萬有引力的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)

1、萬有引力定律的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì) 08級(jí)物理教育·武琳教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能：1、會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量，了解稱量地球質(zhì)量、計(jì)算太陽質(zhì)量的基本思路。2、了解可以利用萬有引力定律對(duì)未知天體進(jìn)行預(yù)測(cè)。2、知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。4、分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能用所學(xué)知識(shí)求解衛(wèi)星基本問題。過程與方法：1、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、探索能力；2、培養(yǎng)學(xué)生在處理實(shí)際問題時(shí)，如何 構(gòu)建物理模型的能力3、學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法培養(yǎng)學(xué)生歸納、分析和推導(dǎo)及合理表達(dá)能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過介紹世界及我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)，熱愛科學(xué)的激情，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

2、教學(xué)重點(diǎn):1、 會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。2、 會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。3、 分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能用所學(xué)知識(shí)求解衛(wèi)星基本問題。教學(xué)難點(diǎn)：分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能用所學(xué)知識(shí)求解衛(wèi)星基本問題。教學(xué)方式：演示、講授、合作交流教學(xué)手段： 多媒體、 課件教學(xué)過程設(shè)計(jì)：一、 新課導(dǎo)入：以提問的方式回顧上節(jié)課所學(xué)的知識(shí)（萬有引力定律的內(nèi)容，方向，表達(dá)式），引導(dǎo)學(xué)生思考行星在圍繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的向心力有誰來提供（萬有引力定律），得出萬有引力和向心力相等的公式，由此點(diǎn)出這個(gè)公式是我們研究天體運(yùn)動(dòng)的核心，我們科研工作者也根據(jù)這個(gè)公式取得的了不起的成就。 通過課件展示對(duì)天體的研究成果，

3、以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣！進(jìn)而引出今天的新課內(nèi)容。二、 講授新課1、 測(cè)量天體的質(zhì)量和密度先引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用萬有引力定律測(cè)出地球的質(zhì)量。方法一：月球圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，我們知道萬有引力提供向心力。即：對(duì)于我們，月球的周期及地月之間的距離是容易測(cè)量的，所以選擇公式 通過公式計(jì)算的方法二：引導(dǎo)學(xué)生思考還可以用其他方法測(cè)量。在地球附近的物體受到的重力與物體所受到的萬有引力相等。得：，有此種方法測(cè)出地球的質(zhì)量和密度。引導(dǎo)學(xué)生，既然地球的質(zhì)量可以測(cè)量，其他天體的質(zhì)量也可以測(cè)量。并總結(jié)方法。例題：把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑約為1.5×1011km，已知引力常量G=6.67

4、×1011 N·m2/kg2，則可估算出太陽的質(zhì)量約為 kg。解】地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)周期:T=365×24×60×60=3.15×107s，地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供 2、 預(yù)測(cè)未知天體學(xué)生通過閱讀課本，簡(jiǎn)單介紹。3、 人造地球衛(wèi)星和宇宙速度引導(dǎo)學(xué)生思考地面上的物體滿足怎樣的條件才能成為地球衛(wèi)星。介紹最早對(duì)衛(wèi)星研究的是牛頓，并簡(jiǎn)單介紹牛頓的猜想，在相同的高度物體做平拋運(yùn)動(dòng)，速度越大，水平方向位移越大。當(dāng)初速度達(dá)到一定速度事，物體圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（同時(shí)播放動(dòng)畫）。引導(dǎo)學(xué)生思考，此時(shí)物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力

5、提供，得：點(diǎn)出該速度就是宇宙第一速度，及物體速度達(dá)到第一宇宙速度時(shí)，可成為地球的衛(wèi)星。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)人造衛(wèi)星：提問：我們可以用那些物理量描述人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（角速度、線速度、周期） 這些物理量與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道半徑有什么關(guān)系呢？引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo),行星運(yùn)動(dòng)過程中，萬有引力提供向心力。即： 通過以上關(guān)系由學(xué)生自己總結(jié)關(guān)系.?！纠}】人造衛(wèi)星的天線偶然折斷，天線將做： A.自由落體運(yùn)動(dòng) B.平拋運(yùn)動(dòng) C.遠(yuǎn)離地球飛向太空 D.繼續(xù)和衛(wèi)星一起沿軌道運(yùn)轉(zhuǎn)介紹宇宙速度：第一宇宙速度：解釋第一宇宙速度人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度與最大運(yùn)行速度 發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射火箭的初速度。假若衛(wèi)星發(fā)射后不再補(bǔ)充能量，那

6、么要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，其發(fā)射速度就不能小于第一宇宙速度。運(yùn)行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面飛行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時(shí)，運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。第二宇宙速度：使物體掙脫地球束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為“脫離速度”。 V2=11.2km/s第三宇宙速度：使物體掙脫太陽的引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱為“逃逸速度”。 V3=16.7km/s最后通過圖片形象展示： 介紹同步衛(wèi)星： 簡(jiǎn)單介紹什么是同步衛(wèi)星，即：這種衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度與地球自轉(zhuǎn)的速度相同，所以從地面上看，它總在某地的正上方，因此叫同步衛(wèi)星。這種衛(wèi)星一般用于通訊，又叫同步通訊衛(wèi)星。參照?qǐng)D片通過觀查圖片提問：同步衛(wèi)星的特點(diǎn)。1、同步衛(wèi)星與地面相對(duì)靜止，與地球自轉(zhuǎn)同步，周期為24h。2、同步衛(wèi)星運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)的方向相同。3、同步衛(wèi)星定點(diǎn)在赤道上方，離地的高度、運(yùn)行的速率是唯一確定的。提問：能否發(fā)射一顆定點(diǎn)在諸城正上方的同步衛(wèi)星？解釋：若在諸城上空上空真有一顆同步衛(wèi)星，那么這顆衛(wèi)星軌道平面的中心應(yīng)是地軸上的某點(diǎn), 而不是地心, 其需要的向心力也指向這一點(diǎn)。而地球所能夠提供的引力只能指向地心，所以北緯或南緯某地上空是不可能有同步衛(wèi)星的。思考與討論、如圖所示，A、B、C、D四條軌道中可以作為