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1、.高一物理万有引力定律应用教案高一物理万有引力定律应用教案课课 题题课课 型型万有引力定律应用万有引力定律应用复习复习课课 时时1 1 课时课时授课人授课人1掌握万有引力定律的内容并能够应用万有引力定律解决天体、卫星的运动问题2掌握宇宙速度的概念教学目标教学目标3掌握用万有引力定律和牛顿运动定律解决卫星运动问题的基本方法和基本技能4掌握通过对发现未知行星这一历程的了解，使学生深刻体会科学定律对探索未知世界的作用,激励学生科学探究的志趣教学重点教学重点教学难点教学难点教学方法教学方法教学过程教学过程万有引力定律的应用宇宙速度、人造卫星的运动讲练结合教教学学内内容容二次备课二次备课一、万有引力定律
2、一、万有引力定律：1687 年F Gm1m2r2适用于两个质点或均匀球体；r为两质点或球心间的距离；G为万有引力恒量 1798年由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出G 6.671011N m2/kg2例 1如图 5-2 所示，阴影区域是质量为M、半径为R的球体挖去一个小圆球后的剩余部分，所挖去的小圆球的球心和大球体球心间的距离是余部分对球体外离球心O距离为 2R、质量为m的质点P的引力.(用“挖补法)分析：万有引力定律只适用于两个质点间的作用，只有对均匀球体才可将其看作是质量全部集中在球心的一个质点，至于此题中不规那么的阴影区，那是不能当作一个质点来处理的，故可用补偿法，将挖去的球补上.R，
3、求球体剩2.专业.解析将挖去的球补上，那么完整的大球对球外质点P的引力：MmGMmF1 G22(2R)4RR4R4RM1半径为的小球的质量M()2()3M43823232R3补上小球对质点 1 的引力：MmGMmF2 G5250R2(R)2因而挖去小球的阴影部分对质点P的引力：GMmGMm23GMmF F1 F24R250R2100R2二、万有引力定律的应用二、万有引力定律的应用1解题的相关知识：1应用万有引力定律解题的知识常集中于两点：一是天体运动的向心力来源42Mmv22于天体之间的万有引力，即G2 m2m2r mr；二是地球对TrrmM物体的万有引力近似等于物体的重力，即G2mg从而得出
4、RGMg R2(黄金代换.)。22圆周运动的有关公式：，v=r。T2常见的天体运动问题1星体表面及其某一高度处的重力加速度的求法重力近似等于万有引力1 地球表面的重力加速度由于自转而导致重力的变化是很微小的，因而在一般的情况下，常忽略地球自转的影响，此时物体所受的重力大小就等于万有引力的大小，因此，假设地球表面GM的重力加速度为 g0，那么根据万有引力定律：g0R0为地球的半径.2R0该式也适用于其他星体表面.2 离地面高h处的重力加速度,根据万有引力定律：GMg R0为地球的半径.(R0 h)2可推广到其他的天体例 2、一个半径是地球 3 倍、质量是地球 36 倍的行星，它表面的重力加速度是
5、地面重力加速度的()A.4 倍B.6 倍 C.13.5 倍 D.18 倍2求天体的质量、密度.专业.通过观察天体做匀速率圆周运动的卫星的周期T、半径r，由万有引力等于向心Mm4242r3力G2 m2r，得天体质量M 2rTGT1 假设知天体的半径 R，那么天体的密度MM3r3234VR3GT R32 假设天体的卫星环绕天体表面运动，其轨道半径r等于天体半径R，其周期T,那么天体密度32GT假设知天体表面的重力加速度及天体半径,那么天体的密度3g4GR3卫星的速度、加速度、周期和卫星轨道的关系普通卫星天体运动近似看成匀速率圆周运动，其向心力都来源于万有引力，即Mmv22G2 m m2r m()r
6、 marrT由此得出：v GM1，即线速度v；rrGM1，即角速度；33rr42r3，即周期Tr3T GMa GM1，即向心加速度 a.r2r2地球同步卫星运转周期与地球自转周期相同T=24h，所有的地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内，且轨道半径和环绕速度均相同。2GMTMm22r 3G2 m()r42Tr推导：由得：T 恒定 r 恒定宇宙速度第一宇宙速度:7.9km/s 是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度。.专业.第二宇宙速度:11.2km/s 叫做第二宇宙速度。发射速度满足7.9km/sV11.2km/s 时，卫星就会克服地球引力，永远离开地球。第三宇宙
7、速度:达第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力，在地面附近发射一个物体，假设发射速度等于或大于16.7km/s，物体就会挣脱太阳的引力，飞到太阳系以外。把 16.7km/s 叫做第三宇宙速度。说明1 卫星环绕半径r与该轨道上的线速度v、角速度、周期T、向心加速度 a 存在一一对应关系，一旦r确定，那么v、T、a 皆确定，与卫星的质量m无关.2 对于环绕地球运动的卫星，假设半径r增大，其周围T变大，线速度v、角速度、向心加速度 a 变小；假设半径r减小，其周期T变小，线速度v、角速度、向心加速度 a 增大.4“双星问题双星的特点就是距离一定，它们间只存在相互作用的引力，引力又一定，从而加速度大小就是一个定值，这样的运动只能是匀速圆周运动;并且角速度、周期相同5黑洞问题黑洞问题“黑洞很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿，其实不然。所谓“黑洞，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。小结:应用的基本思路与方法天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即根 据 实 际情 况选讲42Mmv2G2 m2m2r m 2rTrr2 是地球对物体的万有引力近似等于物体的重力，即G从而得出GMg R (黄金代换.)。2mMmgR2.专业.