dwj6.4《万有引力理论的成就》.ppt

6.4万有引力理论 的成就,教学目标,1知识与技能： (1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量； (2)行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量； (3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。 2过程与方法： (1)培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法； (2)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法； (3)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。,3情感态度与价值观： (1)培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质； (2)体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。 1教学重点及其教学策略： 重点：地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算 教学策略：通过数据分析、类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。 2教学难点及其教学策略： 难点：根据已有条件求中心天体的质量 教学策略：通过类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。 教学方法 探究、讲授、讨论、练习,万有引力理论的成就,一.测量天体的质量,1.测量地球的质量,思考： （1）根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑地球自转的影响？ （2）测量地球质量运用了处理天体运动问题的那种思路？,F引,F向,G,F引,G,F向,四.应用一天体质量的计算,方法一. 已知天体的球体半径R和球体表面重力加速度g.求天体的质量,基本思路,2.测量太阳的质量,九大行星围绕太阳运动，太阳为中心天体。 思考： （1）行星做圆周运动的向心力是什么？ （2）是否需要考虑九大行星之间的万有引力？,如果设中心天体质量为M，行星质量为m，已知行星围绕太阳转动的轨道半径为r，即行星到太阳的距离及公转周期T。 我们如何利用这些条件来测量太阳的质量呢?是处理天体运动问题的那种思路？,2.测量太阳的质量,四.应用一天体质量的计算,基本思路,牢记,计算的是中心天体的质量，不能计算 环绕天体的质量。,反思： （1）不同行星与太阳的距离r和围绕太阳公转的周期T都是各不相同的，但是不同行星的r，T计算出来的太阳质量必须是一样的！上面的公式能否保证这一点？,反思：,（2）我们类比太阳，能不能通过月亮或地球卫星来计算出地球的质量呢？即通过行星的卫星计算出行星的质量呢？是否需要知道卫星的质量呢？,（3）知道天体质量，能求天体密度吗？,四.应用二天体密度的计算,四.应用二天体密度的计算,结论：,如果知道卫星围绕行星运动的周期和卫星与行星之间的 距离，同样可以算出行星的质量或密度 。,请阅读课本“发现未知天体”，回到如下问题：,问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？ 问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗星？,二：发现未知天体,背景： 1781年由英国物理学家威廉赫歇 尔发现了天王星，但人们观测到的天王星 的运行轨迹与万有引力定律推测的结果 有一些误差,发现未知天体,海王星的轨道由英 国的剑桥大学的学 生亚当斯和法国年 轻的天文爱好者勒 维耶各自独立计算 出来。1846年9月 23日晚，由德国的 伽勒在勒维耶预言 的位置附近发现了 这颗行星,人们称其 为“笔尖下发现的 行星” 。,发现未知天体,当时有两个青年英国的亚当 斯和法国的勒威耶在互不知晓的情况 下分别进行了整整两年的工作。1845 年亚当斯先算出结果，但格林尼治天 文台却把他的论文束之高阁。1846年 9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林， 却受到了重视。柏林天文台的伽勒于 1846年9月23日晚就进行了搜索，并 且在离勒威耶预报位置不远的地方发 现了这颗新行星。 海王星的发现使哥 白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。,科学史上的一段佳话,发现未知天体,海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理 论计算的不一致于是几位学者用亚当斯和勒维列 的方法预言另一颗新星的存在 在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现 了这颗新星冥王星,发现未知天体,总结：,万有引力理论的成就： 一.测量天体的质量或密度 二：发现未知天体,强化训练：,1：利用下列哪组数据可以举算出地球的质量（ ） A:已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g B:已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期T C:已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和线速度V D:已知卫星围绕地球运动的线速度V和周期T,ABCD,强化训练：,2.一宇航员为了估测一星球的质量，他在该星球的表面做自由落体实验：让小球在离地面h高处自由下落，他测出经时间t小球落地，又已知该星球的半径为R，试估算该星球的质量。,2hR2/Gt2,例3、宇航员站在一个星球表面上的某高 处h自由释放一小球，经过时间t落 地，该星球的半径为R，你能求解 出该星球的质量吗？,牢记,不同星球表面的力学规律相同，只是重力 加速度g不同，在解决其他星球表面上的 力学问题时，若要用到重力加速度应该是 该星球的重力加速度，如：竖直上抛运动、 平抛运动、竖直平面内的圆周运动，都要 用该星球的重力加速度。,强化训练：,3.地球表面处重力加速度g取10m/s2，地球的半径R取6400km，引力常数G为6.6710-11Nm2/kg2,由上述条件，可推得地球平均密度 得表达式是 把上述数据代入，可算得其值为 kg/m3,56103,思考讨论,1.2020年我们班的某同学驾驶着神州号宇宙飞船飞近某一不知名的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道运