高中物理 6.4《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)1 新人教版必修2.doc

6.4萬(wàn)有引力理論的成就新課教學(xué)(一)用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)1.利用萬(wàn)有引力等于向心力求出中心天體的質(zhì)量.2.了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用.(二)學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程學(xué)生閱讀有關(guān)內(nèi)容提問(wèn)：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心力是什么？回答：太陽(yáng)對(duì)行星的萬(wàn)有引力提供向心力.老師：如果我們知道某個(gè)行星與太陽(yáng)之間的距離是r,t是行星公轉(zhuǎn)的周期，列一下方程,能否求出太陽(yáng)的質(zhì)量m呢？1.設(shè)行星的質(zhì)量為m.根據(jù)萬(wàn)有引力提供行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心力，有：f向=f萬(wàn)有引力=即對(duì)于一個(gè)天體，m是一個(gè)定值.所以，繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的行星都有.即開(kāi)普勒第三定律.老師總結(jié)：應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)行星（或衛(wèi)星）運(yùn)動(dòng)的情況，求出行星（或衛(wèi)星）的向心力，而f向=f萬(wàn)有引力.根據(jù)這個(gè)關(guān)系列方程即可.例如：已知月球到地球的球心距離為r=4108m,月亮繞地球運(yùn)行的周期為30天，求地球的質(zhì)量.解：月球繞地球運(yùn)行的向心力即月地間的萬(wàn)有引力 即有：f向=f引= 得：(2)求某星體表面的重力加速度.例：一個(gè)半徑比地球大2倍，質(zhì)量是地球的36倍的行星，它表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的a.6倍b.18倍c.4倍.13.5倍分析：在星體表面處，f引mg.所以，在地球表面處：在某星球表面處：即正確選項(xiàng)為c.學(xué)生自己總結(jié)：求某星球表面的重力加速度，一般采用某物體在星體表面受到的重力等于其萬(wàn)有引力.一般采用比例計(jì)算法.練習(xí)：金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量是地球的0.82倍，金星表面的重力加速度是多大？3.發(fā)現(xiàn)未知天體萬(wàn)有引力對(duì)研究天體運(yùn)動(dòng)有著重要的意義.海王星、冥王星就是這樣發(fā)現(xiàn)的.請(qǐng)同學(xué)們推導(dǎo)：已知中心天體的質(zhì)量及繞其運(yùn)動(dòng)的行星的運(yùn)動(dòng)情況，在太陽(yáng)系中，行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的半徑r為：根據(jù)f萬(wàn)有引力=f向=,而f萬(wàn)有引力=,兩式聯(lián)立得：在18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的第七個(gè)行星天王星的運(yùn)動(dòng)軌道，總是同根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的有一定偏離.當(dāng)時(shí)有人預(yù)測(cè)，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星.后來(lái)，亞當(dāng)斯和勒維列在預(yù)言位置的附近找到了這顆新星.后來(lái)，科學(xué)家利用這一原理還發(fā)現(xiàn)了許多行星的衛(wèi)星，由此可見(jiàn)，萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，有極為重要的意義.三、鞏固練習(xí)1.將一物體掛在一彈簧秤上，在地球表面某處伸長(zhǎng)30mm,而在月球表面某處伸長(zhǎng)5mm.如果在地球表面該處的重力加速度為9.84 m/s2,那么月球表面測(cè)量處相應(yīng)的重力加速度為a.1.64 m/s2b.3.28 m/s2c.4.92 m/s2d.6.56 m/s22.地球是一個(gè)不規(guī)則的橢球，它的極半徑為6357km，赤道半徑為6378km，物體在兩極所受的引力與在赤道所受的引力之比為參考答案：1.a2. 1.0066四、小結(jié)（用投影片出示）這節(jié)課我們主要掌握的知識(shí)點(diǎn)是：1.萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用，一般有兩條思路：(1)f萬(wàn)有引力=環(huán)繞體所需的向心力(2)地面（或某星球表面）的物體的重力=f萬(wàn)有引力.2.了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)中具有的重要意義.五、作業(yè)（一）課本p（1）（二）思考題：已知地球的半徑為r，質(zhì)量為m地，月球球心到地球球心的距離r月地=60 r，r月地=3.8108米，月球繞地球運(yùn)行周期t=27.3天，地球?qū)ξ矬w的重力加速度g=9.8m/s2，試證明地球?qū)υ虑虻囊偷厍驅(qū)ζ涓浇矬w的引力是同性質(zhì)的力，都是萬(wàn)有引力.參考答案：月球繞地球做半徑為r月地的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果提供月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力與地球?qū)ξ矬w的引力是同性質(zhì)的力，則由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度a月為：a月=地球上物體的重力加速度g為由月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心加速度公式可知：已知地球表面的重力加速度g0=9.8m/s2則即由此可知，由月球以及地球附近的物體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心加速度之比，跟由同性質(zhì)的萬(wàn)有引力對(duì)它們提供的向心力所獲得的向心加速度之比近似相等.所以，地球?qū)υ虑虻囊Ω厍驅(qū)ζ涓浇矬w的引力是同性質(zhì)的力，而且都是萬(wàn)有引力.六、板書設(shè)計(jì)第四節(jié)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用一、1.天體質(zhì)量的計(jì)算 (只能求出中心體的質(zhì)量)2.求某星體表面的重力加速度. (r為星體的半徑)二、發(fā)現(xiàn)未知天體：（已知中心體的質(zhì)量及環(huán)繞體的運(yùn)動(dòng)）七、素質(zhì)能力訓(xùn)練1.已知下面的數(shù)據(jù)，可以求出地球質(zhì)量m的是（引力常數(shù)g是已知的）a.月球繞地球運(yùn)行的周期t1及月球到地球中心的距離r1b.地球“同步衛(wèi)星”離地面的高度c.地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期t2及地球到太陽(yáng)中心的距離r2d.人造地球衛(wèi)星在地面附近的運(yùn)行速度v和運(yùn)行周期t32.以下說(shuō)法正確的是a.質(zhì)量為m的物體在地球上任何地方其重力均相等b.把質(zhì)量為m的物體從地面移到高空，其重力變小了c.同一物體在赤道處的重力比在兩極處大d.同一物體在任何地方其質(zhì)量都是相同的3.下列說(shuō)法正確的是a.海王星和冥王星是人們依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算的軌道而發(fā)現(xiàn)的b.天王星是人們依據(jù)萬(wàn)有引力計(jì)算的軌道而發(fā)現(xiàn)的c.天王星的運(yùn)行軌道偏離根據(jù)萬(wàn)有引力計(jì)算出來(lái)的軌道，其原因是由于天王星受到軌道外面其他行星的引力作用d.以上均不正確4.站在赤道上的人隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，提供向心力的是a.重力和支持力b.萬(wàn)有引力和支持力c.重力、靜摩擦力和支持力d.萬(wàn)有引力、靜摩擦力和支持力5.地球和月球的質(zhì)量之比為811,半徑之比為41，求：（1）地球和月球表面的重力加速度之比.（2）在地球上和月球上發(fā)射衛(wèi)星所需最小速度之比.6.某人在某一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)t秒鐘落回拋出點(diǎn)，已知該星球的半徑為r，若要在該星球上發(fā)射一顆靠近該星運(yùn)轉(zhuǎn)的人造星體，則該人造星體的速度大小為多少？7.一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名的、半徑為r的行星表面飛