dwj6.4《萬有引力理論的成就》.ppt

6.4萬有引力理論 的成就,教學目標,1知識與技能： (1)了解地球表面物體的萬有引力兩個分力的大小關系，計算地球質量； (2)行星繞恒星運動、衛(wèi)星的運動的共同點：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運動的向心力，會用萬有引力定律計算天體的質量； (3)了解萬有引力定律在天文學上有重要應用。 2過程與方法： (1)培養(yǎng)學生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到事物的主要因素和次要因素的一般過程和方法； (2)培養(yǎng)學生根據(jù)事件的之間相似性采取類比方法分析新問題的能力與方法； (3)培養(yǎng)學生歸納總結建立模型的能力與方法。,3情感態(tài)度與價值觀： (1)培養(yǎng)學生認真嚴禁的科學態(tài)度和大膽探究的心理品質； (2)體會物理學規(guī)律的簡潔性和普適性，領略物理學的優(yōu)美。 1教學重點及其教學策略： 重點：地球質量的計算、太陽等中心天體質量的計算 教學策略：通過數(shù)據(jù)分析、類比思維、歸納總結建立模型來加深理解。 2教學難點及其教學策略： 難點：根據(jù)已有條件求中心天體的質量 教學策略：通過類比思維、歸納總結建立模型來加深理解。 教學方法 探究、講授、討論、練習,萬有引力理論的成就,一.測量天體的質量,1.測量地球的質量,思考： （1）根據(jù)所學的知識你能解釋為什么可以不考慮地球自轉的影響？ （2）測量地球質量運用了處理天體運動問題的那種思路？,F引,F向,G,F引,G,F向,四.應用一天體質量的計算,方法一. 已知天體的球體半徑R和球體表面重力加速度g.求天體的質量,基本思路,2.測量太陽的質量,九大行星圍繞太陽運動，太陽為中心天體。 思考： （1）行星做圓周運動的向心力是什么？ （2）是否需要考慮九大行星之間的萬有引力？,如果設中心天體質量為M，行星質量為m，已知行星圍繞太陽轉動的軌道半徑為r，即行星到太陽的距離及公轉周期T。 我們如何利用這些條件來測量太陽的質量呢?是處理天體運動問題的那種思路？,2.測量太陽的質量,四.應用一天體質量的計算,基本思路,牢記,計算的是中心天體的質量，不能計算 環(huán)繞天體的質量。,反思： （1）不同行星與太陽的距離r和圍繞太陽公轉的周期T都是各不相同的，但是不同行星的r，T計算出來的太陽質量必須是一樣的！上面的公式能否保證這一點？,反思：,（2）我們類比太陽，能不能通過月亮或地球衛(wèi)星來計算出地球的質量呢？即通過行星的衛(wèi)星計算出行星的質量呢？是否需要知道衛(wèi)星的質量呢？,（3）知道天體質量，能求天體密度嗎？,四.應用二天體密度的計算,四.應用二天體密度的計算,結論：,如果知道衛(wèi)星圍繞行星運動的周期和衛(wèi)星與行星之間的 距離，同樣可以算出行星的質量或密度 。,請閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”，回到如下問題：,問題1：筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星是哪一顆行星？ 問題2：人們用類似的方法又發(fā)現(xiàn)了哪顆星？,二：發(fā)現(xiàn)未知天體,背景： 1781年由英國物理學家威廉赫歇 爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但人們觀測到的天王星 的運行軌跡與萬有引力定律推測的結果 有一些誤差,發(fā)現(xiàn)未知天體,海王星的軌道由英 國的劍橋大學的學 生亞當斯和法國年 輕的天文愛好者勒 維耶各自獨立計算 出來。1846年9月 23日晚，由德國的 伽勒在勒維耶預言 的位置附近發(fā)現(xiàn)了 這顆行星,人們稱其 為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的 行星” 。,發(fā)現(xiàn)未知天體,當時有兩個青年英國的亞當 斯和法國的勒威耶在互不知曉的情況 下分別進行了整整兩年的工作。1845 年亞當斯先算出結果，但格林尼治天 文臺卻把他的論文束之高閣。1846年 9月18日，勒威耶把結果寄到了柏林， 卻受到了重視。柏林天文臺的伽勒于 1846年9月23日晚就進行了搜索，并 且在離勒威耶預報位置不遠的地方發(fā) 現(xiàn)了這顆新行星。 海王星的發(fā)現(xiàn)使哥 白尼學說和牛頓力學得到了最好的證明。,科學史上的一段佳話,發(fā)現(xiàn)未知天體,海王星發(fā)現(xiàn)之后，人們發(fā)現(xiàn)它的軌道也與理 論計算的不一致于是幾位學者用亞當斯和勒維列 的方法預言另一顆新星的存在 在預言提出之后，1930年3月14日，湯博發(fā)現(xiàn) 了這顆新星冥王星,發(fā)現(xiàn)未知天體,總結：,萬有引力理論的成就： 一.測量天體的質量或密度 二：發(fā)現(xiàn)未知天體,強化訓練：,1：利用下列哪組數(shù)據(jù)可以舉算出地球的質量（ ） A:已知地球的半徑R和地球表面的重力加速度g B:已知衛(wèi)星圍繞地球運動的軌道半徑r和周期T C:已知衛(wèi)星圍繞地球運動的軌道半徑r和線速度V D:已知衛(wèi)星圍繞地球運動的線速度V和周期T,ABCD,強化訓練：,2.一宇航員為了估測一星球的質量，他在該星球的表面做自由落體實驗：讓小球在離地面h高處自由下落，他測出經時間t小球落地，又已知該星球的半徑為R，試估算該星球的質量。,2hR2/Gt2,例3、宇航員站在一個星球表面上的某高 處h自由釋放一小球，經過時間t落 地，該星球的半徑為R，你能求解 出該星球的質量嗎？,牢記,不同星球表面的力學規(guī)律相同，只是重力 加速度g不同，在解決其他星球表面上的 力學問題時，若要用到重力加速度應該是 該星球的重力加速度，如：豎直上拋運動、 平拋運動、豎直平面內的圓周運動，都要 用該星球的重力加速度。,強化訓練：,3.地球表面處重力加速度g取10m/s2，地球的半徑R取6400km，引力常數(shù)G為6.6710-11Nm2/kg2,由上述條件，可推得地球平均密度 得表達式是 把上述數(shù)據(jù)代入，可算得其值為 kg/m3,56103,思考討論,1.2020年我們班的某同學駕駛著神州號宇宙飛船飛近某一不知名的行星,并進入靠近該行星表面的圓形軌道運