Giáo án Vật Lí 10 (Cánh Diều) - Chủ đề 2, Bài 2: Một số lực thường gặp

Ngày soạn: .../.../...
Ngày dạy: .../.../...
BÀI 2. MỘT SỐ LỰC THƯỜNG GẶP
I. MỤC TIÊU:
1. Kiến thức, kĩ năng: Học xong bài này, HS đạt các yêu cầu sau:
Mô tả được bằng ví dụ thực tế về lực cân bằng, không cân bằng.
Mô tả được bằng ví dụ thực tiễn và biểu diễn được bằng hình vẽ một số lực thường gặp như: Trọng lực, Lực ma sát, Lực cản khi một vật chuyển động trong nước (hoặc trong không khí), Lực nâng (đẩy lên trên) của nước, Lực căng dây.
Nêu được trọng lực tác dụng lên một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó, độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật được gọi là trọng lượng của vật; trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực.
Tính được trọng lượng của vật bằng tích khối lượng của vật với gia tốc rơi tự do.
Giải thích được lực nâng tác dụng lên một vật ở trong nước (hoặc trong không khí).
Mô tả được một cách định tính chuyển động rơi trong trường hợp trọng lực đều khi có sức cản của không khí.
Thực hiện được dự án hay đề tài nghiên cứu ứng dựng sự tăng hay giảm sức cản không khí theo hình dạng của vật.
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 về các loại lực thường gặp.
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 dẫn dắt:
Ở phần trước, ta biết gia tốc mà vật có được là do có lực tác dụng lên vật. Khi biết vật đang chịu tác dụng bởi những lực nào, chúng ta có thể dự đoán vật sẽ chuyển động ra sao. Như vậy, điều quan trọng là xác định được các lực tác dụng lên một vật. Hãy lấy ví dụ về vật chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực.
- GV cho HS trả lời Câu hỏi 1 (SGK-tr48)
Quan sát hình 2.1 và cho biết: người nào tác dụng lực đẩy, người nào tác dụng lực kéo lên cái tủ? Hãy biểu diễn lực tác dụng của mỗi người lên tủ.
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.
- HS trả lời dự kiến (HS có thể lấy ví dụ khác): Lấy ví dụ khi xe ô tô chuyển động, ô tô vừa chịu tác động của lực kéo động cơ, vừa chịu tác động của lực ma sát giữa bánh xe với mặt đường, trọng lực do Trái đất tác dụng và áp lực do mặt đường tạo ra.
Đáp án câu hỏi 1:
Người bên trái kéo, người bên phải đẩy.
Bước 4: Kết luận, nhận định: GV đánh giá kết quả của HS, trên cơ sở đó dẫn dắt HS vào bài học mới: "Bài học hôm nay chúng ta cùng đi tìm hiểu về một số loại lực thường gặp".
B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI
Hoạt động 1: Tìm hiểu về vật chuyển động dưới tác dụng của lực cân bằng và không cân bằng
a) Mục tiêu: 
- Mô tả được bằng ví dụ thực tế về lực cân bằng, không cân bằng.
- Phát biểu được thế nào là lực cân bằng, lực không cân bằng, hợp lực.
b) Nội dung:
 HS đọc SGK, nghe giảng, thực hiện các nhiệm vụ được giao, suy nghĩ trả lời câu hỏi.
c) Sản phẩm: HS hình thành được kiến thức bài học, phân biệt và mô tả được bằng ví dụ về lực cân bằng, lực không cân bằng, hợp lực.
d) Tổ chức thực hiện:
HĐ CỦA GV VÀ HS
SẢN PHẨM DỰ KIẾN
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:
- GV đặt câu hỏi: ta có thể làm cho một vật thay đổi chuyển động bằng cách nào? (Tác dụng lực).
- GV giới thiệu: lực tác dụng lên vật có thể gây ra biến dạng hoặc làm biến đổi chuyển động của vật đó.
- GV giới thiệu về lực phát động và lực cản, cho HS quan sát hình 2.3
+ HS thảo luận nhóm đôi, so sánh lực phát động và lực cản để từ đó, dự đoán chuyển động của của ô tô.
- GV chuẩn hóa định nghĩa hai lực cân bằng và nêu khái niệm hợp lực.
- HS nêu ví dụ về lực cân bằng.
- GV cho HS trả lời câu hỏi 2.
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. Vật chuyển động dưới tác dụng của các lực cân bằng và không cân bằng
- Hai lực nằm dọc theo một đường thẳng, ngược chiều, tác dụng vào cùng một vật và có độ lớn bằng nhau là hai lực cân bằng.
- Lực tổng hợp của các lực tác dụng lên vật được gọi là hợp lực.
- Tác dụng của hai lực cân bằng lên vật: hợp lực bằng 0.
- Các trường hợp khác hai lực không cân bằng: hợp lực khác không, hướng phụ thuộc vào hướng và độ lớn của hai lực thành phần.
Câu hỏi 2.
a. Lực phát động lớn hơn lực cản, hợp lực theo hướng chuyển động, xe chuyển động nhanh dần.
b. Lực phát động bằng lực cản, hợp lực bằng không, xe chuyển động đều.
c. Lực phát động nhỏ hơn lực cản, hợp lực ngược hướng chuyển động, xe chuyển động chậm dần.
Hoạt động 2: Một số lực thường gặp
a) Mục tiêu: 
- Mô tả 
b) Nội dung: HS đọc SGK để tìm hiểu nội dung kiến thức theo yêu cầu của GV, chú ý nghe giảng, làm 
c) Sản phẩm: HS nêu được , giải được
d) Tổ chức thực hiện: 
HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS
SẢN PHẨM DỰ KIẾN
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:
Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu về Trọng lực, Lực ma sát, Lực đâỷ Archimedes, Lực căng dây.
- GV cho HS tìm hiểu về trọng lực:
+ Thế nào là trọng lực, trọng lượng?
+ Tìm hiểu về điểm đặt, hướng, chiều và độ lớn của trọng lực. 
+ Mối quan hệ giữa trọng lượng và khối lượng? (khối lượng càng lớn thì trọng lượng vật càng lớn).
+ Độ lớn gia tốc rơi tự do bằng gì? (Bằng tỉ số giữa trọng lượng và khối lượng của một vật).
- GV cho HS tìm hiểu về lực ma sát:
+ Lực ma sát có những loại nào?(Ma sát lăn, ma sát trượt, ma sát nghỉ). 
+ Hãy tìm hiểu các loại lực ma sát này.
về điểm đặt, hướng, chiều và độ lớn của trọng lực. 
+ Quan sát hình ảnh, rồi cho biết độ lớn của lực ma sát nghỉ và độ lớn lực đẩy F có mối quan hệ như thế nào?
(Bằng nhau, Fmsn=F)
+ Hệ số ma sát có quan hệ gì với độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn lực ép vuông góc N? Đơn vị của hệ số ma sát là gì?
(Hệ số ma sát bằng tỉ số độ lớn lực ma sát trượt và độ lớn lực ép vuông góc N. Hệ số ma sát không có đơn vị).
+ Thế nào là lực ma sát nghỉ cực đại? Mối quan hệ của lực ma sát trượt và lực ma sát nghỉ cực đại?
(Lực ma sát khi vật bắt đầu trượt gọi là lực ma sát nghỉ cực đại
Fmasáttrượt≤Fmasátnghỉcựcđại)
- GV cho HS tìm hiểu về Lực đẩy Archimedes và Lực căng dây.
- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm 4, tìm hiểu nội dung SGK, mô tả và biểu diễn các lực: Trọng lực, Lực ma sát, Lực đẩy Archimedes, Lực căng dây, theo gợi ý (bảng dưới). 
Trọng lực
Lực ma sát
Lực Archimedes
Lực căng dây
Điều kiện thường gặp
Điểm đặt
Hướng
Cách xác định độ lớn
- Sau khi HS hoàn thành bảng, GV chốt đáp án.
- HS thảo luận trả lời các Câu hỏi 3, 4, 5, 6, 8 theo nhóm đôi.
Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu về lực cản của nước hoặc không khí
- GV cho HS tìm hiểu về lực cản của nước hoặc không khí.
+ Lực này xuất hiện khi nào? Hướng của lực cản? 
+ Có thể giảm độ lớn lực cản của môi trường lên vật bằng cách nào?
- HS quan sát quá trình nhảy dù đề cập trong SGK, rút ra các giai đoạn chuyển động của vật rơi chịu tác dụng của lực cản không khí. 
Chỉ ra các giai đoạn chuyển động trên đường biểu diễn 2.10.
- GV cho HS trả lời Câu hỏi 7.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: 
- HS theo dõi SGK, chú ý nghe, tiếp nhận kiến thức, hoàn thành các yêu cầu, hoạt động cặp đôi, kiểm tra chéo đáp án.
- GV: quan sát và trợ giúp HS. 
Bước 3: Báo cáo, thảo luận: 
- HS giơ tay phát biểu, lên bảng trình bày
- 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 và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.
II. Một số lực thường gặp
1. Trọng lực, lực ma sát, lực đẩy Archimedes, lực căng dây
Bảng tổng hợp (bảng dưới)
Câu hỏi 3:
Trọng lực đặt tại G, hướng thẳng đứng xuống.
Câu hỏi 4:
Sử dụng công thức P = mg, lấy g = 9,8m/s2.
Ví dụ bạn nặng 50 kg, trọng lực tác dụng lên bạn là: P = mg = 50.9,8 = 490 N.
Câu hỏi 5:
Gia tốc rơi tự do là: m/s2.
Câu hỏi 6:
- Trục bánh xe chuyển động: ma sát cản trở chuyển động. Cần bôi trơn.
- Viết bảng: ma sát giúp phấn bám bảng. Bảng cần có độ nhám.
- Ô tô phanh gấp: ma sát giúp xe dừng lại. Tăng độ nhám của má phanh.
Câu hỏi 8:
Lực đẩy Archinedes ở (1) lớn hơn ở (2) do thể tích vật trong chất lỏng lớn hơn và vật đang chuyển động lên trên (FA > P).
Lực đẩy Archinedes ở (2) bằng trọng lượng (FA = P).
2. Lực cản của nước hoặc không khí.
- Lực cản luôn ngược hướng và có tác dụng cản trở chuyển động của vật.
- Có thể giảm độ lớn lực cản của môi trường lên vật nếu vật có hình dạng phù hợp.
Ví dụ: Chuyển động khi rơi của vận động viên nhảy dù.
+ Giai đoạn: Khi bắt đầu rơi
Tốc độ rơi tăng dần, gia tốc giảm dần do lực cản của không khí tăng lên và ngược chiều trọng lực.
+ Nếu nhảy dù từ vị trí đủ cao, người đó đạt trạng thái cân bằng khi lực cản không khí lên người bằng trọng lực. Khi đó, người rơi với tốc độ ổn định.
+ Giai đoạn: Khi mở dù
Tốc độ rơi giảm đi nhiều lần để người nhảy dù có thể tiếp đất an toàn do dù làm tăng lực cản không khí.
Câu hỏi 7:
Khi lội diện tích cơ thể chịu tác dụng của lực cản lớn hơn khi bơi.
Trọng lực
Lực ma sát
Lực Archimedes
Lực căng dây
Điều kiện thường gặp
Điểm đặt
Hướng
Cách xác định độ lớn
Trả lời:
Trọng lực
Lực ma sát
Lực Archimedes
Lực căng dây
Điều kiện thường gặp
Lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật
- Ma sát nghỉ: xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chịu tác dụng của một ngoài lực có xu hướng làm vật chuyển động.
- Ma sát trượt: xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật trượt trên một bề mặt.
- Ma sát lăn: xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật lăn trên một bề mặt.
Vật ở trong chất lỏng hoặc chất khí đều chịu một lực nâng.
Xuất hiện khi dây bị kéo căng
Điểm đặt
Trọng tâm của vật
Điểm đặt trên vật, ngay vị trí tiếp xúc của hai bề mặt
Điểm đặt tại phần vật nằm trong chất lỏng hoặc chất khí.
Điểm đặt là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật
Phương, hướng
Hướng thẳng đứng từ tên xuống dưới
Phương tiếp tuyến và ngược hướng chuyển động
Phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên.
Phương trùng với chính sợi dây, chiều chống lại xu hướng bị kéo giãn.
Cách xác định độ lớn
P =mg
- Ma sát trượt:
Fms=μ.N
- Ma sát nghỉ: độ lớn từ 0 đến giá trị cần thiết để vật bắt đầu trượt.
Fmasáttrượt≤Fmasátnghỉcựcđại
Độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng hoặc chất khí bị vật chiếm chỗ.
FA=ρ.g.V
- Với những dây có khối lượng không đáng kể thì lực căng ở hai đầu dây luôn có cùng một độ lớn.
- Lực đàn hồi của lò xo là lực căng của lò xo.
C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP
a) Mục tiêu: Học sinh củng cố lại kiến thức đã học của bài.
b) Nội dung: HS vận dụng các kiến thức của bài học làm Vận dụng 1, 2, 4 và bài Luyện tập.
c) Sản phẩm học tập: HS giải được các bài toán về xác định điểm đặt và độ lớn trọng lực, bài toán vận dụng lực đẩy Archimedes.
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, 2, 4. HS thảo luận trả lời các câu hỏi Vận dụng.
- GV cho HS làm Luyện tập:
Một thùng hàng có khối lượng 54 kg được đặt trên mặt sàn nằm ngang và phải cần lực đẩy ít nhất bằng 108N để làm thùng hàng bắt đầu chuyển động.
a) Tính độ lớn lực ép giữa sàn và thùng hàng.
b) Tìm lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng.
Vận dụng 1: Để xác định trọng tâm của một vật phẳng, ta có thể thực hiện như sau: Treo vật ở đầu một sợi dây mềm, mảnh nối với điểm P của vật. Đưa dây dọi tới sát dây treo vật, dùng dây dọi để làm chuẩn, đánh dấu đường thẳng đứng PP’ kéo dài của dây treo trên vật.
Treo vật ở điểm Q và lặp lại quá trình như trên, đánh dấu được đường thẳng đứng QQ' . Giao điểm G của PP' và QQ' là trọng tâm của mặt phẳng. Hãy xác định trọng tâm của mỗi vật phẳng trong hình 2.5 .
Vận dụng 2: Xác định số chỉ đo trọng lượng của các quả cân trong Bảng 2.1 khi chúng được đưa lên bề mặt Mặt Trăng. Lấy gia tốc rơi tự do trên Mặt Trăng là 1,6 m/s2.
Vận dụng 4: Đặt một cái bát bằng kim loại lên mặt nước như thế nào để nó nổi trên bề mặt? Từ đó, rút ra nguyên tắc để chế tạo tàu, thuyền.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: HS quan sát và chú ý lắng nghe, thảo luận, suy nghĩ 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.
Bước 4: Kết luận, nhận định: 
- GV chữa bài, chốt đáp án, tuyên dương các hoạt động tốt, nhanh và chính xác.
Kết quả: 
Luyện tập:
a) Trọng lượng của thùng hàng là: P = m.g = 54.10 = 540 (N)
=> Lực ép giữa sàn nhà và thùng hàng là 540 N.
b) Lực có độ lớn ít nhất để đẩy vật bắt đầu chuyển động là 108 N
=> Lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên thùng hàng là 108 N.
Vận dụng 1: Trọng tâm của hình vành khuyên nằm ngoài vật.
Vận dụng 2: Dùng công thức P = mg với g = 1,6 m/s2
Công thức  P=mg
Ta có: g = 1,6 m/s2 
1 quả cân: P = 0,05.1,6 = 0,08 (N)
 2 quả cân: P = 0,10.1,6 = 0,16 (N)
 3 quả cân: P = 0,15.1,6 = 0,24 (N)
 4 quả cân: P = 0,20. 1,6 = 0,32 (N)
 5 quả cân: P = 0,25.1,6 = 0,40 (N).
Vận dụng 4: Tàu/ thuyền có thể tích rỗng đủ lớn để lực đẩy Archimedes tác dụng lên phần đấy nằm trong nước cân bằng với trọng lực.
D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG
a) Mục tiêu: 
- Thực hiện được dự án hay đề tài nghiên cứu ứng dụng sự tăng hay giảm sức cản không khí theo hình dạng của vật.
b) Nội dung: HS sử dụng SGK và vận dụng kiến thức đã học để làm Vận dụng 3. 
c) Sản phẩm: HS xây dựng được kế hoạch, đề xuất phương án thực hiện dự án, và thực hiện dự án để có kết luận sau dự án.
d) Tổ chức thực hiện: 
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
- GV cho HS thực hiện Vận dụng 3 theo nhóm 6 – 8 người.
Vận dụng 3: Chế tạo hệ thống dù để thả một quả trứng từ độ cao 10 m xuống đất mà trứng không vỡ. Các nội dung cần báo cáo sau thử nghiệm:
- Khoảng thời gian chuyển động của hệ thống dù để quả trứng không vỡ khi chạm đất.
- Hình dạng và kích thước của hệ thống dù.
- GV yêu cầu HS hoạt động nhóm 6 -8 người, xây dựng kế hoạch và thực hiện dự án nghiên cứu sự tăng/ giảm sức cản không khí theo hình dạng vật (vận dụng 3) theo các bước:
+ Bước 1: Đề ra giả thuyết về sự phụ thuộc của sức cản không khí vào hình dạng, kích thước của vật.
+ Bước 2: Xây dựng kế hoạch, phân công nhiệm vụ cho các thành viên.
+ Bước 3: Thực hiện dự án
+ Bước 4: Trình bày kết quả thực hiện và đưa ra kết luận của dự án.
- GV cho HS thực hiện bước 1, 2 tại lớp, bước 3,4 giao cho các nhóm bài về nhà.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
- HS tự phân công nhóm trưởng, hợp tác thảo luận đưa ra ý kiến, thực hiện các nhiệm vụ.
- GV điều hành, quan sát, hỗ trợ.
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
- HS báo cáo kết quả thực hiện dự án theo sự hướng dẫn của GV.
Bước 4: Kết luận, nhận định
- GV nhận xét, đánh giá kết quả của các nhóm.
Gợi ý: Một số hình ảnh để làm hệ thống dù.
 (Video dạy cách làm dù).
Diện tích tiếp xúc của vật với không khí càng lớn thì lực cản càng lớn.
* HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ
Ghi nhớ kiến thức trong bài. 
Hoàn thành các bài tập trong SBT
Chuẩn bị bài mới "Bài 3. Ba định luật Newton về chuyển động"