dwj6.4《萬(wàn)有引力理論的成就》.ppt

6.4萬(wàn)有引力理論 的成就,教學(xué)目標(biāo),1知識(shí)與技能： (1)了解地球表面物體的萬(wàn)有引力兩個(gè)分力的大小關(guān)系，計(jì)算地球質(zhì)量； (2)行星繞恒星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)：萬(wàn)有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量； (3)了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。 2過(guò)程與方法： (1)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到事物的主要因素和次要因素的一般過(guò)程和方法； (2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)事件的之間相似性采取類(lèi)比方法分析新問(wèn)題的能力與方法； (3)培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。,3情感態(tài)度與價(jià)值觀： (1)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)； (2)體會(huì)物理學(xué)規(guī)律的簡(jiǎn)潔性和普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的優(yōu)美。 1教學(xué)重點(diǎn)及其教學(xué)策略： 重點(diǎn)：地球質(zhì)量的計(jì)算、太陽(yáng)等中心天體質(zhì)量的計(jì)算 教學(xué)策略：通過(guò)數(shù)據(jù)分析、類(lèi)比思維、歸納總結(jié)建立模型來(lái)加深理解。 2教學(xué)難點(diǎn)及其教學(xué)策略： 難點(diǎn)：根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量 教學(xué)策略：通過(guò)類(lèi)比思維、歸納總結(jié)建立模型來(lái)加深理解。 教學(xué)方法 探究、講授、討論、練習(xí),萬(wàn)有引力理論的成就,一.測(cè)量天體的質(zhì)量,1.測(cè)量地球的質(zhì)量,思考： （1）根據(jù)所學(xué)的知識(shí)你能解釋為什么可以不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響？ （2）測(cè)量地球質(zhì)量運(yùn)用了處理天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的那種思路？,F引,F向,G,F引,G,F向,四.應(yīng)用一天體質(zhì)量的計(jì)算,方法一. 已知天體的球體半徑R和球體表面重力加速度g.求天體的質(zhì)量,基本思路,2.測(cè)量太陽(yáng)的質(zhì)量,九大行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)為中心天體。 思考： （1）行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是什么？ （2）是否需要考慮九大行星之間的萬(wàn)有引力？,如果設(shè)中心天體質(zhì)量為M，行星質(zhì)量為m，已知行星圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑為r，即行星到太陽(yáng)的距離及公轉(zhuǎn)周期T。 我們?nèi)绾卫眠@些條件來(lái)測(cè)量太陽(yáng)的質(zhì)量呢?是處理天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的那種思路？,2.測(cè)量太陽(yáng)的質(zhì)量,四.應(yīng)用一天體質(zhì)量的計(jì)算,基本思路,牢記,計(jì)算的是中心天體的質(zhì)量，不能計(jì)算 環(huán)繞天體的質(zhì)量。,反思： （1）不同行星與太陽(yáng)的距離r和圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期T都是各不相同的，但是不同行星的r，T計(jì)算出來(lái)的太陽(yáng)質(zhì)量必須是一樣的！上面的公式能否保證這一點(diǎn)？,反思：,（2）我們類(lèi)比太陽(yáng)，能不能通過(guò)月亮或地球衛(wèi)星來(lái)計(jì)算出地球的質(zhì)量呢？即通過(guò)行星的衛(wèi)星計(jì)算出行星的質(zhì)量呢？是否需要知道衛(wèi)星的質(zhì)量呢？,（3）知道天體質(zhì)量，能求天體密度嗎？,四.應(yīng)用二天體密度的計(jì)算,四.應(yīng)用二天體密度的計(jì)算,結(jié)論：,如果知道衛(wèi)星圍繞行星運(yùn)動(dòng)的周期和衛(wèi)星與行星之間的 距離，同樣可以算出行星的質(zhì)量或密度 。,請(qǐng)閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問(wèn)題：,問(wèn)題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？ 問(wèn)題2：人們用類(lèi)似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆星？,二：發(fā)現(xiàn)未知天體,背景： 1781年由英國(guó)物理學(xué)家威廉赫歇 爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測(cè)到的天王星 的運(yùn)行軌跡與萬(wàn)有引力定律推測(cè)的結(jié)果 有一些誤差,發(fā)現(xiàn)未知天體,海王星的軌道由英 國(guó)的劍橋大學(xué)的學(xué) 生亞當(dāng)斯和法國(guó)年 輕的天文愛(ài)好者勒 維耶各自獨(dú)立計(jì)算 出來(lái)。1846年9月 23日晚，由德國(guó)的 伽勒在勒維耶預(yù)言 的位置附近發(fā)現(xiàn)了 這顆行星,人們稱(chēng)其 為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的 行星” 。,發(fā)現(xiàn)未知天體,當(dāng)時(shí)有兩個(gè)青年英國(guó)的亞當(dāng) 斯和法國(guó)的勒威耶在互不知曉的情況 下分別進(jìn)行了整整兩年的工作。1845 年亞當(dāng)斯先算出結(jié)果，但格林尼治天 文臺(tái)卻把他的論文束之高閣。1846年 9月18日，勒威耶把結(jié)果寄到了柏林， 卻受到了重視。柏林天文臺(tái)的伽勒于 1846年9月23日晚就進(jìn)行了搜索，并 且在離勒威耶預(yù)報(bào)位置不遠(yuǎn)的地方發(fā) 現(xiàn)了這顆新行星。 海王星的發(fā)現(xiàn)使哥 白尼學(xué)說(shuō)和牛頓力學(xué)得到了最好的證明。,科學(xué)史上的一段佳話(huà),發(fā)現(xiàn)未知天體,海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理 論計(jì)算的不一致于是幾位學(xué)者用亞當(dāng)斯和勒維列 的方法預(yù)言另一顆新星的存在 在預(yù)言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn) 了這顆新星冥王星,發(fā)現(xiàn)未知天體,總結(jié)：,萬(wàn)有引力理論的成就： 一.測(cè)量天體的質(zhì)量或密度 二：發(fā)現(xiàn)未知天體,強(qiáng)化訓(xùn)練：,1：利用下列哪組數(shù)據(jù)可以舉算出地球的質(zhì)量（ ） A:已知地球的半徑R和地球表面的重力加速度g B:已知衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和周期T C:已知衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和線(xiàn)速度V D:已知衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度V和周期T,ABCD,強(qiáng)化訓(xùn)練：,2.一宇航員為了估測(cè)一星球的質(zhì)量，他在該星球的表面做自由落體實(shí)驗(yàn)：讓小球在離地面h高處自由下落，他測(cè)出經(jīng)時(shí)間t小球落地，又已知該星球的半徑為R，試估算該星球的質(zhì)量。,2hR2/Gt2,例3、宇航員站在一個(gè)星球表面上的某高 處h自由釋放一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間t落 地，該星球的半徑為R，你能求解 出該星球的質(zhì)量嗎？,牢記,不同星球表面的力學(xué)規(guī)律相同，只是重力 加速度g不同，在解決其他星球表面上的 力學(xué)問(wèn)題時(shí)，若要用到重力加速度應(yīng)該是 該星球的重力加速度，如：豎直上拋運(yùn)動(dòng)、 平拋運(yùn)動(dòng)、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，都要 用該星球的重力加速度。,強(qiáng)化訓(xùn)練：,3.地球表面處重力加速度g取10m/s2，地球的半徑R取6400km，引力常數(shù)G為6.6710-11Nm2/kg2,由上述條件，可推得地球平均密度 得表達(dá)式是 把上述數(shù)據(jù)代入，可算得其值為 kg/m3,56103,思考討論,1.2020年我們班的某同學(xué)駕駛著神州號(hào)宇宙飛船飛近某一不知名的行星,并進(jìn)入靠近該行星表面的圓形軌道運(yùn)