萬有引力的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計

1、歡迎下載學(xué)習(xí)好資料萬有引力定律的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計08級物理教育武琳教學(xué)目標(biāo)：知識與技能：1、會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量，了解稱量地球質(zhì)量、計算太陽質(zhì)量的基本思路。2、了解可以利用萬有引力定律對未知天體進行預(yù)測。2、知道三個宇宙速度的含義和數(shù)值，會推導(dǎo)第一宇宙速度。4、分析人造衛(wèi)星的運動規(guī)律，并能用所學(xué)知識求解衛(wèi)星基本問題。過程與方法：1、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、探索能力；2、培養(yǎng)學(xué)生在處理實際問題時，如何構(gòu)建物理模型的能力3、學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法培養(yǎng)學(xué)生歸納、分析和推導(dǎo)及合理表達能力。情感態(tài)度與價值觀：通過介紹世界及我國航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)，熱愛科學(xué)的激情，增強民族 自信心和自豪感。教學(xué)重

2、點：1、會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。2、會推導(dǎo)第一宇宙速度。3、分析人造衛(wèi)星的運動規(guī)律，并能用所學(xué)知識求解衛(wèi)星基本問題。教學(xué)難點：分析人造衛(wèi)星的運動規(guī)律，并能用所學(xué)知識求解衛(wèi)星基本問題。教學(xué)方式：演示、講授、合作交流教學(xué)手段：多媒體、課件教學(xué)過程設(shè)計：1、 新課導(dǎo)入：以提問的方式回顧上節(jié)課所學(xué)的知識（萬有引力定律的內(nèi)容，方向，表達式），引導(dǎo)學(xué)生思考行星在圍繞中心天體做勻速圓周運動時，所受的向心力有誰來提供 （萬有引力定律），得出萬有引力和向心力相等的公式，由此點出這個公式是我們研究天體運動的核 心，我們科研工作者也根據(jù)這個公式取得的了不起的成就。通過課件展示對天體的研究成果， 以此激發(fā)學(xué)生

3、的學(xué)習(xí)興趣！ 進而引出今天的新課內(nèi)容。歡迎下載學(xué)習(xí)好資料2、 講授新課1、測量天體的質(zhì)量和密度 先引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用萬有引力定律測出地球的質(zhì)量。方法一：月球圍繞地球做勻速圓周運動，我們知道萬有引力提供向心力。 即："72Mm v22n 22G-2=m=mro =mr( ) =mr(2nf)r2rT對于我們，月球的周期及地月之間的距離是容易測量的，所以選擇公式Mm-2-r2 22= mr()42r3、 M M 3M2通過公式計算的GV 4_r3 GT3方法二：引導(dǎo)學(xué)生思考還可以用其他方法測量。在地球附近的物體受到的重力與物體所受日mMmg = G y-到的萬有引力相等。得：，有此種方

4、法測出地球的質(zhì)量和密度。引導(dǎo)學(xué)生，既然地球的質(zhì)量可以測量，其他天體的質(zhì)量也可以測量。并總結(jié)方法。=m中 r =GT2 M3 r3GT2R3例題：把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看作是勻速圓周運動,軌道半徑約為量G=6.67X 10 11 N m2/kg2 ,則可估算出太陽的質(zhì)量約為1.5X 1011km,已知引力常kg。解】地球繞太陽運轉(zhuǎn)周期 ：T=365的向心力由萬有引力提供X 24X 60X 60=3.15 X 107s,地球繞太陽做勻速圓周運動GMmmr(巧2rT4 2r3GT2211 34 3.14(1.5 10 )o.Il-2 10 kg6.67 10(3.2 107)22、預(yù)測未知天體學(xué)生通過閱讀

5、課本，簡單介紹。3、人造地球衛(wèi)星和宇宙速度學(xué)習(xí)好資料歡迎下載引導(dǎo)學(xué)生思考地面上的物體滿足怎樣的條件才能成為地球衛(wèi)星。介紹最早對衛(wèi)星研究的是牛頓， 并簡單介紹牛頓的猜想， 在相同的高度物體做平拋運動， 速 度越大，水平方向位移越大。當(dāng)初速度達到一定速度事， 物體圍繞地球做勻速圓周運動。 （同 時播放動畫）。引導(dǎo)學(xué)生思考，此時物體作圓周運動的向心力由萬有引力提供，得:m'mv2Gm'G 2- - m V*i =；r r. r=Gm_ = 6.67 101 5.89 1024一 ' R 一' 6.37 106m/ s = 7.9km/ s點出該速度就是宇宙第一速度，及

6、物體速度達到第一宇宙速度時，可成為地球的衛(wèi)星。進一步認(rèn)識人造衛(wèi)星：提問：我們可以用那些物理量描述人造衛(wèi)星的運動規(guī)律。（角速度、線速度、周期）這些物理量與衛(wèi)星運動軌道半徑有什么關(guān)系呢？引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)，行星運動過程中，萬有引力提供向心力。即：2-Mm vG 2= mrrGMm22- 二 mr a r2GMm4兀 二 mr 2-r 2rT通過以上關(guān)系由學(xué)生自己總結(jié)關(guān)系【例題】人造衛(wèi)星的天線偶然折斷，天線將做:A.自由落體運動B.平拋運動C.遠離地球飛向太空D.繼續(xù)和衛(wèi)星一起沿軌道運轉(zhuǎn)介紹宇宙速度：第一宇宙速度：解釋第一宇宙速度一一人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度與最大運行速度發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射火

7、箭的初速度。假若衛(wèi)星發(fā)射后不再補充能量，那么要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，其發(fā)射速度就不能小于第一宇宙速度。運行速度指衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面歡迎下載學(xué)習(xí)好資料飛行時，運行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時，運行速度小 于第一宇宙速度。第二宇宙速度：使物體掙脫地球束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為“脫離速度”V2=11.2km/s第三宇宙速度：使物體掙脫太陽的引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱為“逃逸速度”。V3=16.7km/s牛畫瑾也最后通過圖片形象展示:介紹同步衛(wèi)星：簡單介紹什么是同步衛(wèi)星， 即：這種衛(wèi)星繞地球運動的角速度與

8、地球自轉(zhuǎn)的速度相同， 所 以從地面上看，它總在某地的正上方，因此叫同步衛(wèi)星。 這種衛(wèi)星一般用于通訊， 又叫同步 通訊衛(wèi)星。參照圖片通過觀查圖片提問：同步衛(wèi)星的特點。1、同步衛(wèi)星與地面相對靜止，與地球自轉(zhuǎn)同步，周期為24h。2、同步衛(wèi)星運行方向與地球自轉(zhuǎn)的方向相同。3、同步衛(wèi)星定點在赤道上方，離地的高度、運行的速率是唯一確定 的。提問：能否發(fā)射一顆定點在諸城正上方的同步衛(wèi)星？解釋：若在諸城上空上空真有一顆同步衛(wèi)星，那么這顆衛(wèi)星軌道平面的中心應(yīng)是地軸上的某點，而不是地心，其需要的向心力也指向這一點。而地球所能夠提供的引力只能指向地心，學(xué)習(xí)好資料歡迎下載所以北緯或南緯某地上空是不可能有同步衛(wèi)星的。的，如何計算呢?思考與討論、設(shè)疑：同步衛(wèi)星的線速度與高度是(R h)2二m-