nhà: 2 phút
- Cần nắm được: Định luật vạn vật hấp dẫn, công thức của lực hấp dẫn; khái niệm trọng tâm của vật.
- Làm các bài tập 4, 6 trang 70 SGK.
- Đọc phần “Em có biết?”.