物理ⅱ人教新課件6.4萬(wàn)有引力理論的成就教案

1、物理 ii 人教新課件 6.4 萬(wàn)有引力理論的成就教案學(xué)習(xí)目標(biāo) 課標(biāo)要求1了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。2 會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。3 理解并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路和方法。 重、難點(diǎn)1.行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的。2 會(huì)用已知條件求中心天體的質(zhì)量。 鞏固基礎(chǔ)1. 第一個(gè)“稱量地球質(zhì)量”的科學(xué)家是（）A. 牛頓 B.開(kāi)普勒 C.卡文迪許 D.愛(ài)因斯坦2. 物體在月球表面的重力加速度是在地球表面的重力加速度的A.地球的半徑是月球半徑的 6 倍B.地球的質(zhì)量是月球質(zhì)量的 6 倍C.月球吸引地球的力是地球吸引月球的力的 16D. 物體在月球表面的重力是其在地球

2、表面的重力的63. 某行星的一顆衛(wèi)星在半徑為r 的圓軌道上繞行星運(yùn)行，運(yùn)行的周期是T。已知引力常量為G 這個(gè)行星的質(zhì)量 M_4. 已知地球表面的重力加速度為g,引力常量為 G,地球半徑為 R,則地球質(zhì)量 M _5.已知地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑約為1.5X1011m 公轉(zhuǎn)周期約為 3.2X107s，萬(wàn)有引力常量 G=6.67X10-11Nm1 2/kg2,則可估算太陽(yáng)質(zhì)量為 _kg （結(jié)果保留一位有效數(shù)字）6. 一艘宇宙飛船飛近某一個(gè)不知名的行星，并進(jìn)入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員進(jìn)行 預(yù)定的考察工作，宇航員能不能僅用一只電子表通過(guò)測(cè)定時(shí)間來(lái)測(cè)定該行星的密度？說(shuō)明理 由

3、.已知萬(wàn)有引力常量 G7.已知萬(wàn)有引力常量G,地球半徑R月球中心與地球中心間距離r，同步衛(wèi)星距地面的高 度 h,月球繞地球的運(yùn)轉(zhuǎn)周期 ,地球自轉(zhuǎn)周期 匚,地球表面的重力加速度 g。某同學(xué)根據(jù)以 上條件，提出一種估算地球質(zhì)量M的方法：1請(qǐng)判斷上面的結(jié)果是否正確，并說(shuō)明理由。如不正確，請(qǐng)給出正確的解法和結(jié)果。2請(qǐng)根據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質(zhì)量的方法，并解得結(jié)果。1/6，這說(shuō)明了（）同步衛(wèi)星繞地心做圓周運(yùn)動(dòng),同步衛(wèi)星的周期為T(mén), T=T2,由牛頓第二定律與萬(wàn)有引力定律侍Mm ,2二“J得G二m（=）hMhT提升能力8為了估算一個(gè)天體的質(zhì)量，需要知道繞該天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的另一小星球的條件是 (

4、)A. 質(zhì)量和運(yùn)轉(zhuǎn)周期B. 運(yùn)轉(zhuǎn)周期和軌道半徑C. 軌道半徑和環(huán)繞線速度D. 環(huán)繞速度和質(zhì)量9 某恒星有一顆行星，它繞該恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期是T,恒星的半徑為 R,行星高度為 h，萬(wàn)有引力常量為G則該恒星的平均密度為 _ .10.宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、 由兩顆靠得很近的恒星 組成的雙星系統(tǒng)。 兩顆星 必 須各自以一定的速率繞它們連線上的某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)， 才不至于由于萬(wàn)有引力的作用而將它們吸 引到一起.已知這兩顆恒星的質(zhì)量分別為m、m,相距L,求這兩顆恒星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期.(引力常量為G)感悟經(jīng)典“天宮一號(hào)”與物理中國(guó)首個(gè)目標(biāo)飛行器 “天宮一號(hào)” 于北京時(shí)間 2017 年 9 月 29 日

5、從甘肅酒泉衛(wèi)星 發(fā)射中心發(fā)射升空,與之相關(guān)的某些物理問(wèn)題分析如下：1. “天宮一號(hào)”飛船在太空遨游,它是否受力的作用,為什么 ?答案： 飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng), 此時(shí)飛船受地球引力提供向心力, 但在飛船這個(gè)非慣 性系中,感覺(jué)似乎不受力,就像在自由落體的電梯里,里面的人感覺(jué)失重一樣2. “神舟”飛船升空后,會(huì)及時(shí)展開(kāi)太陽(yáng)能電池板,太陽(yáng)能電池就開(kāi)始為飛船提供“源動(dòng) 力”。人們把太陽(yáng)能電池稱為“載人飛船系統(tǒng)動(dòng)力之源”。 以下關(guān)于太陽(yáng)能電池的作用及飛 船動(dòng)力的說(shuō)法,正確的選項(xiàng)是： ()A、太陽(yáng)能電池提供的電能供飛船系統(tǒng)的各種電器用電，如通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等；B 太陽(yáng)能電池提供的電能主要用來(lái)為

6、飛船的運(yùn)行提供動(dòng)力，如變軌、姿態(tài)調(diào)整等；C 飛船的變軌、姿態(tài)調(diào)整等要靠發(fā)動(dòng)機(jī)，即火箭提供動(dòng)力；D 太陽(yáng)能電池是把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置答案： ACD3. 在飛船的實(shí)驗(yàn)室里,仍然能夠使用的儀器是( )A 密度計(jì) B 酒精溫度計(jì) C 天平 D 水銀氣壓計(jì) 答案： B4. “神八”進(jìn)入軌道后它的運(yùn)行速度是不是要大于第一宇宙速度,加速行駛才能追上 “天宮”？ 答案：不是?！吧癜恕弊飞稀疤鞂m一號(hào)” 主要是靠二者的高度不一樣， “天宮一號(hào)” 稍高一些， 根據(jù)GT22“高空低速大周期”可知， “神八”快一些，所以能追上“天宮一號(hào)” 。5. “天宮一號(hào)”為什么要降低軌道？答案：“天宮一號(hào)”的測(cè)試軌道為 3

7、50km，與“神八”對(duì)接時(shí)軌道高度為 343km。因?yàn)楦咭?點(diǎn)的大氣密度就小了，這樣使它的衰減就小了，每轉(zhuǎn)一圈軌道都要降低，這叫軌道衰減（大氣阻力） 。 所以如果沒(méi)有任務(wù)的話就把它放高一點(diǎn)，這樣高度衰減的就比較慢，這樣節(jié)省推進(jìn)劑。 如果 現(xiàn)在就維持在將來(lái)要對(duì)接的 343 公里以上， 就得不斷的給它加推力、 加速爬 高。6. 衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程中涉及的問(wèn)題軌道傾角： 航天器繞地球運(yùn)行的軌道平面與地球赤道平面之間的夾角按軌道傾角可將衛(wèi)星運(yùn)行軌道分為四類：1順行軌道：特征是軌道傾角小于90，在這種軌道上的衛(wèi)星，絕大多數(shù)離地面較近，高度僅為數(shù)百公里， 故又稱為近地軌道 我國(guó)地處北半球，要把衛(wèi)星送入這種軌道

8、，運(yùn)載火 箭要朝東南方向發(fā)射， 這樣能充分利用地球自西向東旋轉(zhuǎn)的部分速度， 從而可以節(jié)約發(fā)射能 量，我國(guó)的 神舟 號(hào)試驗(yàn)飛船都是采用這種軌道發(fā)射的；2逆行軌道：特征是軌道傾角大于90，欲將衛(wèi)星送入這種軌道運(yùn)行，運(yùn)載火箭需要朝西南方向發(fā)射 不僅無(wú)法利用地球自轉(zhuǎn)的部分速度， 而且還要付出額外能量克服地球自轉(zhuǎn)部 分的速度 即逆著地球的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)射耗能較多， 因此除了太陽(yáng)同步軌道外， 一般不采用這 種軌道發(fā)射；3赤道軌道：特征是軌道傾角為0，衛(wèi)星在赤道上空運(yùn)行.這種軌道有無(wú)數(shù)條， 但其中有一條相對(duì)地球靜止的軌道， 即地球同步衛(wèi)星軌道 . 計(jì)算可知當(dāng)衛(wèi)星在赤道上空 35786 公里 高處自西向東運(yùn)行一周

9、約為 24 小時(shí)，即衛(wèi)星相對(duì)地表靜止。從地球上看，衛(wèi)星猶如固定在 赤道上空某一點(diǎn)隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)在同步衛(wèi)星軌道上均勻分布 3 顆通信衛(wèi)星即可以進(jìn)行全球 通信的科學(xué)設(shè)想早已實(shí)現(xiàn)世界上主要的通信衛(wèi)星都分布在這條軌道上；4極地軌道：特點(diǎn)是軌道傾角恰好等于90,它因衛(wèi)星過(guò)南北兩極而得名，在這種軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星可以飛經(jīng)地球上任何地區(qū)的上空6.解答：能測(cè)定該行星的密度設(shè)該行星的半徑為 R,行星和宇航員的質(zhì)量分別為 宇航員受到該行星的萬(wàn)有引力提供他的向心力，G啤二mU)2RR2T7由得:(2 )方法一：月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，得Mm2n 2，得第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就答案：1.C2.D 3.MGT24二2r3 4.25. 2X1030M空GM m,秒表測(cè)定轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為 T, 由牛頓第二定律有：設(shè)該行星的密度為，有:7.( 1)上面結(jié)果是錯(cuò)誤的,由牛頓第二定律與萬(wàn)有引力定律得地球的半徑R 在計(jì)算過(guò)程中不能忽略, 正確解法和結(jié)果:mMG2(R h)2m(|)2(R.h)，得M4二2(R h)3GT22由牛頓第二定律與萬(wàn)有引力定律得4二2r3GT：Gr=mr( )M 二rT方法二：在地面重力近似等于萬(wàn)有引力，有Mm - mg得M=GgR28.BC9.3、3