高中物理人教版第六章萬(wàn)有引力與航天萬(wàn)有引力理論的成就

萬(wàn)有引力理論的成就一、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能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。過(guò)程與方法1．通過(guò)萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)出計(jì)算天體質(zhì)量的公式。2．了解天體中的知識(shí)。情感態(tài)度與價(jià)值觀1．通過(guò)推導(dǎo)，鞏固前面所學(xué)的知識(shí)，使自己更好地了解天體中的物理。2．體會(huì)萬(wàn)有引力定律在人類認(rèn)識(shí)自然界奧秘中的巨大作用，讓學(xué)生懂得理論來(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn)。二、教學(xué)重點(diǎn)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，要掌握利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量、天體密度的基本方法。學(xué)好本節(jié)有利于對(duì)天體運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識(shí)，更有利于我們?cè)诮窈髮W(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)。三、教學(xué)難點(diǎn)熟知并掌握計(jì)算天體質(zhì)量的不同表達(dá)式，由于題目所給條各不相同，因此從多種表達(dá)式中挑選合適的形式較難，主要是對(duì)表達(dá)式的形式和含義不夠熟悉，應(yīng)理解并記住各種表達(dá)式。四、教學(xué)過(guò)程◆引入【教師活動(dòng)】上節(jié)課我們講到了萬(wàn)有引力定律，這節(jié)課來(lái)討論一下萬(wàn)有引力定律在研究天體運(yùn)動(dòng)中的作用?！羟蟮厍虻馁|(zhì)量【教師活動(dòng)】上節(jié)課講到，引力常量G是英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)得的，他把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱量地球的重量”，這時(shí)為什么呢？下面我們一起來(lái)分析一下？思考：地面上物體的重力與地球?qū)ξ矬w的引力是什么關(guān)系？【學(xué)生活動(dòng)】思考回答問(wèn)題 地面上質(zhì)量為m的物體所受的引力mg等于地球?qū)ξ矬w的引力?！窘處熁顒?dòng)】點(diǎn)評(píng)，分析分析：我們知道，地球上的一起物體隨地球的自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，地球?qū)ξ矬w的引力指向地心，一部分提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力，另一部分為物體的重力。只有在赤道和兩極處物體的重力方向才指向地心，且赤道處物體的重力最小，兩極處物體的重力最大；物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力很小，所以這個(gè)差異也很小，在計(jì)算時(shí)可近似認(rèn)為物體的重力就等于地球?qū)λ囊ΑＨ舨豢紤]地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上的物體的重力等于地球?qū)λ囊?。mg＝Gg＝GM＝ρ＝＝例1：離地面某一高度h處的重力加速度是地球表面重力加速度的EQ\f(1,4),則高度h是地球半徑的倍。這個(gè)關(guān)系，也可以用于其它星體的質(zhì)量計(jì)算。例2：假設(shè)火星和地球都是球體，火星的質(zhì)量M火和地球的質(zhì)量M地之比M火/M地=p，火星的半徑R火和地球的半徑R地之比R火/R地=q，那么火星表面處的重力加速度g火和地球表面處的重力的加速度g地之比等于[]q2q◆由行星或衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)量求中心天體的質(zhì)量【教師活動(dòng)】萬(wàn)有引力定律的另一個(gè)重要的應(yīng)用，是求天體的質(zhì)量，這個(gè)問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)是：行星或衛(wèi)星繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由中心天體對(duì)它的引力提供，由此可列出方程。設(shè)M是太陽(yáng)的質(zhì)量，m是某個(gè)行星的質(zhì)量，r是行星與太陽(yáng)之間的距離，ω是行星公轉(zhuǎn)的角速度?？闪谐龇匠蘂EQ\f(Mm,r2)＝mrω2又ω＝EQ\f(2π,T)所以太陽(yáng)的質(zhì)量M＝EQ\f(4π2r3,GT2)例3：某行星表面附近有一顆衛(wèi)星，其軌道半徑可認(rèn)為近似等于該行星的球體半徑。已測(cè)出此衛(wèi)星運(yùn)行的周期為T，已知萬(wàn)有引力常量為G，據(jù)此求得該行星的平均密度約為_(kāi)_____。例4、登月飛行器關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后在離月球表面h的空中沿圓形軌道繞月球飛行，周期是T，已知月球半徑是R，引力常量為G，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算月球的平均密度?！緦W(xué)生活動(dòng)】完成，課本P74（4）【教師活動(dòng)】如果知道木星和太陽(yáng)的距離，以及木星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期，能不能求出木星的質(zhì)量？通過(guò)這樣的分析，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，用這樣的方法我們只能求得中心天體的質(zhì)量?！舭l(fā)現(xiàn)未知天體【教師活動(dòng)】同學(xué)們閱讀課本P73頁(yè)的內(nèi)容簡(jiǎn)要的概括海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)過(guò)程【學(xué)生活動(dòng)】閱讀，回答問(wèn)題【教師活動(dòng)】點(diǎn)評(píng)，小結(jié)1781年發(fā)現(xiàn)天王星后，根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算天王星的軌道與觀察到的結(jié)果總有偏差。年輕的英國(guó)劍橋大學(xué)學(xué)生亞當(dāng)斯、法國(guó)青年天文愛(ài)好者勒維耶相信有新星的存在，各自獨(dú)立根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出這顆新星的軌道。1846年9月23日由德國(guó)的伽勒發(fā)現(xiàn)了海王星。用同樣的方法發(fā)現(xiàn)了冥王星。◆小結(jié)：五、板書(shū)設(shè)計(jì)一、求地球的質(zhì)量mg＝Gg＝GM＝ρ＝＝二、由行星或衛(wèi)星運(yùn)