萬有引力理論的成就+教學(xué)設(shè)計 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

高一物理必修二第七章萬有引力與宇宙航行第三節(jié)萬有引力理論的成就教學(xué)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)動學(xué)知識分析具體問題的方法4、通過求解太陽.地球的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的運(yùn)用能力教學(xué)重點：1、行星繞太陽的運(yùn)動的向心力是由萬有引力提供的。2、會用已知條件求中心天體的質(zhì)量。教學(xué)難點：根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。教學(xué)過程：導(dǎo)入新課，板書課題萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運(yùn)動的規(guī)律和天體運(yùn)動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學(xué)文化發(fā)展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。這節(jié)課我們就共同來學(xué)習(xí)萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。二、出示目標(biāo)，明確任務(wù)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)動學(xué)知識分析具體問題的方法三、學(xué)生自學(xué)，獨立思考認(rèn)真閱讀課本P55-P58內(nèi)容，標(biāo)記出知識點，找出自己的疑惑點限時三分鐘四、自學(xué)指導(dǎo)，緊扣教材（限時五分鐘）1.自學(xué)課本第55頁“稱量”地球的質(zhì)量部分，回答一下問題：（1）推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式?（2）根據(jù)已知的數(shù)據(jù)，計算出地球的質(zhì)量2.自學(xué)課本56頁計算天體的質(zhì)量部分，回答一下問題：（1）應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么?（2）求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么?（3）要計算的天體屬于中心天體還是環(huán)繞天體？3.應(yīng)用天體運(yùn)動的動力學(xué)方程——萬有引力充當(dāng)向心力求出的天體質(zhì)量有幾種表達(dá)式?各是什么?各有什么特點?五、自學(xué)展示，精講點撥1.（1）由G=mg可得地球質(zhì)量M＝．（2）設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。kg2.（1）應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動情況，求出其向心力，然后根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力，進(jìn)而列方程求解.（2）從前面的學(xué)習(xí)知道，天體之間存在著相互作用的萬有引力，而行星（或衛(wèi)星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運(yùn)動，而物體做圓周運(yùn)動時合力充當(dāng)向心力，故對于天體所做的圓周運(yùn)動的動力學(xué)方程只能是萬有引力充當(dāng)向心力，這也是求解中心天體質(zhì)量時列方程的根源所在.（3）在應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時，只能求解中心天體的質(zhì)量，而不能求解環(huán)繞天體的質(zhì)量。3.應(yīng)用天體運(yùn)動的動力學(xué)方程——萬有引力充當(dāng)向心力，結(jié)合圓周運(yùn)動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即（1）F引=G=F心=ma心=m.即：G ①（2）F引=G=F心=ma心=mω2r即：G=mω2·r ②（3）F引=G=F心=ma心=m即：G=m ③從上述動力學(xué)方程的三種表述中，可得到相應(yīng)的天體質(zhì)量的三種表達(dá)形式：（1）M=v2r/G.（2）M=ω2r3/G.（3）M=4π2r3/GT2.上述三種表達(dá)式分別對應(yīng)在已知環(huán)繞天體的線速度v，角速度ω，周期T時求解中心天體質(zhì)量的方法.以上各式中M表示中心天體質(zhì)量，m表示環(huán)繞天體質(zhì)量，r表示兩天體間距離，G表示引力常量.六、課堂小結(jié)，構(gòu)建思維導(dǎo)圖