2024-2025學(xué)年高中物理第五章萬有引力定律及其應(yīng)用第2節(jié)萬有引力定律的應(yīng)用教案1魯科版必修2

PAGE4-萬有引力定律的應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】學(xué)問與技能：知道衛(wèi)星所受的萬有引力等于衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。理解第一宇宙速度，知道其次宇宙速度和第三宇宙速度了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和宏大成就；知道經(jīng)典力學(xué)對(duì)航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；知道萬有引力定律對(duì)科學(xué)發(fā)展所起的重要作用。過程與方法：會(huì)以拋體運(yùn)動(dòng)為動(dòng)身點(diǎn)導(dǎo)出衛(wèi)星上天的粗略道理。會(huì)計(jì)算第一宇宙速度。會(huì)計(jì)算天體的質(zhì)量和密度。收集我國和世界航天事業(yè)發(fā)展史和前景的資料，進(jìn)一步體會(huì)科學(xué)學(xué)問對(duì)人類探究未知世界的作用情感、看法與價(jià)值觀：通過牛頓拋體運(yùn)動(dòng)圖的解說及齊奧爾科夫斯基火箭公式等經(jīng)典力學(xué)發(fā)展的宏大成就介紹，使學(xué)生體會(huì)經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的價(jià)值與意義。通過介紹人造衛(wèi)星的應(yīng)用及我國航天技術(shù)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生勇攀科學(xué)高峰的熱忱。通過介紹人們?nèi)绾伟l(fā)覺海王星和冥王星，體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探究未知世界的作用。體會(huì)科學(xué)探討方法對(duì)人們相識(shí)發(fā)展學(xué)生對(duì)科學(xué)的新奇心和求知欲。使學(xué)生體會(huì)到科學(xué)探究的艱辛，挖掘德育的素材。【教學(xué)重點(diǎn)】計(jì)算第一宇宙速度的兩種方法。計(jì)算天體的質(zhì)量和密度。經(jīng)典力學(xué)對(duì)航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。萬有引力定律對(duì)科學(xué)發(fā)展所起的重要作用?！窘虒W(xué)方法】問題教學(xué)法、理論探究法【教學(xué)過程】【導(dǎo)入】：復(fù)習(xí)：提問：行星運(yùn)動(dòng)的開普勒三定律；萬有引力定律。學(xué)生回答：(略)。新課引入：多媒體展示：我國神舟六號(hào)的放射、在軌運(yùn)行、回收狀況；我國嫦娥探月工程的基本狀況。提問：為什么宇宙飛船能登上月球？為什么飛船能像月亮那樣圍繞地球旋轉(zhuǎn)？飛船在什么條件下能擺脫地球的束縛？在進(jìn)一步的探究中，人類會(huì)對(duì)更遙遠(yuǎn)的星球有些什么了解？請(qǐng)同學(xué)們帶著這些問題進(jìn)行這一節(jié)課的學(xué)習(xí)?！拘抡n教學(xué)】一．人造衛(wèi)星上天如何使人造衛(wèi)星上天：提出探究課題：站在高山頂端，水平拋出一塊石頭，石頭的水平射程跟什么有關(guān)？若不斷增大水平拋射石頭的投擲速度，當(dāng)速度達(dá)到足夠大時(shí)，石頭是否不再落回地面而繞地球旋轉(zhuǎn)？學(xué)生探究，發(fā)表見解。老師引導(dǎo)學(xué)生利用牛頓的拋體運(yùn)動(dòng)圖總結(jié)衛(wèi)星上天的道理：只要拋出的速度足夠大，被拋出的物體就會(huì)像月球那樣不再掉下來，這事實(shí)上就是人造地球衛(wèi)星或宇宙飛船上天的原理。老師提問：如何運(yùn)用人造衛(wèi)星和飛船獲得這樣大的初始速度？學(xué)生閱讀課本，了解齊奧爾科夫斯基的多級(jí)火箭構(gòu)想。第一宇宙速度(環(huán)繞速度)：利用多媒體向?qū)W生解說什么叫做近地衛(wèi)星：假如衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道可視為圓形，并且衛(wèi)星距地面的高度遠(yuǎn)小于地球半徑，則衛(wèi)星軌道半徑可近似為地球半徑。提問：如何使近地衛(wèi)星在圓周軌道上運(yùn)動(dòng)而不偏離軌道呢？學(xué)生探究，發(fā)表見解。利用多媒體引導(dǎo)學(xué)生回顧前一章學(xué)過的“近心運(yùn)動(dòng)”、“圓周運(yùn)動(dòng)”和“離心運(yùn)動(dòng)”，從而得出近地衛(wèi)星不脫離軌道的緣由：mg=F引=F向，

即。引導(dǎo)學(xué)生利用導(dǎo)出第一宇宙速度的計(jì)算式引導(dǎo)學(xué)生利用導(dǎo)出第一宇宙速度的計(jì)算式學(xué)生自己代數(shù)據(jù)計(jì)算出第一宇宙速度的值為7.9km/h。其次、三宇宙速度：做課本P95的“模擬衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)”的試驗(yàn)(可老師演示或?qū)W生隨堂試驗(yàn))，感受“圓周運(yùn)動(dòng)”和“離心運(yùn)動(dòng)”簡介其次宇宙速度(脫離速度)和第三宇宙速度(逃逸速度)。時(shí)間允許的話，可讓學(xué)生閱讀P95的“探討與溝通”。4、例題：1990年3月，紫金山天文臺(tái)將1965年9月20日發(fā)覺的第2753號(hào)小行星命名為吳健雄星，其直徑為32km，如該小行星的密度和地球相同，則該小行星的第一宇宙速度為________。(已知地球半徑R=6400km,地球的第一宇宙速度為8km/s)二．測天體質(zhì)量和預(yù)料未知天體1、測天體質(zhì)量（問題一）：如何用火星探測器測火星的質(zhì)量？引導(dǎo)學(xué)生探究并提問學(xué)生：探測器在火星上空是如何運(yùn)行的？（學(xué)生回答一）：探測器在火星上空繞火星運(yùn)行，探測器相當(dāng)于火星的人造衛(wèi)星。（學(xué)生回答二）：這可用探測器的的運(yùn)行周期T和運(yùn)行半徑r算出火星的質(zhì)量M。思路如下：設(shè)探測器的質(zhì)量為m，由F引＝F向可得：火星質(zhì)量為（問題二）：如何測火星的密度？（學(xué)生回答）：還須要先測火星本身的半徑R，則（問題三）：有沒有更為簡便的方法呢？（學(xué)生回答）：若火星探測器在火星近地軌道運(yùn)行，則問題變得更簡潔。此時(shí)R＝r，故，無須測探測器的軌道半徑和火星本身的半徑。（總結(jié)）：因此，只要探測器能到達(dá)的天體，其質(zhì)量和密度都可測出。2、預(yù)料未知天體（多媒體演示）：八大行星中，水星、金星、火星和土星都是人眼能干脆看到的。人們第一次通過望遠(yuǎn)鏡發(fā)覺的新行星是天王星。但是人們發(fā)覺天王星時(shí)，其運(yùn)行軌道與人們用萬有引力定律所算出的軌道有偏差。這是為什么呢？（引導(dǎo)學(xué)生猜想）：（1）萬有引力定律是錯(cuò)誤的。（2）天王星外還有一顆未知行星，它對(duì)天王星有較大的引力作用。（多媒體演示并介紹海王星的發(fā)覺）：萬有引力定律已被大量的事實(shí)所證明，現(xiàn)在我們大家都知道它是自然界普遍的規(guī)律。人們依據(jù)猜想（2），用萬有引力定律計(jì)算出天王星外的未知天