萬有引力理論的成就(教學(xué)設(shè)計(jì))

1、4.萬有引力理論的成就教學(xué)設(shè)計(jì)一、 教學(xué)分析1 .課程標(biāo)準(zhǔn)對本節(jié)內(nèi)容的具體要求： 知道萬有引力定律。 認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義， 體會科學(xué)定律對人 類探索未知世界的作用。2 學(xué)習(xí)對象分析 ：（1） 學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知特點(diǎn) 高一的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚， 他們的觀察不只停留在一些表面現(xiàn)象， 具有更深 層次的探究愿望。在思維方式上由初中形象思維為主向高中抽象思維為主過渡。（2） 學(xué)生在學(xué)習(xí)本課之前應(yīng)具備的基本知識和技能 知道萬有引力定律及其應(yīng)用條件，圓周運(yùn)動相關(guān)知識。（3）學(xué)生在即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容前已經(jīng)具備的水平。 學(xué)生知道知道萬有引力定律，引導(dǎo)學(xué)生把萬有引力定律應(yīng)用在天文學(xué)上。3 教學(xué)內(nèi)容分析 ：

2、 本節(jié)教材先介紹通過萬有引力計(jì)算地球質(zhì)量，讓學(xué)生體會萬有引力的神奇。再介紹天體質(zhì)量的計(jì)算， 最后介紹發(fā)現(xiàn)未知天體的應(yīng)用。 體會科學(xué)定律對人類探 索未知世界的作用。二、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能（1）給出地球到太陽的距離能根據(jù)萬有引力定律計(jì)算太陽的質(zhì)量（2）了解萬有引力在發(fā)現(xiàn)未知天體的作用2 過程與方法 通過了解萬有引力在天文學(xué)上的應(yīng)用體會科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用。3 情感態(tài)度與價值觀 了解并體重物下落與天體運(yùn)動的多樣性與統(tǒng)一性， 知道萬有引力定律對科學(xué) 發(fā)展所起的重要作用， 關(guān)注并思考與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問題， 有可持續(xù)發(fā)展的意 識，能在力所能及的范圍內(nèi)，為社會的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。三、教學(xué)過

3、程設(shè)計(jì)(1) 投影展示【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用2.會用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度3.掌握綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動知識分析具體問題的方法【知識準(zhǔn)備】1.天體間的主要作用力是_。2.天體的在軌運(yùn)動可以看成是_運(yùn)動。3.球體積公式 V R33(2) 探究學(xué)習(xí)過程【學(xué)習(xí)過程】探究1:如何“稱量”我們腳下地球的質(zhì)量？如果忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，已知地球表面重力加速度g,地球半徑R,引力常量G,你能借助于彈簧測力計(jì)“稱”出地球的質(zhì)量嗎？探究2:能否用同樣的方法測出太陽的質(zhì)量？提示1:行星繞太陽運(yùn)行可看作勻速圓周運(yùn)動提示2:行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的向心力由太陽對它的萬有引力

4、提供方案設(shè)計(jì)：結(jié)論2:行星繞太陽運(yùn)行時，行星所受的 _ 提供_拓展思考：如果考慮地球自轉(zhuǎn)的影響結(jié)論1：在地球表面，物體所受重力A【規(guī)律應(yīng)用】木星是繞太陽公轉(zhuǎn)的行星之一，而木星的周圍又有衛(wèi)星繞木星運(yùn)行。若要通 過觀測求得木星的質(zhì)量，需要測量哪些量？試推導(dǎo)用這些量表示的木星質(zhì)量計(jì)算拓展思考：若地球表面附近有一顆近地衛(wèi)星以地心為圓心繞地球運(yùn)行，已知地球表面重力加速度g和引力常量G,你能否僅靠一只秒表，測出地球的密度？探究3:你能否計(jì)算分析一下，一顆地球通信衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)應(yīng)在什么樣的軌 道上運(yùn)行？已知地球質(zhì)量M=5.89X1024kg，地球半徑R=6.4X106m【小結(jié)】分析天體運(yùn)動問題的兩個基本關(guān)

5、系：1.重力近似等于萬有引力2.萬有引力提供天體做勻速圓周運(yùn)動的向心力(3)實(shí)例分析【例題分析】已知地球半徑R=6.4x106m地球附近重力加速度g=9.8 m/s2,計(jì)算在距 離地面高為h=2.0 x106m的圓形軌道上的衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的線速度v和周 期To解析：根據(jù)萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力，即由地球表面附近萬有引力近似等于重力，即Mm/ 口oGRT=mg得GMk gR代入數(shù)據(jù)得v=6.9x103m/s（4）課堂練習(xí)【鞏固練習(xí)】1. （多選）下列幾組數(shù)據(jù)中能算出地球質(zhì)量的是（引力常量G是已知的）（）CDA.已知地球繞太陽運(yùn)動的周期和地球中心與太陽中心之間的距離B.已知月球繞地球

6、運(yùn)動的周期和地球的半徑C.已知月球繞地球運(yùn)動的角速度和月球中心與地球中心之間的距離D.已知月球繞地球運(yùn)動的周期和軌道半徑2.“嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星，它在距月球表面高度為200 km的圓形軌道上運(yùn)行周期為127分鐘。已知引力常量G= 6.67x10TNm/kg2，月球 半徑約為1.74x103km.利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為（D ）A. 8.1x1010kgB. 7.4x1013kgC. 5.4x1019kgD. 7.4x1022kg3.若地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期及公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為T和R,月球繞地球公轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為t和r，則太陽質(zhì)量與地球質(zhì)量之比 擰為（）M地Rt2氏下

7、Fh3氏T3A.ppB.pp C.pTD.pp故A正確.答案：A4.若已知行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T,萬有引力常量為G,則 由此可求出（）A.行星的質(zhì)量B.太陽的質(zhì)量C.行星的密度D.太陽的密度運(yùn)動周期T=R+hv=7.6x103解析：由萬有引力提供向心力有2GM/mT-r，得答案：B5.地球表面的平均重力加速度為g,地球半徑為R,萬有引力常量為G,用上述解析：由萬有引力提供向心力有GMmT-r，得，故B正確.物理量估算出來的地球平均密度是()D.RGMmgR2MM解析：地球表面有GRr=mg得M=G，又由p=V=4n戌/3，由 得出p二4答案：A6.“嫦娥一號”衛(wèi)星剛開始繞地球做橢圓軌道運(yùn)動，經(jīng)過變軌、制動后，成為一顆繞月球做圓軌道運(yùn)動的衛(wèi)星設(shè)衛(wèi)星距月球表面的高度為h,做勻速圓周運(yùn)動43的周期為T.已知月球半徑為R,引力常量為G(球的體積公式V=-nr3,其中r為球的半徑)求：(1)月球的質(zhì)量M(2)月球表面的重力加速度g；(3)月球的密度p.解析：(1)萬有引力提供向心力，有(2)在月球表面，萬有引力等于重力，有GRlmg解得月球表面的重