山东省威海二中高中物理13《万有引力与航天》万有引力理论的成就导学案新人教版必修2

总课题 课题

第六章 万有引力与航天 第四节 万有引力理论的成就
1、了解万有引力定律在天文学上的应用 2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度

总课时 课型

第 4 课时 新授课

学 习 目 标

3、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法

通过求解太阳.地球的质量,培养学生理论联系实际的运用能力

通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程,使学生懂得理论来源于实践,反过 来又可以指导实践的辨证唯物主义观点 学习 重点 学习 难点 学法 指导 教学 准备 教学 设想 1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。 2、会用已知条件求中心天体的质量。 根据已有条件求中心天体的质量。 自主阅读、合作探究、精讲精练、

知识回顾→合作探究→突出重点,突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提 升 教 学 过 程 师 任务一 生 互 动 补充内容或错题订正 知识回顾

1、请同学们回顾前面所学匀速圆周运动的知识,然后写出向心加速度的三 种表达形式? 2、上节我们学习了万有引力定律的有关知识,现在请同学们回忆一下, 万有引力定律的内容及公式是什么?公式中的 G 又是什么?G 的测定有何 重要意义?

任务二 合作探究 (认真阅读教材,回答下列问题) 一、 “科学真实迷人” 引导:求天体质量的方法一:是根据重力加速度求天体质量,即引力=重力 2 mg=GMm/R 1、推导出地球质量的表达式,说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是

“称量地球的重量”?

2、设地面附近的重力加速度 g=9.8m/s ,地球半径 R =6.4×10 m,引力常 -11 2 2 量 G=6.67×10 Nm /kg ,试估算地球的质量。 (写出解题过程。 )

2

6

二、计算天体的质量 (学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容,同时考虑下列问题) 引导:求天体质量的方法二:是根据天体的圆周运动,即其向心力由万有 引力提供, 1、应用万有引力定律求解中心天体质量的基本思路是什么?

2、根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?

3、 应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求出的天体质量有 几种表达式?各是什么?各有什么特点?

4、应用此方法能否求出环绕天体的质量?为什么?

例题:把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动,平均半径为 1.5×10 m, -11 2 2 已知引力常量为:G=6.67×10 N·m /kg ,则可估算出太阳的质量大约是 多少千克?(结果取一位有效数字,写出规范解答过程)

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三、发现未知天体 (请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容,考虑以下问题) 1、应用万有引力定律除可估算天体质量外,还可以在天文学上有何应用?

2、应用万有引力定律发现了哪些行星? 3、怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?发表你的看法。 (交流讨论)

任务三 达标提升 1.地球公转的轨道半径是 R1,周期是 T1,月球绕地球运转的轨道半径是 R2,周期是 T2,则太阳质量与地球质量之比是 A. ( D. )

R13T12 3 2 R2 T2

B.

R13T22 3 2 R2 T1

C.

R12T22 2 2 R2 T1

R12T13 2 3 R2 T2

2.把太阳系各行星的轨迹近似的看作匀速圆周运动,则离太阳越远的行 星,写列说法错误的是( A.周期越小 ) C.角速度越小 D.加速度越小

B.线速度越小

3.一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的 4 倍,则 这颗小行星运转的周期是( A.4 年 B.6 年 ) C.8 年 ) 8/9 年

4.下面说法错误的是(

A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 C.天王星的运动轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道,其原因是 由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用 D.冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 5、 (多项选择) 利用下列哪组数据,可以计算出地球的质量(已知引力 常量 G) ( )

A. 已知地球的半径 R 和地面的重力加速度 g B. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 r 和线速度 v C. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径 r 和周期 T

D. 以上说法都不正确 6、设地球表面重力加速度为 g0,物体在距离地心 4R(R 是地球的半径)处, 由于地球的作用而产生的加速度为 g,则 g/g0 为( ) A.1 B.1/9 C.1/4 D. 1/16

7.假设火星和地球都是球体,火星质量 M 火和地球质量 M 地之比为 M 火/M 地 =p,火星半径 R 火和地球半径 R 地之比为 R 火/R 地=q,那么火星表面处的 重力加速度 g 火和地球表面处的重力加速度 g 地之比 g 火/g 地等于( ) A.p/q
2

B.pq

2

C.p/q

D.pq

8.通过天文观测到某行星的一个卫星运动的周期为 T,轨道半径为 r,若 把卫星的运动近似看成匀速圆周运动,试求出该行星的质量.


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