Giáo án Vật Lí 10 (Cánh Diều) - Chủ đề 2, Bài 1: Lực và gia tốc

Ngày soạn: .../.../...
Ngày dạy: .../.../...
CHỦ ĐỀ 2. LỰC VÀ CHUYỂN ĐỘNG
BÀI 1. LỰC VÀ GIA TỐC
I. MỤC TIÊU:
1. Kiến thức: Học xong bài này, HS đạt các yêu cầu sau:
Thực hiện thí nghiệm, hoặc sử dụng số liệu cho trước để rút ra được a~F,a~1m từ đó rút ra được biểu thức a=Fm hoặc F=ma.
Vận dụng được mối liên hệ đơn vị dẫn xuất với 7 đơn vị cơ bản của hệ SI.
2. Năng lực 
 - Năng lực chung:
Năng lực tự chủ và tự học trong tìm tòi khám phá
Năng lực giao tiếp và hợp tác trong trình bày, thảo luận và làm việc nhóm
Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong thực hành, vận dụng.
Năng lực môn vật lí:
Năng lực nhận thức vật lí: Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí. Trình bày, giải thích được các hiện tượng, quá trình vật lí; đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lí bằng các hình thức biểu đạt
Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí: Tìm hiểu được một số hiện tượng, quá trình vật lí đơn giản, gần gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình; sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận 
3. Phẩm chất
Có ý thức học tập, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo, có ý thức làm việc nhóm, tôn trọng ý kiến các thành viên khi hợp tác.
Chăm chỉ tích cực xây dựng bài, có trách nhiệm, chủ động chiếm lĩnh kiến thức theo sự hướng dẫn của GV.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 
1. Đối với GV: 
- SGK, SGV, Giáo án.
- Tranh vẽ, hình ảnh minh họa có liên quan đến bài học. 
- Máy tính, máy chiếu (nếu có).
2. Đối với HS: 
- Sách giáo khoa
- Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến bài học và dụng cụ học tập (nếu cần) theo yêu cầu của GV.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (MỞ ĐẦU)
a) Mục tiêu: 
- HS được gợi mở giữa mối liên hệ của lực và gia tốc.
b) Nội dung: HS đọc tình huống mở đầu, suy nghĩ trả lời câu hỏi.
c) Sản phẩm: HS trả lời được câu hỏi mở đầu.
d) Tổ chức thực hiện: 
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: 
- GV yêu cầu HS đọc tình huống mở đầu:
Trong hình 1.1 là một chiếc siêu xe. Nhà sản xuất công bố nó có thể tăng tốc từ 0 km/h đến 100km/h trong khoảng thời gian dưới 2 giây, tăng tốc từ 0 km/h đến 300km/h trong khoảng thời gian dưới 12 giây. Tốc độ tối đa khoảng 350km/h. Một trong những thông số mà các nhà sản xuất ô tô thường cạnh tranh là giảm thời gian tăng tốc. Mối liên hệ giữa lực và gia tốc là cơ sở để các nhà sản xuất cải tiến ô tô nhằm giảm thời gian tăng tốc. Vậy làm thế nào để rút ngắn thời gian tăng tốc của ô tô?
 (Video xe tăng tốc từ giây 0:25 đến 0:42).
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: HS quan sát và chú ý lắng nghe, suy nghĩ, trao đổi, đưa ra ý kiến.
Bước 3: Báo cáo, thảo luận: GV gọi một số HS trả lời, HS khác nhận xét, bổ sung.
Bước 4: Kết luận, nhận định: GV đánh giá kết quả của HS, trên cơ sở đó dẫn dắt HS vào bài học mới: "Ta có thể vận dụng các định luận vật lí để tìm hiểu câu hỏi đã đặt ra hay không? Bài học hôm nay chúng ta cùng đi tìm hiểu."
B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI
Hoạt động 1: Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng
a) Mục tiêu: 
- Thực hiện thí nghiệm, hoặc sử dụng số liệu cho trước để rút ra được a~F,a~1m từ đó rút ra được biểu thức a=Fm hoặc F=ma.
- Vận dụng mối liên hệ F=ma để giải quyết các bài toán tính toán.
b) Nội dung:
 HS đọc SGK, nghe giảng, thực hiện các nhiệm vụ được giao, suy nghĩ trả lời các câu hỏi, đọc hiểu Ví dụ và làm Tìm hiểu thêm.
c) Sản phẩm: HS hình thành được kiến thức bài học, vận dụng liên hệ giữa gia tốc, lực và khối lượng để tính toán.
d) Tổ chức thực hiện:
HĐ CỦA GV VÀ HS
SẢN PHẨM DỰ KIẾN
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:
Nhiệm vụ 1: Phân tích thí nghiệm khảo sát gia tốc theo lực
- GV đưa ra câu hỏi: Lực có ảnh hưởng gì đến vận tốc của chuyển động?
(Lực có thể thay đổi độ nhanh chậm hoặc hướng của chuyển động).
- GV giới thiệu bộ thí nghiệm khảo sát gia tốc theo lực tác dụng và bảng số liệu 1.1 SGK.
+ Nhấn mạnh: sử dụng xe có khối lượng không đổi, thay đổi giá trị của lực và xác định giá trị a của gia tốc xe.
+ HS trả lời câu hỏi 1: Từ số liệu bảng 1.1, hãy chỉ ra mối liên hệ giữa gia tốc của xe với lực tác dụng lên nó?
(Tỉ lệ thuận).
Nhiệm vụ 2: Phân tích thí nghiệm khảo sát gia tốc theo khối lượng
- GV đặt vấn đề gia tốc thay đổi với các vật có khối lượng khác nhau: vật nào có khối lượng lớn hơn thì khó tăng tốc hơn và cũng mất nhiều thời gian hơn để dừng lại.
- HS lấy ví dụ để chứng minh điều đó.
(Ví dụ: đẩy xe hàng nhiều đồ với xe hàng trống).
- HS trả lời câu hỏi 2: Để khảo sát sự phụ thuộc của gia tốc vào khối lượng, ta cần thực hiện thí nghiệm như thế nào?
(Thực hiện thí nghiệm tương tự như ở trên cho các xe khối lượng khác nhau, đo gia tốc a, khi lực không thay đổi).
- GV cho HS tìm hiểu thí nghiệm trong SGK. 
+ Từ bảng 1.2, hãy cho biết mối liên hệ giữa khối lượng và gia tốc khi lực không đổi? (Tỉ lệ nghịch).
Nhiệm vụ 3: Rút ra liên hệ giữa gia tốc, lực và khối lượng
- GV cho HS thảo luận nhóm đôi, đưa ra mối liên hệ giữa gia tốc và khối lượng, giữa gia tốc và lực:
Từ liên hệ a và F, a và m, rút ra liên hệ giữa ba đại lượng?
(a=Fm).
- GV cho HS đọc hiểu Ví dụ, hướng dẫn HS cách tính, lưu ý về dấu "-" của bài toán.
- HS thực hiện phần Tìm hiểu thêm, theo nhóm 2.
- GV cho HS trả lời câu hỏi mở đầu: Làm thế nào để rút ngắn thời gian tăng tốc của ô tô?
(Lực của động cơ tăng hoặc khối lượng của xe giảm.
Ngoài ra còn có thể phụ thuộc các yếu tố khác như: điều kiện mặt đường, thời tiết, lốp xe,..)
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi. 
- GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- Đại diện 2- 3 HS đứng dậy trình bày câu trả lời
- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.
I. Liên hệ giữa gia tốc với lực và khối lượng
Mối liên hệ:
a=Fm
- Độ lớn gia tốc của một vật có khối lượng xác định tỉ lệ thuận với độ lớn của lực gây ra gia tốc của vật.
- Một lực có độ lớn xác định gây ra cho các vật có khối lượng khác nhau các gia tốc có độ lớn tỉ lệ nghịch với khối lượng của mỗi vật.
Ví dụ (SGK -tr45)
Tìm hiểu thêm:
Đổi 97 km/h = 48518 m/s
Giá trị a của gia tốc mà xe tăng tốc từ 0 km/h đến 97 km/h trong 1,98 giây là: a=485/18-01.98≈13,6 (m/s2)
Lực để tạo ra gia tốc trên là:
F = ma = 2.103.13,6 = 27,2.103 (N).
Hoạt động 2: Đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất. Định nghĩa đơn vị lực
a) Mục tiêu: 
- HS nhận biết và thể hiện được các đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất.
- HS tìm được mối liên hệ đơn vị dẫn xuất với 7 đơn vị cơ bản của hệ SI.
- HS phát biểu được định nghĩa đơn vị lực.
b) Nội dung: HS đọc SGK để tìm hiểu nội dung kiến thức theo yêu cầu của GV, chú ý nghe giảng, tìm hiểu đơn vị cơ bản và dẫn xuất, đơn vị lực, trả lời các câu hỏi.
c) Sản phẩm: HS nêu được các đơn vị cơ bản, đơn vị dẫn xuất và mối liên hệ của chúng.
d) Tổ chức thực hiện: 
HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS
SẢN PHẨM DỰ KIẾN
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:
Nhiệm vụ 1: Phân biệt đơn vị dẫn xuất và đơn vị cơ bản
- GV cho HS tham gia thi phản ứng nhanh kể tên các đơn vị đo theo đại lượng vật lí cho trước hoặc kể tên đại lượng vật lí theo các đơn vị đo.
(Ví dụ: kể tên các đại lượng vật lí có đơn vị đo là mét).
- GV giới thiệu khái niệm đơn vị cơ bản, đơn vị dẫn xuất và bảng đơn vị cơ bản trong hệ SI.
+ Lưu ý: các đơn vị khác đều có thể biểu diễn qua các đơn vị cơ bản.
- GV giới thiệu: mỗi đơn vị trong hệ SI có thể có bội số hoặc ước số để thuận tiện khi biểu diễn, đưa ra ví dụ minh họa.
- GV cho HS luyện tập chỉ ra tổ hợp đơn vị cơ bản và công thức tính đại lượng vật lí có đơn vị dẫn xuất tương ứng, ví dụ:
+ Tốc độ trung bình: được tính bằng tỉ số giữa quãng đường đi được và thời gian đi hết quãng đường đó nên đơn vị của nó trong hệ SI là m/s.
Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu về đơn vị lực.
- Từ công thức tính F = ma, HS hãy chỉ ra tổ hợp các đơn vị cơ bản của đơn vị đo lực là niu tơn?
- GV giới thiệu việc đặt kí hiệu riêng cho đơn vị dẫn xuất để thuận tiện.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: 
- HS theo dõi SGK, chú ý nghe, suy nghĩ trả lời câu hỏi.
- GV hướng dẫn, hỗ trợ.
Bước 3: Báo cáo, thảo luận: 
- HS giơ tay phát biểu, trả lời câu hỏi.
- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn. 
Bước 4: Kết luận, nhận định: GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm.
II. Đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất
- Trong hệ SI có 7 đơn vị cơ bản.
- Các đại lượng và đơn vị cơ bản trong hệ SI
Ví dụ: 10 s; 1730.103 m, 2.10-3 g = 2mg
- Các đơn vị khác đều có thể biểu diễn qua các đơn vị cơ bản và được gọi là đơn vị dẫn xuất. Đơn vị dẫn xuất để đo một đại lượng được xác định bằng cách sử dụng định nghĩa hoặc biểu thức tính của đại lượng đó. 
Ví dụ: tốc độ trung bình: m/s.
III. Định nghĩa đơn vị lực
Một niu tơn là độ lớn của một lực gây ra gia tốc 1 m/s2 cho vật có khối lượng 1 kg. Do đó, 1 N = 1 kg. 1m/s2 = 1kg.m/s2
C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP
a) Mục tiêu: Học sinh củng cố lại kiến thức của ba
b) Nội dung: HS vận dụng các kiến thức của bài học làm Vận dụng 1, Vận dụng 2 (SGK – tr46+47).
c) Sản phẩm học tập: HS giải được bài về đơn vị đo cơ bản và đơn vị dẫn xuất, bài toán về mối liên hệ giữa gia tốc, lực và khối lượng.
d) Tổ chức thực hiện: 
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: 
- GV tổng hợp các kiến thức cần ghi nhớ cho HS.
- GV tổ chức cho HS hoạt động thực hiện Vận dụng 1, Vận dụng 2 (SGK – tr46+47).
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: HS quan sát và chú ý lắng nghe, suy nghĩ trả lời, hoàn thành các bài tập GV yêu cầu.
- GV quan sát và hỗ trợ.
Bước 3: Báo cáo, thảo luận: 
- Mỗi bài tập GV mời HS trình bày. Các HS khác chú ý chữa bài, theo dõi nhận xét bài trên bảng.
Kết quả: 
Vận dụng 1:
a) 
Chiều dài cơ sở (mm)
2933
2,933 m
Khối lượng (tấn)
2,140
2140 kg
Tải trọng (tấn)
0,710
710 kg
Công suất cực đại (hp)
228
170019,6 Nm/s2=W
Dung tích bình nhiên liệu (lít)
85
0,085 m3
Lazang hợp kim nhôm (inch)
19
0,4826 m
Tốc độ tối ưu (km/h)
80
2009≈22,22 m/s
b) Để xe trên chở đủ tải trọng và tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ tối ưu trên 2 giấy thì gia tốc của xe là: a=200/9-02=1009≈11,11 (m/s2)
Lực tác dụng là: F = m.a = (2140 + 710). 11,11≈ 31,64.103 N.
Vận dụng 2:
a) [VP] = [m/s].[s] + [m/s2].[s2] = [m] = [VT]
b) [VP] = [m/s2]:[m/s2]= [m] = [VT]
Bước 4: Kết luận, nhận định: 
- GV chữa bài, chốt đáp án, tuyên dương các hoạt động tốt, nhanh và chính xác.
D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG
a) Mục tiêu: 
- Học sinh thực hiện làm bài tập vận dụng để nắm vững kiến thức.
b) Nội dung: HS sử dụng SGK và vận dụng kiến thức đã học để làm bài tập và tìm hiểu về nhà bác học Newton
c) Sản phẩm: HS vận dụng kiến thức đã học giải quyết được bài toán 
d) Tổ chức thực hiện: 
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
- GV yêu cầu HS hoạt động hoàn thành bài tập:
Câu 1: Từ công thức liên quan, hãy biểu diễn đơn vị của khối lượng riêng, công suất qua các đơn vị cơ bản trong hệ SI.
Câu 2: Một người có khối lượng 60,0 kg đi trên xe đạp có khối lượng 20,0 kg. Khi xuất phát, hợp lực tác dụng lên xe đạp là 200 N. Giả sử hợp lực tác dụng lên xe đạp không đổi, hãy tính vận tốc của xe đạp sau 5,00 s.
- GV cho HS đọc và tìm hiểu về nhà bác học Newton.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
- HS suy nghĩ, thảo luận, giải các bài toán.
- GV điều hành, quan sát, hỗ trợ.
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
- Bài tập: HS trình bày kết quả, các HS khác theo dõi, đưa ý kiến.
Đáp án:
Câu 1: 
Khối lượng riêng có đơn vị là kg/m3.
Công suất có đơn vị là kg.m2/s3.
Câu 2:
Xe đạp đi với gia tốc là: a=Fm=20060+20=2,5 m/s2.
Vận tốc của xe đạp sau 5 s là: v = v0 + at = 0 + 2,5.5 = 12,5 m/s.
Bước 4: Kết luận, nhận định
- GV nhận xét, đánh giá, đưa ra đáp án đúng, chú ý các lỗi sai của học sinh hay mắc phải.
* HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ
Ghi nhớ kiến thức trong bài. 
Hoàn thành các bài tập trong SBT
Chuẩn bị bài mới ''Bài 2. Một số lực thường gặp".