Bài giảng điện tử chuyên đề Vật lí 11 cánh diều

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY! 

KHỞI ĐỘNG 

Sống trên Trái Đất, chúng ta được trải nghiệm tác dụng của lực hấp dẫn hằng ngày. Các vật chúng ta cầm thường rơi xuống mặt đất khi ta buông tay. Các vận động viên nhảy dù khi nhảy khỏi máy bay cũng chịu tác dụng bởi lực hút và rơi xuống mặt đất 

Bạn có bao giờ tự hỏi, làm thế nào để những con tàu vũ trụ "chống lại" lực hút này của Trái Đất mà bay vào không gian? 

BÀI 1: LỰC HẤP DẪN VÀ TRƯỜNG HẤP DẪN 

NỘI DUNG BÀI HỌC 

Lực hấp dẫn của Trái Đất 

Định luật vạn vật hấp dẫn 

Trường hấp dẫn 

01 LỰC HẤP DẪN CỦA TRÁI ĐẤT 

Em hãy viết ra các tờ giấy note và dán lên các bảng nhỏ theo ba khu vực 

Bảng 1 

Các điều bạn đã biết về lực hấp dẫn. 

Bảng 2 

Các ví dụ về sự tồn tại của lực hấp dẫn trong cuộc sống xung quanh bạn. 

Bảng 3 

Các câu hỏi về lực hấp dẫn bạn muốn tìm hiểu thêm. 

Lực hấp dẫn là lực hút giữa các đối tượng trong vũ trụ. 

Trọng lực chính là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên mọi vật. 

Ví dụ: Trái Đất hút một quả táo với một lực cỡ 3 N trong khi lực hút của Trái Đất tác dụng lên một con tàu khối lượng rất lớn có thể lên đến 2.108 N. 

02 ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN 

THẢO LUẬN NHÓM 

Viết biểu thức của lực hấp dẫn đối với hai chất điểm. 

Biểu diễn lực hấp dẫn tác dụng giữa hai vật là hai chất điểm trên hình vẽ. 

Hãy nêu một số ví dụ có thể áp dụng tính lực hấp dẫn dựa vào định luật vạn vật hấp dẫn 

Độ lớn lực hấp dẫn giữa hai vật tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. 

F=Gm_1m_2/r^2 

Trong đó: 

• m1 và m2 là khối lượng của hai vật, đơn vị đo là kg. 
• r là khoảng cách giữa hai vật, đơn vị đo là m. 
• Hệ số tỉ lệ G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 được gọi là hằng số hấp dẫn. 

Khi kích thước các vật rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, lực hấp dẫn được biểu diễn như hình 1.2. 

Ví dụ: Khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất lớn hơn kích thước của chúng rất nhiều, do đó chúng ta có thể áp dụng định luật vạn vật hấp dẫn khi tính lực hấp dẫn giữa hai thiên thể này. 

Câu hỏi (SCĐ – tr7) 

1. Vì sao cùng chịu tác dụng của lực hút Trái Đất, quả táo rơi xuống mặt đất nhưng Mặt Trăng thì không?
2. Vì sao ta không cảm nhận thấy lực hấp dẫn giữa các vật xung quanh cuộc sống hằng ngày.

TRẢ LỜI 

Câu hỏi 1 (SCĐ – tr7) 

Vì Mặt Trăng có khối lượng rất lớn và ở xa Trái Đất nên lực hút của Trái Đất không đủ để làm rơi Mặt Trăng xuống mà chỉ có thể làm cho Mặt Trăng quay xung quanh Trái Đất 

Câu hỏi 2 (SCĐ – tr7) 

Do hằng số hấp dẫn G có giá trị rất nhỏ nên độ lớn của lực hấp dẫn giữa các vật xung quanh trong cuộc sống hằng ngày rất nhỏ khiến ta không cảm nhận được. 

Khi tính lực hấp dẫn giữa hai hai vật có kích thước lớn so với khoảng cách giữa chúng, người ta quy ước điều gì? 

Trả lời 

Một vật đồng chất hình cầu hút các vật ở ngoài với một lực tương đương như khi toàn bộ khối lượng tập trung tại tâm của nó. Khi này, r là khoảng cách giữa hai tâm, lực hấp dẫn nằm trên đường nối hai tâm và đặt vào hai tâm đó. 

Luyện tập 1 (SCĐ – tr7) 

Cho biết khối lượng của Trái Đất và Mặt Trăng lần lượt là 5,97.1024 kg và 7,37.1022 kg. Khoảng cách giữa chúng là 384 400 km. Tính lực hấp dẫn giữa chúng. 

Trả lời 

Lực hấp dẫn giữa chúng là:  

F=G.M_TĐ/r^2=6,67.10^−11.5,97.10^24.7,27.10^22/(384400.10^3)^2≈1,986.10^20N 

03 TRƯỜNG HẤP DẪN 

1. Khái niệm trường hấp dẫn

Theo Newton, mọi vật có khối lượng đều tạo ra một trường hấp dẫn trong không gian xung quanh nó. Trường này tác dụng lực hấp dẫn lên bất kì vật nào khác có khối lượng đặt trong đó. 

Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất với quỹ đạo có bán kính 384 400 km bởi vì nó chịu lực do trường hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên. 

Câu hỏi 3 (SCĐ – tr8) 

Ngoài trường hấp dẫn, bạn đã học về trường nào khác? Nhắc lại tính chất của trường này. 

Trả lời  

Ngoài trường hấp dẫn, HS đã được học về: 

• Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của từ trường tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong nó. 
• Điện trường là môi trường (dạng vật chất) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.. 

Luyện tập 2 (SCĐ – tr8) 

Lấy ví dụ các hiện tượng trong cuộc sống hằng ngày cho thấy bạn đang sống trong trường hấp dẫn của Trái Đất. 

Trả lời Luyện tập 2 (SCĐ – tr8) 

Một số ví dụ chứng tỏ tồn tại lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên các vật: viên phấn, hòn đá,...khi được thả ra đều rơi xuống mặt đất, các vệ tinh nhân tạo chuyển động quanh Trái Đất,… 

Chúng ta đã biết tính chất quan trọng nhất của trường hấp dẫn là tác dụng lực hút lên các vật có khối lượng đặt trong đó. Dựa vào hướng và độ mạnh của lực hút này, người ta có thể biểu diễn trường hấp dẫn trong không gian bằng hệ thống các đường sức. 

Câu hỏi 4 (SCĐ – tr9) 

1. a) Các mũi tên trên đường sức cho biết điều gì?
2. b) Mật độ các đường sức ở các vùng không gian khác nhau cho biết điều gì?
3. c) Vì sao nói: Trường hấp dẫn của Trái Đất là trường xuyên tâm?

Trả lời Câu hỏi 4 (SCĐ – tr9) 

...