第三章萬有引力定律

1、第三章 萬有引力定律第一節(jié) 萬有引力定律教學(xué)目標(biāo)【知識和技能】 (1)了解人類對天體運(yùn)動探索的發(fā)展歷程(2)了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程(3)知道萬有引力定律(4)知道引力常數(shù)的大小和意義【過程和方法】(1)查閱資料，了解“地心說”與“日心說”模型提出的歷史背景(2)了解“地心說”與“日心說”模型建立的依據(jù)，認(rèn)識物理模型在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用(3)通過對“地心說”與“日心說”爭論的評述，提高交流、合作能力(4)以科學(xué)探究的方式，了解牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的【情感、態(tài)度和價(jià)值觀】 (1)由人類對天體運(yùn)動的探索過程，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度(2)讓學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)的想像力建立在對

2、事物長期深入的思考基礎(chǔ)之上牛頓萬有引力定律的提出，除科學(xué)的想像力外，更離不開對物體間作用力的長期深入的思考。 (3)樹立把物理事實(shí)作為證據(jù)的觀念，形成根據(jù)證據(jù)、邏輯和既有知識進(jìn)行科學(xué)解釋的思維方法教學(xué)重點(diǎn) 是以牛頓對“蘋果落地的思考”為主線展開討論，展現(xiàn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，讓學(xué)生領(lǐng)悟到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛，同時體驗(yàn)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂趣。教學(xué)難點(diǎn)是以牛頓對“蘋果落地的思考”為主線展開討論，展現(xiàn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，讓學(xué)生領(lǐng)悟到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛，同時體驗(yàn)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的樂趣。教學(xué)方法: 自主學(xué)習(xí)、討論與交流的方式教學(xué)過程一、天體究竟是做怎樣的運(yùn)動？1、日心說和地心說（1）在古代，人們根據(jù)日常的觀察和經(jīng)驗(yàn)，提出了“地心說

3、”讓學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，讓某個學(xué)習(xí)小組代表來講解（2）哥白尼的“日心說”及其重要意義讓學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，讓某個學(xué)習(xí)小組代表來講解2、開普勒三大定律： (1)開普勒第一定律(又叫橢圓軌道定律):所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點(diǎn)上。(2)開普勒第二定律(又叫面積定律):太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。(3)開普勒第三定律(叉叫周期定律):所有行星的橢圓軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 其中，R為橢圓軌道的半長軸，T為公轉(zhuǎn)周期，K是與行星無關(guān)的常量。二、 蘋果落地的思考:萬有引力定律的發(fā)現(xiàn) 1、天體為什么這樣運(yùn)動，科學(xué)家的猜

4、想與假設(shè) 結(jié)合課本P43圖3-1-4，讓學(xué)生閱讀后回答，并以此說明萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是許多科學(xué)家共同努力的結(jié)果。2、 對“蘋果落地”的思考，采用引導(dǎo)探究法，從圖3-1-5的思考開始，分為以下幾個層次：(1)不論是很高的蘋果樹還是很矮的蘋果樹，樹上的蘋果都會落地由此可知，即使蘋果樹長到月球那么高，蘋果照樣會落地那么，月球?yàn)楹尾宦涞啬?(2)蘋果樹上的蘋果相對地球靜止，因此會落到地面；若月球相對地球靜止，月球也將像蘋果一樣的落回地面月球在地面上空具有速度，沒有落回地面，同樣道理在月球處的蘋果若具有月球一樣的運(yùn)動速度，它也將像月球一樣不會落回地面能否假設(shè)月球和蘋果受到的是同一性質(zhì)的力呢？(3)由此可

5、推知重力、行星對其衛(wèi)星的引力、太陽對行星的引力可能是同一性質(zhì)的力那么，這個力又是多大呢?(4)最后要強(qiáng)調(diào)牛頓又經(jīng)過了許多年的思考和嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)以后，才正式提出了萬有引力定律.3、萬有引力定律 (1)內(nèi)容：略 (2)數(shù)學(xué)表達(dá)式： (3)引力常量：G=6.67×10-11N/m2/kg2.(4)適用條件：適用于兩個質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力大小的計(jì)算。對于質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的r就是它們球心之間的距離。（強(qiáng)調(diào)質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量分布均勻）(5)對萬有引力定律的理解： 萬有引力的普遍性：任何客觀存在的有質(zhì)量的物體之間都存在著相互吸引的力。 萬有引力的相互性：兩個物體相互吸引的力是一對作用力和反作用力，

6、它們大小相等，方向相反，分別作用于兩個物體上。讓同學(xué)做討論與交流，并讓學(xué)生發(fā)言。小結(jié)作業(yè)教后記第二節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用 課標(biāo)要求【知識和技能】1、會利用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。2、理解并能夠計(jì)算衛(wèi)星的環(huán)繞速度。3、知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義?！具^程和方法】1、了解萬有引力定律在探索宇宙奧秘中的重要作用，感受科學(xué)定律的巨大魅力。2、體會科學(xué)探索中，理論和實(shí)踐的關(guān)系。3、體驗(yàn)自然科學(xué)中的人文精神?！厩楦小B(tài)度和價(jià)值觀】培養(yǎng)學(xué)生對萬有引力定律的理解和利用有限的已知條件進(jìn)行近似計(jì)算的能力。教學(xué)重點(diǎn) 1、利用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量的思路和方法2、發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的科學(xué)案例3、計(jì)算環(huán)

7、繞速度的方法和意義4、第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義5、黃金代換教學(xué)難點(diǎn)1、天體質(zhì)量計(jì)算 2、環(huán)繞速度計(jì)算和理解教學(xué)方法 自主討論思考、推導(dǎo)、引導(dǎo)分析教學(xué)過程提出問題：若月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動，其周期為T，已知月球到地心距離為r，如何通過這些條件，應(yīng)用萬有引力定律計(jì)算地球質(zhì)量？（要求學(xué)生以討論小組為單位就此問題展開6分鐘討論，討論出結(jié)果后，提供計(jì)算基本思路、計(jì)算過程和結(jié)果、并總結(jié)萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量的方法，教師在教室巡回，找出兩個結(jié)果比較完整，討論思路清晰但計(jì)算過程略有不同的組，要求其對所討論的問題進(jìn)行回答。）投影：勻速圓周運(yùn)動，周期T、月球到地心距離r，求：地球質(zhì)量M教師總結(jié)兩組的

8、討論過程和結(jié)果，比較后，對所討論的問題得出一個更加完善的答案。板書演示，重現(xiàn)這一完整過程，并對問題的答案做出總結(jié)。要求各小組將這個結(jié)果和自己小組的結(jié)果進(jìn)行兩分鐘比較討論。（總用時約6分鐘）提出問題：利用這種方法，是否可以計(jì)算不帶衛(wèi)星的天體的質(zhì)量？為什么？學(xué)生回答，教師總結(jié)。講解例題（課本練習(xí)1）：已知地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的周期為365天，地球到太陽的距離為1.5×1011m，取G6.67×1011N·m2/km，求太陽的質(zhì)量。提問學(xué)生，將學(xué)生的思路地月系擴(kuò)展到太陽系。提問學(xué)生太陽系目前觀測到有多少顆行星？他們分別是哪些呢？學(xué)生回答后，投影出太陽系九大行星運(yùn)行圖

9、，并展示部分行星的照片。提出：引入美國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的可能的太陽系的第十顆行星，及海王星和冥王星發(fā)現(xiàn)的故事，要求學(xué)生就這些案例，聯(lián)系認(rèn)識宇宙范圍越大，所需探索時間越長這個事實(shí)，經(jīng)過三分鐘討論，談?wù)勛陨慝@得什么啟示。并鼓勵學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解更多的關(guān)于行星的知識，激發(fā)學(xué)生對這一問題的興趣，鼓勵學(xué)生利用已有條件，探索宇宙的奧秘。將課堂引回地月系，從地月系的環(huán)繞關(guān)系，引入地球衛(wèi)星。提問有關(guān)衛(wèi)星的一些問題。例如：衛(wèi)星發(fā)射速度、衛(wèi)星軌道形狀、衛(wèi)星運(yùn)行速度等等。講述衛(wèi)星的理論模型在牛頓年代已經(jīng)出現(xiàn)，并演示這一模型。讓學(xué)生接受環(huán)繞速度的概念。通過萬有引力定律和向心力公式聯(lián)系，解出地球附近的環(huán)繞速度的值，板書

10、這一題設(shè)和計(jì)算推理過程。提出問題：如果發(fā)射速度大于環(huán)繞速度會有什么結(jié)果？提醒學(xué)生結(jié)合衛(wèi)星的橢圓形軌道，作出討論猜想，學(xué)生討論出結(jié)果之后，提供不同情況下的衛(wèi)星運(yùn)行演示。引入大于環(huán)繞速度的兩個特殊發(fā)射速度：第二宇宙速度、第三宇宙速度。再用演示和計(jì)算結(jié)合的方法引導(dǎo)學(xué)生得到環(huán)繞速度是衛(wèi)星運(yùn)行的最大速度，也是最小發(fā)射速度這一結(jié)論。教師總結(jié)指出這里學(xué)生常常出現(xiàn)的錯誤，并加以強(qiáng)調(diào)。提供地球上不同緯度地區(qū)單位質(zhì)量物體所受重力的值（相當(dāng)于提供重力加速度），和地球表面單位質(zhì)量物體所受地球的萬有引力的值，要求學(xué)生作出比較，討論，學(xué)生可以得到兩者近似相等的結(jié)論，提出黃金代換：地面附近mg=GMm/R2,即gR2=GM

11、這一結(jié)論。例題（課本練習(xí)3）如果近似地認(rèn)為地球?qū)Φ孛嫖矬w地引力等于其重力mg，你能否據(jù)此推出環(huán)繞速度？提問后，再講解。小結(jié)：本節(jié)課的重點(diǎn)問題：1、利用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量的思路和方法2、了解發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的科學(xué)案例3、計(jì)算環(huán)繞速度的方法和意義4、知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義5、黃金代換作業(yè)：練習(xí)1、3兩道題。教后記萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)：【知識和技能】進(jìn)一步鞏固綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決天體問題的基本方法?！具^程和方法】 (1)培養(yǎng)學(xué)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(xué)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)

12、培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法?！厩楦小B(tài)度和價(jià)值觀】 (1)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)；(2)體會物理學(xué)規(guī)律的簡潔性和普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的優(yōu)美。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決具體問題教學(xué)方法：啟發(fā)討論式教學(xué)過程：一、復(fù)習(xí)舊課1萬有引力定律在天文學(xué)上有哪些重要應(yīng)用？2解決天體運(yùn)動問題的主要思路是什么？二、進(jìn)行新課【例1】在天體運(yùn)動中，將兩顆彼此距離較近的恒星稱為雙星。它們圍繞兩球連線上的某一點(diǎn)作圓周運(yùn)動。由于兩星間的引力而使它們在運(yùn)動中距離保持不變。已知兩星質(zhì)量分別為M1和M2，相距L，求它們的角速度。M1M2O解：如圖，設(shè)M1的軌道半徑為r1，M2的軌道半徑為

13、r2，由于兩星繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動的角速度相同，都設(shè)為，根據(jù)牛頓第二定律有： 而以上三式聯(lián)立解得：【例2】地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的3.8倍，則地球表面重力加 速度是月球表面重力加速度的多少倍？如果分別在地球和月球表面以相同初速度上拋一物體，物體在地球上上升高度是在月球上上升高度的幾倍？解：設(shè)想地球表面有一質(zhì)量為m的物體，忽略自轉(zhuǎn)，則同理在月球表面： 由豎直上拋運(yùn)動規(guī)律可得，上升的最大高度 【例3】月球表面重力加 速度只有地球表面重力加速度的，一根繩子在地球表面能拉著3kg的重物產(chǎn)生最大為10m/s2的豎直向上的加速度，g地取10m/s2，將重物和繩子帶到月球表面用該

14、繩子能使重物產(chǎn)生在月球表面豎直向上的最大加速度是多大？解：由牛頓第二定律可知：對于這個重物， 在地球表面： 在月球表面： 【例4】地球可視為球體，自轉(zhuǎn)周期為T，在它兩極處，用彈簧秤測某物體重力為P，在它的赤道上，用彈簧秤測同一物體的重力為0.9P，地球的平均密度是多少？三、課堂小結(jié)引導(dǎo)學(xué)生自己歸納總結(jié)。1解決天體運(yùn)動問題的思路是：萬有引力提供圓周運(yùn)動的天體所需要的向心力。2同一物體在同一星球不同高度萬有引力不同，重力也不同，但質(zhì)量不變。3在不同星球表面，同一物體受到的萬有引力不同，重力也不同。四、布置作業(yè)萬有引力定律復(fù)習(xí)()教學(xué)目標(biāo)：【知識和技能】1歸納本章基本知識，形成知識網(wǎng)絡(luò)。2鞏固綜合運(yùn)

15、用萬有引力定律、圓周運(yùn)動知識解決具體問題的方法。【過程和方法】通過萬有引力定律復(fù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力【情感、態(tài)度和價(jià)值觀】培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)。教學(xué)重點(diǎn)：梳理知識教學(xué)難點(diǎn)：綜合運(yùn)用所學(xué)知識解題開普勒行星運(yùn)動定律 定律軌道定律面積定律周期發(fā)現(xiàn)萬有引力定律 表述 G的測定天體質(zhì)量的計(jì)算發(fā)現(xiàn)未知天體人造衛(wèi)星、宇宙速度應(yīng)用萬有引力定律教學(xué)方法：啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)過程：一、復(fù)習(xí)概念規(guī)律1知識結(jié)構(gòu)： 2重點(diǎn)知識梳理：（1）萬有引力定律開普勒對行星運(yùn)動規(guī)律的描述（開普勒定律）為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。萬有引力定律公式：，卡文迪許用扭秤實(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確地測定了引力常量，證明了萬有

16、引力定律的正確性。萬有引力定律適用于一切物體，但用公式計(jì)算時，注意有一定的適用條件。（2）萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用?；痉椒ǎ海╥）把天體的運(yùn)動看成勻速圓周運(yùn)動，其所需向心力由萬有引力提供：（ii）在忽略天體自轉(zhuǎn)影響時，天體表面的重力加速度：，R為天體半徑。天體質(zhì)量，密度的估算。環(huán)繞天體的繞行速度，角速度、周期與半徑的關(guān)系。三種宇宙速度同步衛(wèi)星：相對于地面靜止，定點(diǎn)在赤道正上方與地球自轉(zhuǎn)有相同的周期。二、例題分析【例題1】地球同步衛(wèi)星到地心的距離r可由求出。已知式中的單位是m，的單位是s，的單位是m/s2，則：A是地球半徑，是地球自轉(zhuǎn)周期，是地球表面處的重力加速度。B是地球半徑，是同步衛(wèi)星

17、繞地心運(yùn)動的周期，是同步衛(wèi)星的加速度。C是赤道周長，是地球自轉(zhuǎn)周期，是同步衛(wèi)星的加速度。D是地球半徑，是同步衛(wèi)星繞地心運(yùn)動的周期，是地球表面處的重力加速度。P123Q【例題2】將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1（如圖所示），然后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，2、3相切于P點(diǎn)，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時，以下說法正確的是：A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于軌道1上的速率。B衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度。C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時的加速度。D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點(diǎn)時的加速度?！纠}3】某星球上，宇

18、航員用彈簧秤稱得質(zhì)量為m的物體重量為F，乘宇宙飛船在靠近該星球表面空間飛行，測得環(huán)繞周期為T，試求該星球的質(zhì)量?！纠}4】已知地球與火星的質(zhì)量之比，半徑之比，現(xiàn)用一根繩子水平拖動放在地球表面木板上的箱子，設(shè)箱子與木板動摩擦因數(shù)為0.5，在地球上拖動時，能獲得10m/s2的最大加速度，將箱子、木板、繩子送到火星上，仍用同樣的力和方式拖動木箱，求此木箱能獲得的最大加速度。（四）布置作業(yè)萬有引力定律復(fù)習(xí)()教學(xué)目標(biāo)：【知識和技能】能綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決具體問題【過程和方法】通過萬有引力定律復(fù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力【情感、態(tài)度和價(jià)值觀】培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)。教學(xué)重點(diǎn)：

19、學(xué)科內(nèi)知識的綜合應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：跨學(xué)科知識的綜合應(yīng)用教學(xué)過程：一、學(xué)科內(nèi)綜合【例題1】宇宙飛船以的加速度勻加速上升，在飛船中用彈簧秤測得質(zhì)量為10kg的物體的視重為75N，若已知地球半徑為6400km，求測量時飛船所處的位置距地面的高度（g為地面的重力加速度）。【例題2】宇航員在一星球表面上的某高處，沿水平方向拋出一小球，經(jīng)過時間t，小球落到星球表面，測得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為L。若拋出的初速度增大到2倍，則拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為。已知兩落地點(diǎn)在同一水平面上，設(shè)星球的半徑為R，萬有引力常量為G，求該星球的質(zhì)量。二、聯(lián)系實(shí)際題【例題3】我國先后發(fā)射的“風(fēng)云一號”和“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星，運(yùn)行

20、軌道不同?！帮L(fēng)云一號”采用“極地圓形軌道”，軌道平面與赤道平面垂直，通過地球兩極，每12小時巡視地球一周，每天只能對同地區(qū)進(jìn)行兩次觀測；“風(fēng)云二號”采用“地球同步軌道”，軌道平面在赤道平面內(nèi)，能對同一地區(qū)進(jìn)行連續(xù)觀測。對于這兩種不同軌道上運(yùn)行的兩顆氣象衛(wèi)星，在運(yùn)行與觀測時：（ ）A“風(fēng)云一號”衛(wèi)星觀測區(qū)域比“風(fēng)云二號”衛(wèi)星觀測區(qū)域大B“風(fēng)云一號”衛(wèi)星軌道半徑比“風(fēng)云二號”衛(wèi)星軌道半徑大C“風(fēng)云一號”衛(wèi)星運(yùn)行周期比“風(fēng)云二號”衛(wèi)星運(yùn)行周期大D“風(fēng)云一號”衛(wèi)星運(yùn)行速度比“風(fēng)云二號”衛(wèi)星運(yùn)行速度大為了使極地圓形軌道平面與日地線的夾角即太陽的光照角不變，軌道平面須繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，這個旋轉(zhuǎn)的角速度是：

21、 （ ）ABC. D地球HS【例題4】一組太空人乘太空穿梭機(jī)，去修理位于離地球表面的圓形軌道上的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡H。機(jī)組人員使穿梭機(jī)S進(jìn)入與H相同的軌道并關(guān)閉推動火箭，而望遠(yuǎn)鏡則在穿梭機(jī)前方數(shù)公里處，如圖所示，設(shè)G為引力常數(shù)，而為地球質(zhì)量。（已知：地球半徑為）。在穿梭機(jī)內(nèi)，一質(zhì)量為的太空人的視重是多少？計(jì)算軌道上的重力加速度的值。計(jì)算穿梭機(jī)在軌道上的速率和周期。穿梭機(jī)須首先螺旋進(jìn)入半徑較小的軌道，才有較大的角速度以超前望遠(yuǎn)鏡。用上題的結(jié)果判斷穿梭機(jī)要進(jìn)入較低軌道時應(yīng)增加還是減少其原有速率，解釋你的答案。三、跨學(xué)科滲透【例題5】已知地球半徑，地球質(zhì)量，引力常量。假定“神舟二號”無人飛船在離地面高的

22、軌道上做勻速圓周運(yùn)動?！吧裰鄱枴睙o人飛船運(yùn)行的周期和飛行速度分別約為：（ ）A80min 7.7×103m/sB90min 7.7×103m/sC85min 7.9×103m/sD24h 7.9×103m/s若在“神舟二號”無人飛船的軌道艙中進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，下列實(shí)驗(yàn)儀器中仍然可以正常使用的是：（ ）密度計(jì)；物理天平；電子秤；擺鐘；水銀氣壓計(jì)；水銀溫度計(jì)；多用電表。ABCD若在“神舟二號”無人飛船的軌道艙中進(jìn)行空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中生長的植物具有的特性是：（ ）A根、莖都向地生長 B根向地生長，莖背地生長C根、莖都背地生長 D根失去了向地生長特性，莖失去了

23、背地生長特性由于空氣阻力的作用，“神舟二號”無人飛船的返回艙在將要著陸之前，有一段勻速下落的過程。設(shè)返回艙所受空氣阻力與其速度的平方成正比，與其迎風(fēng)面的截面積成正比，比例系數(shù)為，返回艙的質(zhì)量為，則在返回艙勻速下落的過程中所受空氣阻力和速度分別為： （ ）A BC D（四）布置作業(yè)星球表面附近的重力加速度專題課標(biāo)要求【知識和技能】1、知道重力加速度與高度的關(guān)系。2、知道重力及重力加速度與緯度的關(guān)系。3、通過理解萬有引力、重力、向心力的關(guān)系，使學(xué)生進(jìn)一步理解萬有引力?！具^程和方法】通過討論重力加速度與高度、緯度的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力【情感、態(tài)度和價(jià)值觀】培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和大膽

24、探究的心理品質(zhì)。教學(xué)重點(diǎn) 重力加速度與高度、緯度的關(guān)系教學(xué)難點(diǎn) 重力加速度與高度、緯度的關(guān)系推導(dǎo)教學(xué)過程1、重力加速度與高度的關(guān)系(無自轉(zhuǎn))設(shè)中心天體的質(zhì)量為M，半徑為R。距星體表面高度為h處有一質(zhì)量為m的物體。物體在該處的重力等于星體對它的萬有引力，該處的重力加速度為g，則rRhmh當(dāng)h0，物體在星球表面時，由此可知：物體在地球表面處的重力加速度，與高度有關(guān)。例題：一個半徑比地球大2倍，質(zhì)量是地球36倍的行星，它表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的A6倍B18倍C4倍13.5倍鞏固練習(xí)：以加速度a勻加速上升的火箭內(nèi)，有一質(zhì)量為m的物體。當(dāng)火箭上升到某一高度，用彈簧秤測該物體的重時，示數(shù)為

25、F，已知地表處重力加速度為g,地球半徑為R,求此時火箭距地面的高度H？2、重力及重力加速度與緯度的關(guān)系(地面上的物體考慮地球自轉(zhuǎn)) （1）萬有引力、重力、向心力的關(guān)系萬有引力,方向指向地心O點(diǎn),它產(chǎn)生一兩個效果:垂直指向地軸的向心力F1和壓緊(向)地面的重力G,其中向心力F1=mr2=mRcos2= mR2cos 重力（2）討論：.向心力的大小及其變化，重力與萬有引力的夾角大小對向心力F1= mR2cos從赤道到兩極,緯度升高變大,向心力減小.在兩極=/2,向心力為零,在赤道=0, F1=mR2為最大值.估算最大向心力的大小N=3.3×10-2×m(N) 即最大的向心力相對

26、重力來說也是非常小的,隨著緯度的增大,向心力將變得更小.在力三角形中,重力G與萬有引力F的夾角很小.緯度增大，重力的變化同時,隨著緯度的增大,向心力F向與萬有引力F的夾角(也是)增大,使得重力G的大小也在不斷增大,且與萬有引力F的夾角不斷減小,更加接近與萬有引力方向重合.到達(dá)南北兩極時,向心力為零,重力等于萬有引力(大小相等,方向重合)，即在兩極位置： .因此在粗略的計(jì)算中,可認(rèn)為重力等于萬有引力.赤道上物體的受力, 設(shè)想地球自轉(zhuǎn)角速度可以改變，當(dāng)?shù)厍蚪撬俣鹊扔诙嗌贂r，赤道表面處的物體的重力等于零？物體會“漂”起來？在赤道上,對質(zhì)量為m的物體,由牛頓第二定律得:,這里的FN大小就等于赤道上物體

27、的重力,即FN=G=mg赤,設(shè)想地球自轉(zhuǎn)角速度緩慢地增大, 不變, 增大,所以FN=G=mg赤減小.當(dāng)FN=0時,若自轉(zhuǎn)角速度繼續(xù)增大,則物體會“飄”起來,地球就會解體.若用g表示地球正常自轉(zhuǎn)時地表的重力加速度,則,所以rad/s=1.24×10-3rad/s，而地球自轉(zhuǎn)的角速度rad/s=7.2×10-5rad/s，因此=17.2自時，即自轉(zhuǎn)周期h1.4h84min時，赤道上物體即將“飄”起來。(近地衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動周期約85min，可由赤道上“飄”著的物體聯(lián)想到近地衛(wèi)星)討論與說明：如果星球的各部分之間是通過萬有引力結(jié)合起來的，隨著星球自轉(zhuǎn)角速度的增大，星球中什么位置最容易被

28、“瓦解”，要使星球不被瓦解，其自轉(zhuǎn)的角速度必須滿足什么條件？在現(xiàn)行的中學(xué)物理中，在沒有特別說明的情況下，都不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，認(rèn)為物體的重力mg等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力F。第三節(jié) 飛向太空三維目標(biāo)知識與技能1、了解火箭的基本原理。2、了解萬有引力定律對航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。3、了解人類在航天技術(shù)領(lǐng)域取得的偉大成就。過程與方法1、通過觀察實(shí)驗(yàn)，了解火箭發(fā)射的原理。2、認(rèn)識火箭的演變過程。3、了解多級火箭的發(fā)射過程。4、通過觀看圖片和錄像，了解人類對太空的探索。情感態(tài)度與價(jià)值觀1、體會理論對實(shí)踐的巨大指導(dǎo)作用。2、體會航天事業(yè)對人類所產(chǎn)生的影響。3、認(rèn)識太空探險(xiǎn)是一項(xiàng)光榮而危險(xiǎn)的任務(wù)。4、通過

29、觀看錄像，激發(fā)愛國之情和為祖國的科學(xué)事業(yè)作貢獻(xiàn)的決心。教學(xué)重點(diǎn) 介紹各國在航天航空領(lǐng)域的成就。教學(xué)難點(diǎn) 火箭為什么用三節(jié)。教學(xué)方法充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段，把課內(nèi)和課外結(jié)合起來，以開闊學(xué)生的視野為主，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索的興趣。教學(xué)用具 圖書、音像視頻、網(wǎng)絡(luò)資源等。教學(xué)過程飛向太空是人類千年的夢想，人類經(jīng)過艱苦的努力，現(xiàn)終于成為現(xiàn)實(shí)。一、走向太空的橋梁火箭讓學(xué)生帶著問題去閱讀課本：1、火箭為何分多級2、長征二號丙改火箭發(fā)射銥星時，火箭起飛后為什么有白色碎片飄落？3、我國的長征系列火箭在發(fā)射起飛后為什么會冒出一股紅棕色的煙霧？二、夢想成真遨游太空CAI課件和圖片展示各國遨游太空的情境，讓學(xué)生討論與交流

30、。討論與交流從圖片上，你看到什么？你想到什么？1、人類為什么要冒很大的風(fēng)險(xiǎn)去實(shí)現(xiàn)太空遨游上？2、太空探險(xiǎn)有何積極的意義？3、太空探險(xiǎn)與人類生存有何關(guān)系？4、隨著宇宙資源的不斷開發(fā)，許多新的能源將被人類發(fā)現(xiàn)并利用，這是否意味著人類可以隨便浪費(fèi)已有的地球資源？5、你能為我國的航天事業(yè)作出怎樣的貢獻(xiàn)呢？遨游太空的角度，按時間順序向?qū)W生展示迄今為止人類所經(jīng)過的艱難道路和所取得的成就。三、空間探測器讓學(xué)生帶著問題去觀看錄像學(xué)習(xí)：1、人類深空探測的主要?dú)v程是怎樣的？2、為什么要進(jìn)行深空探測？3、地球上的生物會對其他星球產(chǎn)生污染嗎？4、深空探測要注意什么？5、你能否設(shè)想出以后的深空探測將會是怎樣的嗎？深空探測既是人類認(rèn)識宇宙的需要，又是人類為了開發(fā)宇宙資源、擴(kuò)大自身生存環(huán)境的需要，因此，世界上的科技大國都投入巨資進(jìn)行研究，使得深空探測水平和載人航天技術(shù)成為衡量一個國家科技發(fā)展水平的標(biāo)志。人造衛(wèi)星專題教學(xué)目標(biāo)：【知識和技能】1進(jìn)一步理解人造衛(wèi)星的運(yùn)行原理以及衛(wèi)星中的失重現(xiàn)象。2知道同步衛(wèi)星的知識及應(yīng)用。【過程和方法】通過萬有引力公式和圓周運(yùn)動公式的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力【情感、態(tài)度和價(jià)值觀】培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)。教學(xué)重點(diǎn)：同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時各物理量之間的關(guān)系教學(xué)方法：啟發(fā)式教學(xué)過程：