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1、第六章万有引力定律（四、万有引力定律在天文学上的应用）万有引力定律在天文学上的应用 教学目标 学问目标1、使学生能应用万有引力定律解决天体问题：2、通过万有引力定律计算天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度等；3、通过应用万有引力定律使学生能在头脑中建立一个清楚的解决天体问题的图景：卫星作圆周运动的向心力是两行星间的万有引力供应的。 实力目标1、通过万有引力定律在天文学上的应用使学生能娴熟的驾驭万有引力定律； 情感目标1、通过万有引力定律在天文学上的应用使学生感受到自己能应用所学物理学问解决实际问题天体运动。 教学建议 应用万有引力定律解决天体问题主要解决的是：天体的质量、天
2、体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度天文学的初步学问等。老师在备课时应了解下列问题： 1、天体表面的重力加速度是由天体的质量和半径确定的 2、地球上物体的重力和地球对物体的万有引力的关系：物体随地球的自转所需的向心力，是由地球对物体引力的一个分力供应的，引力的另一个分力才是通常所说的物体受到的重力（相关内容可以参考扩展资料） 万有引力定律在天文学上的应用教学设计教学重点：万有引力定律的应用 教学难点：地球重力加速度问题 教学方法：探讨法 教学用具：计算机 教学过程： 一、地球重力加速度 问题一：在地球上是赤道的重力加速度大还是两极的 加速度大？ 这个问题让学生充分探讨： 1、有的学生认为
3、：地球上的加速度是不改变的 2、有的学生认为：两极的重力加速度大 3、也有的的学生认为：赤道的重力加速度大 出现以上问题是因为：学生可能没有考虑到地球是椭球形的，也有不记得公式的等 老师板书并讲解： 在质量为、半径为的地球表面上，假如忽视地球自转的影响，质量为的物体的重力加速度，可以认为是由地球对它的万有引力产生的由万有引力定律和牛顿其次定律有： 则该天体表面的重力加速度为： 由此式可知，地球表面的重力加速度是由地球的质量和半径确定的而又因为地球是椭球的赤道的半径大，两极的半径小，所以赤道上的重力加速度小，两极的重力加速度大也可让学生发挥得：离地球表面的距离越大，重力加速度越小 问题二：有1k
4、g的物体在北京的重力大还是在上海的重力大？ 这个问题有学生回答 问题三： 1、地球在作什么运动？人造地球卫星在作什么运动？ 通过展示图片为学生建立清楚的图景 2、作匀速圆周运动的向心力是谁供应的？ 回答：地球与卫星间的万有引力即由牛顿其次定律得： 3、由以上可求出什么？ 卫星绕地球的线速度： 卫星绕地球的周期： 卫星绕地球的角速度： 老师可带领学生分析上面的公式得： 当轨道半径不变时，则卫星的周期不变、卫星的线速度不变、卫星的角速度也不变 当卫星的角速度不变时，则卫星的轨道半径不变 课堂练习： 1、假设火星和地球都是球体，火星的质量和地球质量之比，火星的半径和地球半径之比，那么离火星表面高处的
5、重力加速度和离地球表面高处的重力加速度之比等于多少? 解：因物体的重力来自万有引力，所以： 则该天体表面的重力加速度为： 所以： 2、若在相距甚远的两颗行星和的表面旁边，各放射一颗卫星和，测得卫星绕行星的周期为，卫星绕行星的周期为，求这两颗行星密度之比是多大? 解：设运动半径为，行星质量为，卫星质量为 由万有引力定律得： 解得： 所以： 3、某星球的质量约为地球的的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上高处平抛一物体，射程为60米，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为： A、10米B、15米C、90米D、360米 解得：（A） 布置作业： 探究活动组织学生收集资料，编写相
6、关论文，可以参考下列题目：1、月球有自转吗？（针对这一问题，学生会很简单回答出来，但是关于月球的自转状况却不肯定很清晰，老师可以加以引伸，比如月球自转周期，为什么我们看不到月球的另一面？）2、视察月亮有条件的让学生视察月亮以及星体，收集相关资料，练习地理天文学问编写小论文 万有引力定律在天文学上的应用 第四节万有引力定律在天文学上的应用 本节教材分析 这节课通过对一些天体运动的实例分析，使学生了解：通常物体之间的万有引力很小，经常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起确定性作用，对天文学的发展起了很大的推动作用，其中一个重要的应用就是计算天体的质量.? 在讲课时，应用万有
7、引力定律有两条思路要交待清晰.? 1.把天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，即F引=F向，用于计算天体（中心体）的质量，探讨卫星的速度、角速度、周期及半径等问题.? 2.在地面旁边把万有引力看成物体的重力，即F引=mg.主要用于计算涉及重力加速度的问题.? 这节内容是这一章的重点，这是万有引力定律在实际中的详细应用.主要 第六章 万有引力定律 第一节行星的运动 教学要求 1、了解日心说和地心说的内容和历史之争。 2、能再现开普勒天文三定律的内容，并能写出第三定律的代数式。 重点难点 驾驭天体运动的演化过程 熟记开普勒三定律 正文 1.地心说：认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。该学
8、说最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而渐渐建立和完善起来。管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。 存在条件：第一符合人们的日常阅历，其次人们多信奉宗教神学，认为地球是宇宙中心。 2.日心说：认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳转动。日心说最早于十六世纪，由波兰天文学家哥白尼提出。哥白尼认为，地球不是宇宙的中心，而是一颗一般行星，太阳才是宇宙的中心，一年的周期是地球每年绕太阳公转一周的反映。哥白尼的日心说也有缺点和错误，这就是：(1)太阳是宇宙的中心，事实上，太阳只是太阳系中的一个中心天体，不是宇宙的中心；（2）沿用了行星在圆形轨道作匀速圆
9、周运动的旧观念，事实上行星轨道是椭圆的，速度的大小也不是恒定的。 存在条件：地心说说明天体运动不仅困难，而且很多问题都不能说明。而用日心说，很多天体运动的问题不但能解决，而且还变得特殊简洁。 地心说和日心说的共同点：天体的运动都是匀速圆周运动。 3.冲破圆周运动天体运动：最早由开普勒证明了天体不是在做匀速圆周运动。他是在探讨丹麦天文学家第谷的资料时产生的探讨动机。 4.开普勒天文三定律： （1）全部的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在全部椭圆的一个焦点上。 （2）任何一个行星与太阳的联线在相等的时间内扫过的面积相等。 （3）全部行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。即
10、R3T2=k 练习 1关于日心说被人们所接受的缘由是（） A以地球为中心来探讨天体的运动有许多无法解决的问题 B以太阳为中心，很多问题都可以解决，行星的运动的描述也变得简洁了 C地球是围绕太阳转的D太阳总是从东面升起从西面落下 2.哪位科学家第一次对天体做圆周运动产生了怀疑?（） A.布鲁诺B.伽利略C.开普勒D.第谷 3.两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为TA:TB=1:8，则轨道半径之比是多少？ 4.设月球绕地球运动的周期为27天,则地球的同步卫星到地球中心的距离r与月球中心到地球中心的距离R之比r/R为() A.1/3B.1/9C.1/27D.1/18 5.一探空火箭未打中目
11、标而进入绕太阳的近乎圆形的轨道运行，轨道半径是地球绕太阳公转半径的倍，则探空火箭绕太阳公转周期为_ 练习解答 1.B2.C 3.RA3/TA2=RB3/TB2RA:RB=1:4 4.R月3/T月2=r卫3/T卫2T卫2/T月2=r卫3/R月3r卫/R月=1/9 5.与4近似27年 万有引力定律 第2节万有引力定律【学习目标】1了解发觉万有引力的思路和过程。2理解万有引力定律的内容及数学表达式，在简洁情景中能计算万有引力。3了解卡文迪许测量万有引力常数的试验装置与设计思想。4相识发觉万有引力定律的意义，领会天体运动规律。 【阅读指导】1牛顿在伽利略等人的探讨成果的基础上，通过自己严密的论证后提出
12、：万有引力是普遍存在于任何有_的物体之间的相互吸引力。于是推翻了宇宙的不行知论，同时使人们相识到天体的运动和地面上物体的运动遵循着同样的规律。21687年（适值我国清朝康熙年间）牛顿正式发表了万有引力定律。定律的内容是：_。数学表达式为：_。其中G称为_，是个与_无关的普适常量。3牛顿因为缺少精密测量仪器，没能测定引力常量G，在牛顿发表万有引力定律之后100多年，1798年（我国清朝嘉庆年间）英国物理学家_做了一个精确的测量，其结果与现代更精密的测量结果很接近。目前我们通常认为G=_。 【课堂练习】夯实基础1关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是()A只适用于天体，不适用于地面物体B只
13、适用于球形物体，不适用于其他形态的物体C只适用于质点，不适用于实际物体D适用于自然界中随意两个物体之间2在万有引力定律的公式中，r是（）A对星球之间而言，是指运行轨道的平均半径B对地球表面的物体与地球而言，是指物体距离地面的高度C对两个匀称球而言，是指两个球心间的距离D对人造地球卫星而言，是指卫星到地球表面的高度3关于行星绕太阳运动的缘由，有以下几种说法，正确的是（）A由于行星做匀速圆周运动，故行星不受任何力作用B由于行星四周存在旋转的物质造成的C由于受到太阳的吸引造成的D除了受到太阳的吸引力，还必需受到其他力的作用4下面关于万有引力的说法中正确的是（）A万有引力是普遍存在于宇宙中全部具有质量
14、的物体之间的相互作用B重力和万有引力是两种不同性质的力C当两物体间有另一质量不行忽视的物体存在时，则这两个物体间的万有引力将增大D当两物体间距离为零时，万有引力将无穷大5苹果落向地球，而不是地球向上运动遇到苹果。下列论述中正确的是（）A苹果质量小，对地球的引力较小，而地球质量大，对苹果的引力大B地球对苹果有引力，而苹果对地球没有引力C苹果对地球的作用力和地球对苹果作用力是相等的，由于地球质量极大，不行能产生明显的加速度D以上说法都不正确6地球质量大约是月球质量的81倍，一飞行器在地球和月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力相等时，此飞行器距地心距离与距月心距离之比为（）A1:1B3:1C6
15、:1D9:1 实力提升7已知地面的重力加速度是g，距地面高度等于地球半径2倍处的重力加速度为_。8一物体在地球表面重16N，它在以5m/s2的加速度上升的火箭中的视重为9N，则此时火箭离地面的距离为地球半径的_倍。第2节万有引力定律【阅读指导】1.质量2.任何两个物体之间都存在相互作用的引力。这个力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与两物体之间的距离的平方成反比。万有引力常量物质种类3.卡文迪许6.6710-11m3/（kgs2）或6.6710-11Nm2/kg2 【课堂练习】1.B2.D3.C4.A5.C6.B7.1/98.3 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页