公開課萬有引力理論的成就萬有引力理論的成就物理教學設計2

1、第4頁 共4頁公開課萬有引力理論的成就 萬有引力理論的成就物理教學設計2自數(shù)學科一、學習目的1.理解萬有引力定律在天文學上的應用2.會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量和密度3.掌握綜合運用萬有引力定律和圓周運動學知識分析p 詳細問題的方法二、課前預習1、卡文迪許為什么說自己的實驗是稱量地球的重量(質(zhì)量)?請你解釋一下原因。2、除了地球質(zhì)量外,你能用萬有引力定律求解出其它天體的質(zhì)量嗎?以太陽為例,假設你能求解出太陽的質(zhì)量,那么如何求解?需要哪些量?3、公式中各個物理量分別代表什么?4、你能計算出地球的密度嗎?假設能,請寫出計算過程及結(jié)果。三、經(jīng)典例題例1、設地面附近的重力加速度g=9.8m/s2,地

2、球半徑R=6.4106m,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2,試估算地球的質(zhì)量。例2、假設以水星繞太陽做勻速圓周運動為研究對象,需要知道哪些量才能求得太陽的質(zhì)量?水星和地球繞太陽做圓周運動的公轉(zhuǎn)周期T是不一樣的,公轉(zhuǎn)半徑也是不一樣的,那用公式求解出來的太陽的質(zhì)量會是一樣的嗎?你如今能證明開普勒第三定律中的k與中心天體有關(guān)嗎?例3、把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運動,平均半徑為1.51m,引力常量為:G=6.6710-11Nm2/kg2,那么可估算出太陽的質(zhì)量大約是多少千克?(結(jié)果取一位有效數(shù)字)例4、宇航員站在一個星球外表上的某高處h自由釋放一小球,經(jīng)過時間t落地,該星球的半徑為R,

3、你能求解出該星球的質(zhì)量嗎?例5、19_英國著名的物理學家卡文迪許首先估算出地球的平均密度。根據(jù)你所學的知識,能否估算出地球密度?例6、海王星的發(fā)現(xiàn)是萬有引力定律應用的一個非常成功的范例,但是在發(fā)現(xiàn)海王星后,人們又發(fā)現(xiàn)海王星的軌道與理論計算值有較大的差異,于是沿用了發(fā)現(xiàn)海王星的方法經(jīng)過多年的努力,才由美國的洛維爾天文臺在理論計算出的軌道附近天區(qū)內(nèi)找到了質(zhì)量比理論值小得多的冥王星。冥王星繞太陽運行半徑是40個天文單位(地球和太陽之間的間隔 為一個天文單位)。求冥王星與地球繞太陽運行的線速度之比。例7、兩個星球組成雙星,它們在互相之間的萬有引力作用下,繞連線上某點做周期一樣的勻速圓周運動,現(xiàn)測得兩星

4、中心間隔 為R,其運動周期為T,求兩星的總質(zhì)量。四、穩(wěn)固練習1、所有行星繞太陽運轉(zhuǎn)其軌道半徑的立方和運轉(zhuǎn)周期的平方的比值即r3/T2=k,那么k的大小決定于A.只與行星質(zhì)量有關(guān)B.只與恒星質(zhì)量有關(guān)C.與行星及恒星的質(zhì)量都有關(guān)D.與恒星質(zhì)量及行星的速率有關(guān)2、宇航員站在一個星球外表上的某高處,沿程度方向拋出一個小球。經(jīng)過時間,小球落到星球外表,測得拋出點與落地點之間的間隔 為。假設拋出時的初速增大到2倍,那么拋出點與落地點之間的間隔 為。兩落地點在同一程度面上,該星球的半徑為,萬有引力常數(shù)為。求該星球的質(zhì)量。3、地球半徑約為,又知月球繞地球運動可近似看作勻速圓周運動,那么可估算月球到地心的間隔 約為。(結(jié)果保存一位有效數(shù)字)4、某物體在地面上受到的重力為160N,將它放置在衛(wèi)星中,在衛(wèi)星以a=1/2g隨火箭向上加速度上升的過程中,當物體與衛(wèi)星中的支持物的互相擠壓力為90N時,求此時衛(wèi)星距地球外表有多遠?(地球半徑R=6.4103km,g=10m/s2)5、一艘宇宙飛船飛近某一個不知名的行星,并進入靠近該行星外表的圓形軌道,宇航員進展預定的考察工作,宇航員能不能僅用一只表通過測定時間來測定該行星的密度?說明理由及推導過程6、兩顆靠得很近的恒星,必須各以一定的