物理必修ⅱ沪科版 5.3 万有引力定律与天文学的新发现1导学案

1、延长县中学学生自主学习导学案 科 目物理课 题课型新授课设计人卫尚昆审查人卫尚昆审批人序号5-03学习目标1、了解天王星的发现和哈雷彗星的预报的历史过程2、学会利用万有引力定律计算天体的质量。3、理解重力与万有引力的关系，理解地面上重力变化的规律学习重点1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。2、会用相关已知条件求中心天体的质量。学法指导1、依据预习案通读教材，进行知识梳理；勾画课本并写上提示语、标注序号；熟记基础知识，完成预习自测题目上。2、将预习中不能解决的问题标记出来，并填写到后面“我的疑惑”处。3、独立完成。学 习 过 程笔 记预习案知识回顾1万有引力定律的内容 。2公式： G

2、= 。3万有引力定律适用于 ，但用公式计算时，只适用于 。课前预习一、利用万有引力定律发现新天体 1、天王星的发现 2、哈雷彗星的预报这两个案例，进一步证明牛顿的万有引力定律的正确性及精确性。显示了人类认识自然的伟大胜利，标志着物理学已经发展到一个新的历史阶段。要求：认真阅读教材，弄清发现天王星、预报彗星回归的思路和原理。二、应用万有引力定律分析天体的运动基本方法：把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需的向心力由万有引力提供。关系式： 三、应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算。天体质量M、密度的估算：测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R和周期T，由得M= ，= .（R0为天体的半径

3、）当卫星沿天体表面绕天体运行时，R=R0，则= 预习自测：1、下列说法正确的是（ ）A海王星是人们直接应用万有引力定律计算的轨道而发现的B天王星是人们应用万有引力定律计算的轨道而发现的C海王星是人们经过长期的太空观测而发现的D天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此，人们发现了海王星2、已知地球的公转半径r=1.50×1011m，周期T=365d3.15×107s，求太阳质量M为多少？我的疑惑：请你将预习中未能解决的问题和有疑惑的问题写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。探究案一、 质疑探究质疑解疑、合作探究万有引力

4、定律的应用1基本思路：把天体的运动看成 运动，其所需向心力由 提供。（说明：虽然行星的轨道不是圆，但是实际上和圆十分接近，在高中阶段的研究中我们把天体运动按匀速圆周运动来处理。）其基本关系式为： 。在忽略天体自转的影响时，我们可以认为天体表面处的物体受到的重力 天体对物体的万有引力。其基本表达式： 。2具体应用：探究一：计算中心天体的质量方法一：已知行星（或卫星）的周期公转周期T、轨道半径r，可求出中心天体的质量M（但不能求出行星或卫星的质量m）思考：1.如果不知道行星公转的周期T，而知道行星公转的角速度w，你能否求出太阳的质量呢？ 2.如果不知道行星公转的周期T，而知道行星公转的线速度大小v

5、，你又能否求出太阳的质量呢？:问题1：×1011km，已知引力常量G×1011 N·m2/kg2，则可估算出太阳的质量约为多大？方法二：问题2：设地面附近的重力加速度g=/s2，地球半径R×106m，引力常量G×10-11 Nm2/kg2，试估算地球的质量。（写出解题过程。）小结： 探究二：估算天体的密度基本思路： 根据上面方法一算出中心天体的质量M，结合球体体积计算公式 V= 天体的密度计算公式 ，若行星或卫星在天体表面附近空间运行，其轨道半径r近似等于该天体半径R，天体的密度公式 根据上面方法二算出中心天体的质量M，天体的密度计算公式 。问

6、题3：根据问题2中的数据，求出地球的平均密度。针对训练：天宫一号于2011年9月29日成功发射，它将和随后发射的神州飞船在空间完成交会对接，实现中国载人航天工程的一个新的跨越。天宫一号进入运行轨道后，其运行周期为T，距地面的高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G。若将天宫一号的运行轨道看做圆轨道，求：（1）地球质量M； （2）地球的平均密度。小结： 二、小结：这节课你学到了什么，试着总结一下。三、当堂检测有效训练、反馈矫正1、一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行，要测定该行星的密度，仅仅只需（）。: 2、已知地球半径为R，月球半径为r，地球与月球之间的距离（两中心之间的距离）为S。月球公转的周期为T1，地球自转的周期为T2，地球公转周期为T3，万有引力常量为G，由以上条件可知（） A地球的质量为 B月球的质量为 C地球的密度为 D月球运动的加速度为3、地球绕太阳的公转可认为是匀速圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球绕太阳公转的周期为T。太阳发出的光经过时间t0到达地球。光在真空中的传播速度为c。根据以上条件推算太阳的质量M与地球的质量m之比M ：m=?4、已知下列数据：（1）地面附近物体的重力加速度g （2）地球的半径R