物理必修ⅱ滬科版 5.3 萬有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)1導(dǎo)學(xué)案

1、延長縣中學(xué)學(xué)生自主學(xué)習(xí)導(dǎo)學(xué)案 科 目物理課 題課型新授課設(shè)計人衛(wèi)尚昆審查人衛(wèi)尚昆審批人序號5-03學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解天王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的預(yù)報的歷史過程2、學(xué)會利用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。3、理解重力與萬有引力的關(guān)系，理解地面上重力變化的規(guī)律學(xué)習(xí)重點1、行星繞太陽的運動的向心力是由萬有引力提供的。2、會用相關(guān)已知條件求中心天體的質(zhì)量。學(xué)法指導(dǎo)1、依據(jù)預(yù)習(xí)案通讀教材，進行知識梳理；勾畫課本并寫上提示語、標(biāo)注序號；熟記基礎(chǔ)知識，完成預(yù)習(xí)自測題目上。2、將預(yù)習(xí)中不能解決的問題標(biāo)記出來，并填寫到后面“我的疑惑”處。3、獨立完成。學(xué) 習(xí) 過 程筆 記預(yù)習(xí)案知識回顧1萬有引力定律的內(nèi)容 。2公式： G

2、= 。3萬有引力定律適用于 ，但用公式計算時，只適用于 。課前預(yù)習(xí)一、利用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)新天體 1、天王星的發(fā)現(xiàn) 2、哈雷彗星的預(yù)報這兩個案例，進一步證明牛頓的萬有引力定律的正確性及精確性。顯示了人類認(rèn)識自然的偉大勝利，標(biāo)志著物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到一個新的歷史階段。要求：認(rèn)真閱讀教材，弄清發(fā)現(xiàn)天王星、預(yù)報彗星回歸的思路和原理。二、應(yīng)用萬有引力定律分析天體的運動基本方法：把天體的運動看成是勻速圓周運動，其所需的向心力由萬有引力提供。關(guān)系式： 三、應(yīng)用時可根據(jù)實際情況選用適當(dāng)?shù)墓竭M行分析或計算。天體質(zhì)量M、密度的估算：測出衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動的半徑R和周期T，由得M= ，= .（R0為天體的半徑

3、）當(dāng)衛(wèi)星沿天體表面繞天體運行時，R=R0，則= 預(yù)習(xí)自測：1、下列說法正確的是（ ）A海王星是人們直接應(yīng)用萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的B天王星是人們應(yīng)用萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的C海王星是人們經(jīng)過長期的太空觀測而發(fā)現(xiàn)的D天王星的運行軌道與由萬有引力定律計算的軌道存在偏差，其原因是天王星受到軌道外的行星的引力作用，由此，人們發(fā)現(xiàn)了海王星2、已知地球的公轉(zhuǎn)半徑r=1.50×1011m，周期T=365d3.15×107s，求太陽質(zhì)量M為多少？我的疑惑：請你將預(yù)習(xí)中未能解決的問題和有疑惑的問題寫下來，待課堂上與老師和同學(xué)探究解決。探究案一、 質(zhì)疑探究質(zhì)疑解疑、合作探究萬有引力

4、定律的應(yīng)用1基本思路：把天體的運動看成 運動，其所需向心力由 提供。（說明：雖然行星的軌道不是圓，但是實際上和圓十分接近，在高中階段的研究中我們把天體運動按勻速圓周運動來處理。）其基本關(guān)系式為： 。在忽略天體自轉(zhuǎn)的影響時，我們可以認(rèn)為天體表面處的物體受到的重力 天體對物體的萬有引力。其基本表達(dá)式： 。2具體應(yīng)用：探究一：計算中心天體的質(zhì)量方法一：已知行星（或衛(wèi)星）的周期公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r，可求出中心天體的質(zhì)量M（但不能求出行星或衛(wèi)星的質(zhì)量m）思考：1.如果不知道行星公轉(zhuǎn)的周期T，而知道行星公轉(zhuǎn)的角速度w，你能否求出太陽的質(zhì)量呢？ 2.如果不知道行星公轉(zhuǎn)的周期T，而知道行星公轉(zhuǎn)的線速度大小v

5、，你又能否求出太陽的質(zhì)量呢？:問題1：×1011km，已知引力常量G×1011 N·m2/kg2，則可估算出太陽的質(zhì)量約為多大？方法二：問題2：設(shè)地面附近的重力加速度g=/s2，地球半徑R×106m，引力常量G×10-11 Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。（寫出解題過程。）小結(jié)： 探究二：估算天體的密度基本思路： 根據(jù)上面方法一算出中心天體的質(zhì)量M，結(jié)合球體體積計算公式 V= 天體的密度計算公式 ，若行星或衛(wèi)星在天體表面附近空間運行，其軌道半徑r近似等于該天體半徑R，天體的密度公式 根據(jù)上面方法二算出中心天體的質(zhì)量M，天體的密度計算公式 。問

6、題3：根據(jù)問題2中的數(shù)據(jù)，求出地球的平均密度。針對訓(xùn)練：天宮一號于2011年9月29日成功發(fā)射，它將和隨后發(fā)射的神州飛船在空間完成交會對接，實現(xiàn)中國載人航天工程的一個新的跨越。天宮一號進入運行軌道后，其運行周期為T，距地面的高度為h，已知地球半徑為R，萬有引力常量為G。若將天宮一號的運行軌道看做圓軌道，求：（1）地球質(zhì)量M； （2）地球的平均密度。小結(jié)： 二、小結(jié)：這節(jié)課你學(xué)到了什么，試著總結(jié)一下。三、當(dāng)堂檢測有效訓(xùn)練、反饋矯正1、一艘宇宙飛船繞一個不知名的行星表面飛行，要測定該行星的密度，僅僅只需（）。: 2、已知地球半徑為R，月球半徑為r，地球與月球之間的距離（兩中心之間的距離）為S。月球公轉(zhuǎn)的周期為T1，地球自轉(zhuǎn)的周期為T2，地球公轉(zhuǎn)周期為T3，萬有引力常量為G，由以上條件可知（） A地球的質(zhì)量為 B月球的質(zhì)量為 C地球的密度為 D月球運動的加速度為3、地球繞太陽的公轉(zhuǎn)可認(rèn)為是勻速圓周運動。已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T。太陽發(fā)出的光經(jīng)過時間t0到達(dá)地球。光在真空中的傳播速度為c。根據(jù)以上條件推算太陽的質(zhì)量M與地球的質(zhì)量m之比M ：m=?4、已知下列數(shù)據(jù)：（1）地面附近物體的重力加速度g （2）地球的半徑R