064万有引力定律在天文学上的应用高品质版

1、万有引力定律在天文学上的应用人造卫星一、授课目的1经过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的研究，使学生初步掌握研究此类问题的基本方法：万有引力作为物体做圆周运动的向心力。2使学生对人造地球卫星的发射、运行等情况有初步认识，使多数学生在脑筋中建立起较正确的图景。二、重点、难点解析1天体运动的向心力是由万有引力供应的，这一思路是本节课的重点。2第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星运行的最大速度，它们的一致是本节课的难点。三、教具自制同步卫星模型。四、授课过程(一)引入新课1复习提问：物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？(对学生的回答

2、予以纠正或必然。)万有引力和重力的关系是什么？重力加速度的决定式是什么？(学生回答：地球表面物体碰到的重力是物体碰到地球万有引力的一个分力，但这个分力的大小基本等于物体碰到地球的万有引力。如不全面，教师予以补充。)2引课提问：依照前面我们所学习的知识，我们知道了所有物体之间都存在着相互作用的万有引力，而且这类万有引力在天体这类质量很大的物体之间是特别巨大的。那么为什么这样巨大的引力没有把天体拉到一起呢？(可由学生谈论，教师归纳总结。)由于天体都是运动的，比方恒星周边有一颗行星，它拥有必然的速度，依照牛顿第必然律，若是不受外力，它将做匀速直线运动。现在它碰到恒星对它的万有引力，将偏离原来的运动方

3、向。这样，它既不能够摆脱恒星的控制远离恒星，也不会被恒星吸引到一起，将围绕恒星做圆周运动。此时，行星做圆周运动的向心力由恒星对它的万有引力供应。(教师边讲解，边画板图。)可见万有引力与天体的运动亲近联系，我们这节课就要研究万有引力定律在天文学上的应用。板书：万有引力定律在天文学上的应用人造卫星(二)授课过程1研究天体运动的基本方法刚刚我们解析了行星的运动，发现行星绕恒星做圆周运动，此时，恒星对行星的万有引力是行星做圆周运动的向心力。其实，所有行星绕恒星或卫星绕行星的运动都能够基本上看作是匀速圆周运动。这时运动的行星或卫星的受力情况也特别简单：它不能能碰到弹力或摩擦力，所碰到的力只有一种万有引力

4、。万有引力作为其做圆周运动的向心力。板书：F万=F向下面我们依照这一基本方法，研究几个天文学的问题。天体质量的计算若是我们知道了一个卫星绕行星运动的周期，知道了卫星运动的轨道半径，可否求出行星的质量呢？依照研究天体运动的基本方法：万有引力做向心力，F万=F向(指副板书)此时知道卫星的圆周运动周期，其向心力公式用哪个好呢？等式两边都有m，能够约去，说明与卫星质量没关。我们就可以得卫星运行速度的比较下面我们再来看一个问题：某行星有两颗卫星，这两颗卫星的质量和轨道半径都不同样，哪颗卫星运动的速度快呢？我们依旧利用研究天体运动的基本方法：以万有引力做向心力F万=F向设行星质量为M，某颗卫星运动的轨道半

5、径为r，此卫星质量为m，它碰到行星对它的万有引力为(指副板书)于是我们获取等式两边都有m，能够约去，说明与卫星质量没关。于是我们获取从公式能够看出，卫星的运行速度与其自己质量没关，与其轨道半径的平方根成反比。轨道半径越大，运行速度越小；轨道半径越小，运行速度越大。换句话说，离行星越近的卫星运动速度越大。这是一个特别适用的结论，希望同学能够恩赐重视。海王星、冥王星的发现刚刚我们研究的问题可是实责问题的一种近似，实责问题要复杂一些。比方，行星绕太阳的运动轨道其实不是正圆，而是椭圆；每颗行星碰到的引力也不但由太阳供应，除太阳的引力最大外，还要碰到其他行星的引力。这就需要更复杂一些的运算，而这类运算，

6、以致了海王星、冥王星的发现。200年前，人们认识的太阳系有7大行星：水星、金星、地球、火星、土星、木星和天王星，今后，人们发现最外面的行星天王星的运行轨道与用万有引力定律计算出的有较大的偏差。于是，有人推测，在天王星的轨道外侧可能还有一颗行星，它对天王星的引力使天王星的轨道发生偏离。而且人们计算出这颗行星的可能轨道，而且在计算出的地址终于察看到了这颗新的行星，将它命名为海王星。再后，又发现海王星的轨道也与计算值有偏差，人们进一步推测，海王星轨道外侧还有一颗行星，于是用同样的方法发现了冥王星。可见万有引力定律在天文学中的应用价值。2人造地球卫星下面我们再来研究一下人造地球卫星的发射及运行情况。卫

7、星的发射与运行最早研究人造卫星问题的是牛顿，他设想了这样一个问题：在地面某一高处平抛一个物体，物体将走一条抛物线落回地面。物体初速度越大，翱翔距离越远。考虑到地球是圆形的，应该是这样的图景：(板图)当抛出物体沿曲线轨道下落时，地面也沿球面向下波折，物体所受重力的方向也改变了。当物体初速度足够大时，物体总要落向地面，总也落不到地面，就成为地球的卫星了。从刚刚的解析我们知道，要想使物体成为地球的卫星，物体需要一个最小的发射速度，物体以这个速度发射时，能够恰巧贴着地面绕地球翱翔，此时其重力供应了向心力。其中，g为地球表面的重力加速度，约9.8m/s2。R为地球的半径，约为6.4106m。代入数据我们

8、能够算出速度为7.9103m/s，也就是7.9km/s。这个速度称为第一宇宙速度。板书：第一宇宙速度v=7.9km/s第一宇宙速度是发射一个物体，使其成为地球卫星的最小速度。若以第一宇宙速度发射一个物体，物体将在贴着地球表面的轨道上做匀速圆周运动。若发射速度大于第一宇宙速度，物体将在离地面远些的轨道上做圆周运动。现在同学思虑一个问题：刚刚我们解析卫星绕行星运行时获取一个结论：卫星轨道离行星越远，其运动速度越小。现在我们又获取一个结论：卫星的发射速度越大，其运行轨道离地面越远。这两者可否矛盾呢？其实，它们其实不矛盾，重点是我们要分清发射速度和运行速度是两个不同样的速度：比方我们以10km/s的速

9、度发射一颗卫星，由于发射速度大于7.9km/s，卫星不能能在地球表面翱翔，将会远离地球表面。而卫星远离地球表面的过程中，其在垂直地面方向的运动，相当于竖直上抛运动，卫星速度将变小。当卫星速度减小到7.9km/s时，由于此时卫星离地球的距离比刚刚大，依照万有引力定律，此时碰到的引力比刚刚小，仍不能够使卫星在此高度绕地球运动，卫星还会连续远离地球。卫星离地面更远了，速度也进一步减小，当速度减小到某一数值时，比方说5km/s时，卫星在这个地址碰到的地球引力恰巧满足卫星在这个轨道以这个速度运动所需向心力，卫星将在这个轨道上运动。而此时的运行速度小于第一宇宙速度。因此，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小速

10、度，是卫星地球运行的最大速度。板书：第一宇宙速度是发射地球卫星的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。若是物体发射的速度更大，达到或高出11.2km/s时，物体将能够摆脱地球引力的拘束，成为绕太阳运动的行星或飞到其他行星上去。11.2km/s这个速度称为第二宇宙速度。板书：第二宇宙速度v=11.2km/s若是物体的发射速度再大，达到或高出16.7km/s时，物体将能够摆脱太阳引力的拘束，飞到太阳系外。16.7km/s这个速度称为第三宇宙速度。板书：第三宇宙速度v=16.7km/s同步通讯卫星下面我们再来研究一种卫星同步通讯卫星。这类卫星绕地球运动的角速度与地球自转的速度同样，因此从地面上看，它

11、总在某地的正上方，因此叫同步卫星。这类卫星一般用于通讯，又叫同步通讯卫星。我们平时看电视实况转播时总听到讲解员讲：正在经过太平洋上空或印度洋上空的通讯卫星转播电视实况，为什么北京上空没有同步卫星呢？大家来看一下模型(出示模型)：若在北纬或南纬某地上空真有一颗同步卫星，那么这颗卫星轨道平面的中心应是地轴上的某点，而不是地心，其需要的向心力也指向这一点。而地球所能够供应的引力只能指向地心，因此北纬或南纬某地上空是不能能有同步卫星的。别的由于同步卫星的周期与地球自转周期同样，因此此卫星离地球的距离只能是一个定值。换句话说，所有地球的同步卫星只能分布在赤道正上方的一条圆弧上，而为了卫星之间不相互搅乱，

12、大体3度角左右才能放置一颗卫星，地球的同步通讯卫星只能有120颗。可见，空间地址也是一种资源。(可视时间让学生推导同步卫星的高度)五、课堂小结本节课我们学习了如何用万有引力定律来研究天体运动的问题；掌握了万有引力是向心力这一研究天体运动的基本方法；认识了卫星的发射与运行的一些情况；知道了第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。最后我们还认识了通讯卫星的有关情况，本节课我们学习的内容很多，希望及时复习。六、说明1设计思路：本节课是一节知识应用与扩展的课程，因此设计时注意加大知识含量，引起学生兴趣。同时注意方法的培养，让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题

13、的习惯，防备套公式的不良习惯。围绕第一宇宙速度的谈论，让学生形成较正确的卫星运动图景。2同步卫星模型是用一地球仪改制而成，用一个小球当卫星，小球与地球仪用细线相连，细线的一端可在地球仪的不同样纬度处固定。对爸爸的印象，从记事的时候，就有了，他留给我的印象就是默然少言的，但是脸上却向来有微笑，无论家里碰到了什么样的困难，只要有爸爸在，所有都能够雨过天晴的，小时候，家里很穷，但是作为孩子的我们（我和哥哥），却很幸福。爸爸向来不会由于缺钱，而让我们感感觉些许的窘况和紧张，哪怕的低三下气的问人借钱，爸爸都会准时给我们交了学费，向来都不会给我们兄妹俩拖欠学费。爸爸闲下来的时候，就会给我和哥哥讲他们生活的

14、那个年代，很苦很累，还经历过自然灾害，穷的时候，连饭都吃不饱。在我的印象里，最深的一件事情就是过年的时候，无论这一年钱赚的多还是少，爸爸总会让妈妈带着我和哥哥去买新衣服，自然了，妈妈也必定买新的，唯有爸爸，他是家里面唯一一个能够穿旧衣服过新年的人，这就是我关于爸爸的儿时的印象，他爱家人，向来不愿委屈自己的妻子和孩子。成长岁月里的爸爸在我们渐渐成长的的岁月里，作为孩子，我们都有了自己的认知和想法，青春期的反叛，我们也给爸爸惹了很多祸，但是，无论我们闯的祸有多大，最后都是爸爸出头，来摆平解决所有。在这个渐渐懂事的过程中，爸爸扮演着一位良师的角色，事情过后，爸爸也会顺便好好的教育我们，让我们懂得，我

15、们做的是对的，值得激励的，还是不对的，今后需要去改正的。爸爸在社会上经历的多了，懂得的道理也比我们多很多。我们是在趔趔趄趄的认知中去研究这个社会，而爸爸就是这条研究道路的指明灯！在我们长大的青春岁月里，我们在爸爸身上看到了责任、懂得了担当的重要性！爸爸，在我们的生活中，必不能少，他让我们（大哥和我）拥有了正确的人生观和价值观，他教会了我们如何对待这个世界，如何去更好的创立自己想要的生活！渐渐上了年纪的爸爸：我只想用“渐渐上了年纪”来形容现在的爸爸，不想要用已经“老去”来形容爸爸。没错，岁月是真的很无情的，不知不觉间，爸爸的眼角多了些许的皱纹，额头的皱纹也不自觉的来向他报到了，爸爸再伟大，也终究

16、抵但是岁月的蹉跎。两角鬓白的爸爸，让我们看着多了很多的喜爱，向来雷厉流行、无所不能够的爸爸，渐渐地，变得老了，特别是当我们都成家今后，爸爸也算是把他一世最重要的任务也都完成了，上了年纪的爸爸，更多的心思，留在了妈妈的身上，一路走来，是妈妈的陪伴和静静的奉献，才让爸爸能够在外工作的时候，毫无歪念！妈妈，就是爸爸最为刚毅的后盾，而我们，是爸爸努力奋斗的最大动力，现在，爸爸渐渐地老了，作为儿女，我们无法让岁月倒流，能做的就是多陪伴他们，让他们的晚年生活能够幸福！爸爸的一世，都在付出，为了家和家人而付出，现在的我们，都已经成家，更加领悟到了为人父亲母亲的心酸苦楚，我们能做的就是常回家看看！让父亲母亲不

17、感觉孤独！我们都是母亲身上掉下来的一块肉，我们跟母亲之间的关系，血浓于水，相互间的那种爱，是神圣而又不能入侵的，是妈妈给了我们生命，也是妈妈无怨无悔的把我们抚养成人，在我们成长的过程中，无论是好还是不好，妈妈都一味的去包括，去引领着我们我和妈妈的温情小生活，母爱，总是那么的伟大！都说慈母多败儿，其实啊，母亲在我们的生活着，扮演着不能或缺的角色，没有母亲的无私奉献，又怎会有我们的今天呢？更多的时候，是我们忽略了母亲的重要性，甚至是把母亲对我们的关心和珍爱变成了理所自然！其实啊，也是由于我们从出生的时候，就拥有了母亲的爱，也就变得不那么的珍惜了！我感觉，我们生活在这个世上，更要好好地对待我们的母亲

18、，在我的记忆深处，母亲总是很慈祥的，她也有属于她自己的小忧愁，但是，却向来都不会让我们知道，无论生活中，碰到了什么困难也许曲折，她总是自己一个人想方法面对和解决！以致于从前的我向来感觉母亲是全能的，没有什么困难事情是母亲不能够解决的！儿时记忆中，最深刻的一件事情就是那年的的大冬天，下了很厚很厚的雪，我跟哥哥上学的地方是需要骑着自行车去的，妈妈早早的叫醒了我和哥哥，而且告诉我们下大雪了，路上滑，要早点出发，路上慢一点走，当我们吃了早饭准备出发的时候，妈妈也跟着一起出发了。大冬天的，天黑黑的，母亲拿着手电筒，给我和哥哥照明，由于下了雪，有的路段不好走，我们就推着自行车，一路上有说有笑的，不时时的哥

19、哥还会调皮一下，就这样，母亲拿着照明灯，一路护送我和哥哥到了学校，现在回忆起来从前的岁月，满满的回忆，满满的温暖！不知不觉间，我们就都长大了，哥哥也成家了，有自己的孩子，妈妈看着我们生活幸福，她也就是快乐满足了，但是，岁月倒是那么的无情，不知不觉间，妈妈的眼角就多了些许的皱纹，她在岁月的淘洗中，渐渐地老去了！她没有多么伟大的理想，唯一的希望，就是我们都能够生活的健康，安全，快乐，幸福！母亲，向来都不曾奢望我们能够有多么大的功名盖世，最大的梦想就是我们安全快乐，她的一世心血，都在我们这些孩子身上，而关于她自己，忧如总是少了很多的关心，作为儿女，长大后的忙碌，确实忽略了对母亲的爱，当我们真切的意识

20、到母亲老去的时候，岁月一晃已经过去了几十年！母爱，诚然平凡，但是却很伟大，我跟妈妈的温情小生活，那些记忆中的点滴，向来缭绕在脑海中，让我感觉到幸福，感觉到温暖！爱你，亲爱的妈妈，愿你生活幸福，健康安全！其实也就是平凡的一年，和平时对照较，也没有太多的差异，唯一的不同样就是自己就业了，不再是学生了，也不再是那个向父亲母亲伸手就要钱的小姑娘了！步入社会的自己，很快乐，同时也很紧张，毕竟社会才是一个真切的大染缸，才能让一个人真切的成长和刚毅！父亲母亲的爱，平凡中浸透着伟大，这一年，感恩父亲母亲！在初入社会的这一年里，是要感恩很多的朋友同事领导，但是，我最想要感恩的两个人，其实就是我的爸爸妈妈！也许，你会感觉很奇怪，步入社会，经历的很多人或事，不应该都是单位也许工作吗？怎么会是要感恩父亲母亲呢？没错，我最最想要感恩的就是我们爸爸和妈妈！为什么呢？且听我慢慢道来！每一年的母亲节和父亲节，都只有一天，我想先和大家分享一下父亲节发生的小故事，诚然很平凡，很一般，但是我的心确实五味杂陈暖暖的！这一年的自己，已经参加了工作，也有了自己的收入，诚然薪水不是很高，但事多多少少还是有些结余的，父亲节到了，那天清早一