万有引力理论的成就教案

1、万有引力理论的成就教案长沙县六中 刘德舫一、 教学分析1 课标要求: 知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。2 学习对象分析1) 学生的年龄特点和认知特点 高一的学生学习兴趣浓厚，他们的观察不只停留在一些表面现象，具有更深层次的探究愿望。在思维方式上由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡。2) 学习者在学习本课之前应具备的基本知识和技能 知道万有引力定律及其应用条件，圆周运动相关知识。3）学习者在即将学习的内容前已经具备的水平。 学生知道知道万有引力定律，引导学生把万有引力定律应用在天文学上。3 教学内容分析本节教材先介绍通过万有引力计算地球

2、质量，让学生体会万有引力的神奇。再介绍天体质量的计算，最后介绍发现未知天体的应用。体会科学定律对人类探索未知世界的作用。二、 教学目标1 知识与技能目标1）求地球的质量2）给出地球到太阳的距离能根据万有引力定律计算太阳的质量3）了解万有引力在发现未知天体的作用2 过程与方法目标通过了解万有引力理论的成就体会科学定律对人类探索未知世界的作用。3 情感态度与价值观了解并体重物下落与天体运动的多样性与统一性，知道万有引力定律对科学发展所起的重要作用，关注并思考与物理学相关的热点问题，有可持续发展的意识，能在力所能及的范围内，为社会的可持续发展做出贡献。三、 教学重点 万有引力定律及在天文和航天领域发

3、挥的巨大作用四、 教学难点万有引力定律的应用方法五、 教学过程一） 地球质量的计算在质量为、半径为的地球表面上，如果忽略地球自转的影响，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第二定律有： 二） 天体质量的计算应用万有引力定律可以计算天体的质量.基本思路是：根据行星（或卫星）运动的情况，求出行星（或卫星）的向心加速度，而向心力是由万有引力提供的，这样，列出方程即可求得中心天体（太阳或行星）的质量. 三）估算天体的密度由 代入 和 可得 其中R为中心天体的半径。当匀速圆周运动的天体绕中心天体表面运行时，则 。说明：（1）在求天体质量时，只能求出中心天体的

4、质量，不能求出环绕天体的质量。（2）应掌握地球的公转周期、地球的自转周期、月球的周期等，在估算天体质量时，应作为已知条件。四）发现未知天体海王星的发现是应用万有引力定律取得辉煌成就的例子.在18世纪，人们已经知道太阳系有7个行星，其中1781年发现的第七个行星天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有比较大的偏离.当时有人推测，在天王星轨道外面还有一个未发现的行星，它对天王星的作用引起了上述偏离.英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维列根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出这颗新行星的轨道.1846年9月23日晚，德国的加勒在勒维列预言的位置附近发现了这颗

5、新行星.后来，天文学家把这个行星叫做海王星.用同样的方法，在1930年3月14日，人们发现了太阳系的第9个星冥王星.海王星、冥王星的发现，显示了万有引力对研究天体运动的重要意义.四、例题探究与解答设计1 利用行星估算中心天体的质量例1 为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径，地球质量，日地中心距离，地球表面处的重力加速度，1年约为，试估算目前太阳的质量M（保留一位有效数字，引力常量未知）分析：根据太阳对地球的引力提供地球绕太阳做圆周运动的向心力列出相关方程，再根据地球表面重力等于万有引力列出方程联立求解。解答： 2 估算天体的密度例2 一艘宇宙飞船飞近某一个不知名的行星，并

6、进入靠近该行星表面的圆形轨道，宇航员进行预定的考察工作。宇航员能不能仅用一只表通过测定时间来测定该行星的密度？说明理由及推导过程。分析：本题不需要具体确定M和R，只需求出即可，而该比值可用宇宙飞船绕行星运行的周期表达，周期可用表测出。解3 万有引力定律与角速度、周期等例3 如果到某一天，因某种原因地球自转加快，则地球上物体重量将发生怎样的变化？当角速度等于多少时，赤道上的物体重量为零？（，）。分析：重力是万有引力的分力，地球上物体随地球自转作圆周运动的向心力由万有引力的分力提供，引力的另一分力为重力。在赤道上的物体万有引力、重力和向心力在一条直线上，结合其特点和题中条件可知重力为零时，万有引力充当向心力。解4、合作求解1 用火箭把宇航员送到月球上，如果他已知月球的半径，那么他用一个弹簧秤和一个已知质量的砝码，能否测出月球的质量