高中物理人教版第六章萬有引力與航天萬有引力理論的成就 市獲獎(jiǎng)

安圖一中物理教案時(shí)間：2023年月日課題§萬有引力的成就課型新授課（1課時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1．知識與技能：(1)了解地球表面物體的萬有引力兩個(gè)分力的大小關(guān)系，計(jì)算地球質(zhì)量；(2)行星繞恒星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量；(3)了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。2．過程與方法：(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)培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。3．情感態(tài)度與價(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(huì)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)1．教學(xué)重點(diǎn)及其教學(xué)策略：重點(diǎn)：地球質(zhì)量的計(jì)算、太陽等中心天體質(zhì)量的計(jì)算教學(xué)策略：通過數(shù)據(jù)分析、類比思維、歸納總結(jié)建立模型來加深理解。2．教學(xué)難點(diǎn)及其教學(xué)策略：難點(diǎn)：根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量教學(xué)策略：通過類比思維、歸納總結(jié)建立模型來加深理解。教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)教學(xué)手段教具準(zhǔn)備錄像資料、多媒體課件教學(xué)活動(dòng)導(dǎo)入新課.萬有引力常量的測出的物理意義.答：使萬有引力定律有了其實(shí)際意義，可以求得地球的質(zhì)量等.萬有引力常量一經(jīng)測出，萬有引力定律對天文學(xué)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用，這節(jié)課我們來討論萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用.新課教學(xué)一、地球質(zhì)量1、練習(xí)計(jì)算：《中華一題》已知：M地=m=R=求：（1）萬有引力（2）物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力RMRMGθmwrF向F引2、了解地球表面物體的重力與地球?qū)ξ矬w的萬有引力的關(guān)系。多媒體投影圖：物體m在緯度為θ的位置，萬有引力指向地心，分解為兩個(gè)分力：m隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運(yùn)動(dòng)的向心力和重力。給出數(shù)據(jù)：地球半徑R、緯度θ（取900）、地球自轉(zhuǎn)周期T，計(jì)算兩個(gè)分力的大小比值，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：向心力遠(yuǎn)小于重力，萬有引力大小近似等于重力。因此不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響，地球質(zhì)量：二、太陽質(zhì)量應(yīng)用萬有引力可算出地球的質(zhì)量，能否算出太陽的質(zhì)量多提問：行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來源是什么？繼續(xù)提問：是否需要考慮九大行星之間的萬有引力？總結(jié)：太陽質(zhì)量遠(yuǎn)大于各個(gè)行星質(zhì)量，高中階段粗略計(jì)算，不考慮行星之間的萬有引力。設(shè)中心天體太陽質(zhì)量M，行星質(zhì)量m，軌道半徑r——也是行星與太陽的距離，行星公轉(zhuǎn)角速度ω，公轉(zhuǎn)周期T，則太陽質(zhì)量與行星質(zhì)量m無關(guān)。提問：不同行星與太陽的距離r和繞太陽公轉(zhuǎn)的周期T都是各不相同的。但是不同行星的r、T計(jì)算出來的太陽質(zhì)量必須是一樣的！上面的公式能否保證這一點(diǎn)？同理，月亮圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)前面的推導(dǎo)我們能否計(jì)算地球的質(zhì)量？建立模型：通過圍繞天體的運(yùn)動(dòng)半徑和周期求中心天體的質(zhì)量。多媒體投影木星行星圍繞木星圓周運(yùn)動(dòng)，請學(xué)生思考如何測量木星的質(zhì)量。三、發(fā)現(xiàn)未知天體請學(xué)生閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”。多媒體投影海王星、冥王星圖片。本課小結(jié)：主要有兩個(gè)基本知識：1、地球表面，不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響，物體的重力近似等于重力地球質(zhì)量2、建立模型求中心天體質(zhì)量圍繞天體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為中心天體對圍繞天體的萬有引力，通過圍繞天體的運(yùn)動(dòng)半徑和周期求中心天體的質(zhì)量。中心天體質(zhì)量布置作業(yè)：書本《問題與練習(xí)》1-4。板書設(shè)計(jì)一、地球質(zhì)量M地球表面，不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響地球質(zhì)量二、太陽質(zhì)量——中心天體質(zhì)量1、太陽質(zhì)量M，行星質(zhì)量m，軌道半徑r——行星與太陽的距離，行星公轉(zhuǎn)角速度ω，公轉(zhuǎn)周期T，則太陽質(zhì)量與行星質(zhì)量m無關(guān)。2、建立模型求中心天體質(zhì)量三.發(fā)現(xiàn)未知天體萬有引力對研究天體運(yùn)動(dòng)有著重要的意義.海王星、冥王星就是這樣發(fā)現(xiàn)的.請同學(xué)們推導(dǎo)：已知中心天體的質(zhì)量及繞其運(yùn)動(dòng)的行星的運(yùn)動(dòng)情況，在太陽系中，行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的半徑r為：根據(jù)F萬有引力=F向=,而F萬有引力=,兩式聯(lián)立得：在18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的第七個(gè)行星——天王星的運(yùn)動(dòng)軌道，總是同根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的有一定偏離.當(dāng)時(shí)有人預(yù)測，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星.后來，亞當(dāng)斯和勒維列在預(yù)言位置的附近找到了這顆新星.后來，科學(xué)家利用這一原理還發(fā)現(xiàn)了許多行星的衛(wèi)星，由此可見，萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，有極為重要的意義.四、小結(jié)（用.ppt出示）這節(jié)課我們主要掌握的知識點(diǎn)是：1.萬有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用，一般有兩條思路：(1)F萬有引力=環(huán)繞體所需的向心力(2)地面（或某星球表面）的物體的重力=F萬有引力.2.了解萬有引力定律在天文學(xué)中具有的重要意義.學(xué)生活動(dòng)作業(yè)（一）課本P74（1）（3）（二）思考題：已知地球的半徑為R，質(zhì)量為M地，月球球心到地球球心的距離r月地=60R，r月地=×108米，月球繞地球運(yùn)行周期T=天，地球?qū)ξ矬w的重力加速度g０=9.8m/s板書設(shè)計(jì)第四節(jié)萬有引力理論的成就一、1.天體質(zhì)量的計(jì)算(只能求出中心體的質(zhì)量)2.求某星體表面的重力加速度.(R為星體的半徑)二、發(fā)現(xiàn)未知天體：（已知中心體的質(zhì)量及環(huán)繞體的運(yùn)動(dòng)）教學(xué)后記課后習(xí)題1．在一次測定萬有引力恒量的實(shí)驗(yàn)中，已知質(zhì)量為0．8kg的球以1．3×10－10N的力吸引另一個(gè)質(zhì)量為×10－3kg的球，這兩個(gè)球相距4．0×10－2m，則萬有引力恒量G為多少?已知地球表面重力加速度為9．8m／s2，地球半徑為6練習(xí)鞏固2．引力常量的數(shù)值是國物理學(xué)家利用裝置在實(shí)驗(yàn)室中測得的．3．扭秤裝置如圖6—3－1所示，A是，B是，放人兩個(gè)大質(zhì)量的球M后，由于引力作用，T形架將旋轉(zhuǎn)，當(dāng)力矩和力矩相平衡時(shí)，利用光源、平面鏡、米尺測出，求得萬有引力F，再測出m、M和球心的距離r，即可求出引力常量G＝·4．引力常量的測出，所具有的重要意義是()A．實(shí)驗(yàn)方法在物理研究中的成功應(yīng)用B．直接證明牛頓的萬有引力是正確的C．使萬有引力定律具有了實(shí)用價(jià)值D．證明了兩球體間的萬有引力很小5．引力常量很小，說明了（）A．萬有引力很小B．萬有引力很大C．只有當(dāng)物體的質(zhì)量大到—定程度，物體間才會(huì)有萬有引力D．很難察覺到日常接觸的物體間有萬有引力，是因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量不很大6．關(guān)于引力常量，下列說法中正確的是()A．它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量各為lkg的質(zhì)點(diǎn)相距l(xiāng)m時(shí)相互作用力的大小B．它適合于任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)或天體之間的引力大小的計(jì)算C．它的數(shù)值首次由牛頓測出D．它的數(shù)值很小，說明萬有引力非常小．可以忽略不汁7．已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，萬有引力恒量為G，用以上各量表示地球的質(zhì)量的式子是，表示地球平均密度的式子是·8．地核的體積約為整個(gè)地球體積的16％，地核的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的：34％。經(jīng)估算，地核的平均密度為kg/m3．(結(jié)果取兩位有效數(shù)字。R地＝×106m；G＝×10－11N·m2/kg2，地球表面的重力加速度取10m／s9，在—次利用卡文迪許扭秤引則定引力常量的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)小鏡N反射的光點(diǎn)在刻度尺上移動(dòng)的距離求出金屬絲的扭轉(zhuǎn)力矩為2．4×10－10N·m，若T形架水平部分的總長度為1．2m，則M和m兩小球間的引力大小為·10．已知太陽質(zhì)量是2．0×1030kg，地球質(zhì)量為6．0×1024kg，太陽和地球間的平均距離是1．5×101lm，萬有引力恒量G＝6．7×10－11N·m2／kg2，那么地球和太陽間的萬有引力人小為，已知拉斷橫截面積為1cm2的鋼棒需要力6．7×104l1.試求兩個(gè)質(zhì)量都是50kg的人，在相距1m時(shí)所受到的萬有引力．并求出這個(gè)力與50kg的人所受到重力的比值．12.某人的質(zhì)量為50kg。若g取9．8m／s2，引力常量G＝6．67×10－11Nm2／kg2，地球半徑R＝6．4×106(1)該人對地球的引力大小