6.4万有引力理论的成就学案(人教版必修2).docx
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1、6.4万有引力理论的成就学案(人教版必修2)万有引力理论的成就 【教学设计】 6.4万有引力理论的成就一、教材分析本节教学要求学生体会万有引力定律经受实践的检验,取得了很大的胜利;理解万有引力理论的巨大作用和价值。通过本节的学习,使学生深刻体会科学定律对人类探究未知世界的作用,激起学生对科学探究的爱好,培育酷爱科学的情感。二、教学目标(一)学问与技能1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2、会用万有引力定律计算天体质量。3、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。(二)过程与方法1、通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。2、了解天体中的学问。(三)情感、看法与价值观体会万有引力
2、定律在人类相识自然界奇妙中的巨大作用,让学生懂得理论来源于实践,反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点三、教学重点、难点1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力供应的。2、会用已知条件求中心天体的质量。3、依据已有条件求中心天体的质量。四、学情分析万有引力定律的发觉有着重要的物理意义:它对物理学、天文学的发展具有深远的影响;它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来;对科学文化发展起到了主动的推动作用,解放了人们的思想,给人们探究自然的奇妙建立了极大信念,人们有实力理解天地间的各种事物。这节课我们就共同来学习万有引力定律在天文学上的应用。五、教学方法探讨、谈话、练习、多媒体课件协助六、课
3、前打算1学生的学习打算:预习万有引力理论的成就2老师的教学打算:多媒体课件制作,课前预习学案。七、课时支配:1课时八、教学过程一、“科学真实迷人”老师活动:引导学生阅读教材“科学真实迷人”部分的内容,思索问题1、推导出地球质量的表达式,说明卡文迪许为什么能把自己的试验说成是“称量地球的重量”?【例题1】设地面旁边的重力加速度g=9.8m/s2,地球半径R=6.4106m,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2,试估算地球的质量。kg二、计算天体的质量老师活动:引导学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容,同时考虑下列问题1、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?2、求解天体质量的
4、方程依据是什么?学生活动:学生阅读课文第一部分,从课文中找出相应的答案.1、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是:依据环绕天体的运动状况,求出其向心加速度,然后依据万有引力充当向心力,进而列方程求解.2、从前面的学习知道,天体之间存在着相互作用的万有引力,而行星(或卫星)都在绕恒星(或行星)做近似圆周的运动,而物体做圆周运动时合力充当向心力,故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力,这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在.老师活动:请同学们结合课文学问以及前面所学匀速圆周运动的学问,加以探讨、综合,然后思索下列问题。学生代表发言。1.天体实际做何运动?而我们通常可认为
5、做什么运动?2.描述匀速圆周运动的物理量有哪些?3.依据环绕天体的运动状况求解其向心加速度有几种求法?4.应用天体运动的动力学方程万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点?5.应用此方法能否求出环绕天体的质量?学生活动:分组探讨,得出答案。学生代表发言。1.天体实际运动是沿椭圆轨道运动的,而我们通常状况下可以把它的运动近似处理为圆形轨道,即认为天体在做匀速圆周运动.2.在探讨匀速圆周运动时,为了描述其运动特征,我们引进了线速度v,角速度,周期T三个物理量.3.依据环绕天体的运动状况,求解向心加速度有三种求法.即:(1)a心=(2)a心=2r(3)a心=42r/T24
6、.应用天体运动的动力学方程万有引力充当向心力,结合圆周运动向心加速度的三种表述方式可得三种形式的方程,即(1)F引=G=F心=ma心=m.即:G(2)F引=G=F心=ma心=m2r即:G=m2r(3)F引=G=F心=ma心=m即:G=m从上述动力学方程的三种表述中,可得到相应的天体质量的三种表达形式:(1)M=v2r/G.(2)M=2r3/G.(3)M=42r3/GT2.上述三种表达式分别对应在已知环绕天体的线速度v,角速度,周期T时求解中心天体质量的方法.以上各式中M表示中心天体质量,m表示环绕天体质量,r表示两天体间距离,G表示引力常量.从上面的学习可知,在应用万有引力定律求解天体质量时,
7、只能求解中心天体的质量,而不能求解环绕天体的质量。而在求解中心天体质量的三种表达式中,最常用的是已知周期求质量的方程。因为环绕天体运动的周期比较简单测量。【例题2】把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动,平均半径为1.51011m,已知引力常量为:G=6.6710-11Nm2/kg2,则可估算出太阳的质量大约是多少千克?(结果取一位有效数字)分析:题干给出了轨道的半径,虽然没有给出地球运转的周期,但日常生活常识告知我们:地球绕太阳一周为365天。故:T=365243600s=3.15107s由万有引力充当向心力可得:G=m故:M=代入数据解得M=kg=21030kg老师活动:求解过程,点评。三、发
8、觉未知天体老师活动:请同学们阅读课文“发觉未知天体”部分的内容,考虑以下问题1、应用万有引力定律除可估算天体质量外,还可以在天文学上有何应用?2、应用万有引力定律发觉了哪些行星?学生活动:阅读课文,从课文中找出相应的答案:1、应用万有引力定律还可以用来发觉未知的天体。2、海王星、冥王星就是应用万有引力定律发觉的。老师活动:引导学生深化探究人们是怎样应用万有引力定律来发觉未知天体的?发表你的看法。学生活动:探讨并发表见解。人们在长期的视察中发觉天王星的实际运动轨道与应用万有引力定律计算出的轨道总存在肯定的偏差,所以怀疑在天王星四周还可能存在有行星,然后应用万有引力定律,结合对天王星的观测资料,便
9、计算出了另一颗行星的轨道,进而在计算的位置视察新的行星。老师点评:万有引力定律的发觉,为天文学的发展起到了主动的作用,用它可以来计算天体的质量,同时还可以来发觉未知天体.【例题3】【例题4】【例题5】四、当堂检测 九、板书设计6.4万有引力理论的成就一、科学真是迷人-【例题1】二、计算天体的质量-【例题2】三、发觉未知天体 十、教学反思本节要向学生澄清的一个问题是:天王星是太阳向外的第七颗行星,亮度是肉眼可见的,但由于较为黯淡而不易被观测者发觉。威廉赫歇耳爵士在1781年3月13日宣布他的发觉,这也是第一颗运用望远镜发觉的行星。由于天王星的运动有某些不规则性,使得人们怀疑,在天王星之外还有一颗
10、未知行星,英国的亚斯和法国的勒维列计算了这颗新星即将出现的时间和地点,德国科学家伽勒观测到了它,从而导致了海王星的发觉。十一、学案设计(见下页) 万有引力理论 总课题万有引力与航天总课时第14课时课题万有引力理论的成就课型新授课教学目标学问与技能1、了解万有引力定律在天文学上的应用2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度3、驾驭综合运用万有引力定律和圆周运动学学问分析详细问题的方法过程与方法通过求解太阳.地球的质量,培育学生理论联系实际的运用实力情感看法与价值观通过介绍用万有引力定律发觉未知天体的过程,使学生懂得理论来源于实践,反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点教学重点1、行星绕太阳的运动
11、的向心力是由万有引力供应的。2、会用已知条件求中心天体的质量。教学难点依据已有条件求中心天体的质量。学法指导自主阅读、合作探究、精讲精练、教学打算教学设想学问回顾合作探究突出重点,突破难点典型例题分析巩固学问达标提升教学过程师生互动补充内容或错题订正任务一学问回顾 1、请同学们回顾前面所学匀速圆周运动的学问,然后写出向心加速度的三种表达形式? 2、上节我们学习了万有引力定律的有关学问,现在请同学们回忆一下,万有引力定律的内容及公式是什么?公式中的G又是什么?G的测定有何重要意义? 任务二合作探究(仔细阅读教材,回答下列问题)一、“科学真实迷人”引导:求天体质量的方法一:是依据重力加速度求天体质
12、量,即引力=重力mg=GMm/R21、推导出地球质量的表达式,说明卡文迪许为什么能把自己的试验说成是“称量地球的重量”? 2、设地面旁边的重力加速度g=9.8m/s2,地球半径R=6.4106m,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2,试估算地球的质量。(写出解题过程。) 二、计算天体的质量(学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容,同时考虑下列问题)引导:求天体质量的方法二:是依据天体的圆周运动,即其向心力由万有引力供应,1、应用万有引力定律求解中心天体质量的基本思路是什么? 2、依据环绕天体的运动状况求解其向心加速度有几种求法? 3、应用天体运动的动力学方程万有引力充当向心力求出的天
13、体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点? 4、应用此方法能否求出环绕天体的质量?为什么? 例题:把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动,平均半径为1.51011m,已知引力常量为:G=6.6710-11Nm2/kg2,则可估算出太阳的质量大约是多少千克?(结果取一位有效数字,写出规范解答过程) 三、发觉未知天体(请同学们阅读课文“发觉未知天体”部分的内容,考虑以下问题)1、应用万有引力定律除可估算天体质量外,还可以在天文学上有何应用? 2、应用万有引力定律发觉了哪些行星? 3、怎样应用万有引力定律来发觉未知天体的?发表你的看法。(沟通探讨) 任务三达标提升1地球公转的轨道半径是R1,周期是T1
14、,月球绕地球运转的轨道半径是R2,周期是T2,则太阳质量与地球质量之比是()ABCD2把太阳系各行星的轨迹近似的看作匀速圆周运动,则离太阳越远的行星,写列说法错误的是()A周期越小B线速度越小C角速度越小D加速度越小3一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍,则这颗小行星运转的周期是()A4年B6年C8年8/9年4.下面说法错误的是()A海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发觉的B天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发觉的C天王星的运动轨道偏离依据万有引力定律计算出来的轨道,其缘由是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用D冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发觉的
15、5、(多项选择)利用下列哪组数据,可以计算出地球的质量(已知引力常量G)()A.已知地球的半径R和地面的重力加速度gB.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度vC.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和周期TD.以上说法都不正确6、设地球表面重力加速度为g0,物体在距离地心4R(R是地球的半径)处,由于地球的作用而产生的加速度为g,则g/g0为()11/91/41/167假设火星和地球都是球体,火星质量M火和地球质量M地之比为M火/M地p,火星半径R火和地球半径R地之比为R火/R地q,那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力加速度g地之比g火/g地等于()Ap/q2Bpq
16、2Cp/qDpq8通过天文观测到某行星的一个卫星运动的周期为T,轨道半径为r,若把卫星的运动近似看成匀速圆周运动,试求出该行星的质量 6.3万有引力定律学案(人教版必修2) 6.3万有引力定律学案(人教版必修2)1假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力真的是同一种力,同样遵从“_”的规律,由于月球轨道半径约为地球半径(苹果到地心的距离)的60倍,所以月球轨道上一个物体受到的引力是地球上的_倍依据牛顿其次定律,物体在月球轨道上运动时的加速度(月球_加速度)是它在地面旁边下落时的加速度(_加速度)的_依据牛忽然代测出的月球公转周期和轨道半径,检验的结果是_2自然界中任何两个物体都_,引力的方
17、向在它们的连线上,引力的大小与_成正比、与_成反比,用公式表示即_其中G叫_,数值为_,它是英国物理学家_在试验室利用扭秤试验测得的3万有引力定律适用于_的相互作用近似地,用于两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时;特别地,用于两个匀称球体,r是_间的距离4关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是()A不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力B只有能看做质点的两物体间的引力才能用FGm1m2r2计算C由FGm1m2r2知,两物体间距离r减小时,它们之间的引力增大D万有引力常量的大小首先是由牛顿测出来的,且等于6.671011Nm2/kg25对于公式FGm1m2r2理解正确的是()Am1与m
18、2之间的相互作用力,总是大小相等、方向相反,是一对平衡力Bm1与m2之间的相互作用力,总是大小相等、方向相反,是一对作用力与反作用力C当r趋近于零时,F趋向无穷大D当r趋近于零时,公式不适用6要使两物体间的万有引力减小到原来的14,下列方法不行采纳的是()A使物体的质量各减小一半,距离不变B使其中一个物体的质量减小到原来的14,距离不变C使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变D使两物体间的距离和质量都减为原来的14【概念规律练】学问点一万有引力定律的理解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,不适用于地面上的物体B只适用于球形物体,不适用于其他形态的物体C只适用于
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- 6.4 万有引力 理论 成就 人教版 必修
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