物理必修ⅱ滬科版 5.3 萬有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)2導(dǎo)學(xué)案

1、延長縣中學(xué)學(xué)生自主學(xué)習(xí)導(dǎo)學(xué)案 科 目物理課 題課型新授課設(shè)計(jì)人衛(wèi)尚昆審查人衛(wèi)尚昆審批人序號5-04學(xué)習(xí)1、 目標(biāo)理解重力與萬有引力的關(guān)系，理解地面上重力變化的規(guī)律2、 學(xué)會利用萬有引力定律計(jì)算天體表面的重力加速度。3、 會利用萬有引力定律計(jì)算雙星問題。學(xué)習(xí)重點(diǎn)會用相關(guān)條件已知條件求天體表面的重力加速度。學(xué)法指導(dǎo)1、依據(jù)預(yù)習(xí)案通讀教材，進(jìn)行知識梳理；勾畫課本并寫上提示語、標(biāo)注序號；熟記基礎(chǔ)知識，完成預(yù)習(xí)自測題目上。2、將預(yù)習(xí)中不能解決的問題標(biāo)記出來，并填寫到后面“我的疑惑”處。3、獨(dú)立完成。學(xué) 習(xí) 過 程筆 記預(yù)習(xí)案知識回顧解決天體運(yùn)動(dòng)的基本思路及基本規(guī)律1、把天體的運(yùn)動(dòng)看成 運(yùn)動(dòng)，其所需向心力

2、由 提供。（說明：雖然行星的軌道不是圓，但是實(shí)際上和圓十分接近，在高中階段的研究中我們把天體運(yùn)動(dòng)按勻速圓周運(yùn)動(dòng)來處理。）其基本關(guān)系式為： 。2、在忽略天體自轉(zhuǎn)的影響時(shí)，我們可以認(rèn)為天體表面處的物體受到的重力 天體對物體的萬有引力。其基本表達(dá)式： 。課前預(yù)習(xí)閱讀教材P93多學(xué)一點(diǎn)內(nèi)容完成下列問題1、 物體受到地球的引力如圖所示，地球上的任何物體都會受到地球的 作用，方向 。2、 萬有引力與重力的關(guān)系我們把F分解為F1和F2兩個(gè)分力，F(xiàn)1即平常所說的 ，方向 ；F2是物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的 ，方向 。F2非常小，無特別說明認(rèn)為 。3、 因素：緯度和高度從赤道到兩極，同一個(gè)物體所受的重力隨緯度的增大而

3、逐漸 。在地球的同一緯度處，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，同一個(gè)物體所受的重力隨高度的增大而逐漸 。預(yù)習(xí)自測：1、以下說法中正確的是 （ ） A質(zhì)量為m的物體在地球上任何地方其重力都一樣 B把質(zhì)量為m的物體從地面移到高空中，其重力變小 C同一物體在赤道上的重力比在兩極處重力大 D同一物體在任何地方質(zhì)量都是相同的2、假設(shè)地球?yàn)槊芏染鶆虻那蝮w，若保持密度不變，而將半徑縮小12，那么地面上的物體所受的重力將變?yōu)樵瓉淼? )A.2倍B.12C.4倍D.18我的疑惑：請你將預(yù)習(xí)中未能解決的問題和有疑惑的問題寫下來，待課堂上與老師和同學(xué)探究解決。探究案一、 質(zhì)疑探究質(zhì)疑解疑、合作探究探究一：天體表面及天體附近的重

4、力加速度的求解問題已知某天體的質(zhì)量為M，半徑為R，求該天體表面的重力加速度g0及距離該天體表面h處的重力加速度g分別為多少？:問題1：天文工作者觀測到某行星的半徑為r0，自轉(zhuǎn)周期為T0，它有一顆衛(wèi)星，軌道半徑為r，繞行星公轉(zhuǎn)周期為T。求：該行星表面的重力加速度g為多大？針對訓(xùn)練：1、 已知月球的質(zhì)量大約是地球質(zhì)量的，月球的半徑約為地球半徑的，地球表面的重力加速度為，求月球表面的重力加速度。探究二：雙星問題1、 兩顆靠得很近的天體稱為雙星，它們都繞兩者連線上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由兩恒星間的萬有引力提供。由于力的作用是相互的，所以兩子星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小是相等的，利用萬有引力定律可以求

5、得其大小。2、兩星繞著連線上的一點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，所以它們的運(yùn)動(dòng)周期是相等的，角速度也是相等的，所以線速度與兩子星的軌道半徑成正比。3、兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離，即4、兩子星圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系。設(shè)雙星的兩子星的質(zhì)量分別為M1和M2，相距L，M1和M2的線速度分別為v1和v2，角速度分別為1和2，由萬有引力定律和牛頓第二定律得：對M1： 對M2： 問題2：天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星。雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍。利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)特征可推算出它們的總質(zhì)量。已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T，兩顆恒星

6、之間的距離為r，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量。（引力常量為G）針對訓(xùn)練：2、兩顆靠得很近的天體稱為雙星，它們都繞兩者連線上某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因而不至于由于萬有引力而吸引到一起，以下說法中正確的是：A、它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比與其質(zhì)量成反比。B、它們做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比與其質(zhì)量成反比。C、它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與其質(zhì)量成正比。D、它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與其質(zhì)量成反比。二、小結(jié)：這節(jié)課你學(xué)到了什么，試著總結(jié)一下。三、當(dāng)堂檢測有效訓(xùn)練、反饋矯正1、由于地球的自轉(zhuǎn)，在地球表面上，除了兩極以外，任何物體都要隨地球的自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同一物體，當(dāng)位于北京和上海兩個(gè)不同地方的時(shí)候，可以判斷（只考慮地球?qū)ξ矬w的作用力）（ ） A該物體在北京和上海時(shí)所受的合力都指向地心 B在北京時(shí)所受的重力大 C在上海時(shí)隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大 D在上海時(shí)的向心加速度大 2、蕩秋千是大家喜愛的一項(xiàng)體育活動(dòng)。隨著科技的迅速發(fā)展，將來的某一天，同學(xué)們也許會在其它星球上享受蕩秋千的樂趣。假設(shè)你當(dāng)時(shí)所在星球的質(zhì)量是M、半徑為R,可將人視為質(zhì)點(diǎn)，秋千質(zhì)量不計(jì)、擺長不變、擺角小于90，萬有引力常量為G。那么，(1)該星球表面附近的重力加速度g星等于多少？ (2)若經(jīng)過最低位置的速度為v0,你能上升的最大高度是多少？3、某個(gè)星球，質(zhì)