廣東省揭陽(yáng)市高中物理 第六章 萬(wàn)有引力與航天 6.4 萬(wàn)有引力定律的理論成就（2）教案 新人教版必修2

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精6。4萬(wàn)有引力理論的成就（2）教學(xué)目標(biāo)（一)知識(shí)與技能1、在不同情況下萬(wàn)有引力的計(jì)算2、會(huì)用萬(wàn)有引力定律解決實(shí)際問題.3、運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問題。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用難點(diǎn):用萬(wàn)有引力定律解決實(shí)際問題教具準(zhǔn)備多媒體課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程與教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法、教學(xué)手段與學(xué)法、學(xué)情萬(wàn)有引力定律揭示了自然界中物體間普遍存在的一種基本相互作用規(guī)律和行星運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)原因，并且把地上的運(yùn)動(dòng)和天上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái).萬(wàn)有引力定律的具體應(yīng)用有：發(fā)現(xiàn)新的天體,測(cè)天體質(zhì)量，計(jì)算天體密度，研究天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，同時(shí)也是現(xiàn)代空間技術(shù)的理論基礎(chǔ).這一部分內(nèi)容公

2、式變化多，各種關(guān)系復(fù)雜,是高考的熱點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。在復(fù)習(xí)過程中,要深刻理解萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容和應(yīng)用，重點(diǎn)是要弄清以下幾個(gè)問題。（一）不同公式和問題中的含義不同：例1 如圖1所示,兩個(gè)靠得很近的恒星稱為雙星,這兩顆星必須各以一定速度繞某一中心轉(zhuǎn)動(dòng)才不至于因萬(wàn)有引力而吸引在一起，已知雙星的質(zhì)量分別為和,相距為,萬(wàn)有引力常量為g，求：（1)雙星轉(zhuǎn)動(dòng)的中心位置；（2)轉(zhuǎn)動(dòng)周期。圖1【解析】：（1）設(shè)雙星轉(zhuǎn)動(dòng)的中心位置o距離為，與兩恒星中心的距離不同解得（2)在求第二問時(shí)更應(yīng)注意距離和半徑的區(qū)別，對(duì)恒星，由得轉(zhuǎn)動(dòng)周期為（二）自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的區(qū)別:自轉(zhuǎn)周期是天體繞自身某軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間，公轉(zhuǎn)周期

3、是衛(wèi)星繞某一中心做圓周運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間。這兩個(gè)周期一般情況下并不相等，如地球自轉(zhuǎn)周期為24小時(shí)，公轉(zhuǎn)周期為365天。但也有特殊情況,如月球的自轉(zhuǎn)周期等于公轉(zhuǎn)周期，所以它總是以相同的一面朝向地球。例3 已知光從太陽(yáng)射到地球需時(shí)間，地球同步衛(wèi)星的高度為，地球的公轉(zhuǎn)周期為t，自轉(zhuǎn)周期為。地球半徑為r。試推導(dǎo)太陽(yáng)和地球的質(zhì)量的表達(dá)式.【解析】：設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為m1，地球質(zhì)量為m2，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為，則地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌道半徑為，則,而（為光速）所以地球同步衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),則所以（三)衛(wèi)星運(yùn)行中受力和軌道問題：人造衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，只考慮地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力，不考慮其他天體(如太陽(yáng)、火星等）

4、對(duì)它的萬(wàn)有引力。人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí)的軌道圓心必須與地心重合，而且衛(wèi)星在軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力剛好等于衛(wèi)星的向心力.例7 可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道（ ）a. 與地球表面上某一緯度（非赤道）是共面同心圓b。 與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面同心圓c。 與地球表面上的赤道線是共面同心圓，且衛(wèi)星相對(duì)地球表面是靜止的d。 與地球表面上的赤道線是共面同心圓，且衛(wèi)星相對(duì)地球表面是運(yùn)動(dòng)的【解析】：人造地球衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力來(lái)提供,這個(gè)引力的方向是指向地心的，所以衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的圓周的圓心一定要在地心上，因此其圓軌道與地球表面上某一緯度(非赤道）是

5、共面同心圓是不可能的，故a選項(xiàng)錯(cuò)誤,d選項(xiàng)正確;由于地球表面的經(jīng)度是隨著地球的自轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)的,而衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌道是固定的，所以b選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的；c選項(xiàng)描述的是地球同步衛(wèi)星,軌道半徑是確定值，相對(duì)地球是靜止的,故本題正確的答案是cd?！军c(diǎn)評(píng)】：在天體運(yùn)行中，無(wú)論是近地衛(wèi)星還是同步衛(wèi)星，做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力都是由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力來(lái)提供的，這一點(diǎn)必須明確。（四）同步衛(wèi)星和一般衛(wèi)星的區(qū)別：任何一顆地球衛(wèi)星的軌道平面都必須通過地心，由萬(wàn)有引力提供向心力，其高度、速度、周期一一對(duì)應(yīng).地球同步衛(wèi)星相對(duì)于地面靜止，和地球自轉(zhuǎn)具有相同的周期,為24小時(shí)。它只能位于赤道上方處，線速度為.一般衛(wèi)星的軌道是任意的,周期、

6、線速度可以比同步衛(wèi)星的大，也可比同步衛(wèi)星的小，線速度最大值為，最小周期大約84min（近地衛(wèi)星）.例4 同步衛(wèi)星離地心距離為，運(yùn)行速度為，加速度為，地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為，第一宇宙速度為，地球半徑為r，則（ ） a. b。 c。 d。 【解析】：同步衛(wèi)星和赤道上的物體的角速度相等,據(jù)知;第一宇宙速度是衛(wèi)星貼近地面繞行時(shí)的速度，即近地衛(wèi)星的速度，近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都滿足，所以。本題答案為a、d。本例涉及三個(gè)物體:同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、地球赤道上的物體。同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體的周期都等于地球自轉(zhuǎn)的周期，而不等于近地衛(wèi)星的周期；近地衛(wèi)星與地球赤道上的物體的運(yùn)動(dòng)半徑都等于地球半徑,而不等于同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)半徑;三者的線速度各不相同。提出萬(wàn)有引力定律在運(yùn)用上的難度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不同問題的總結(jié)加強(qiáng)學(xué)生認(rèn)識(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考板書1. 萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容和公式宇宙間的一切物體都是相互吸引的,兩個(gè)物體間的引力的大小,跟它們的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比.公式：,其中g(shù)6。671011n。m2/kg2,叫萬(wàn)有引力常量。適用條件：公式適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用。當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn).均勻球體可視為質(zhì)點(diǎn),r是兩球心間的距離。教學(xué)反思