高中物理 6.4万有引力理论的成就教案 新人教版必修 .doc

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1、云南省高中物理6.4万有引力理论的成就教案新人教版必修2一、内容及其解析1、内容：认识万有引力定律的成就，体会科学的迷人魅力.2、解析：通过学习本节，我们应该知道行星绕太阳运动需要的向心力是由太阳对行星的万有引力来提供，据此我们可以用来计算中心天体的质量.另外，万有引力定律还有一个重要的应用就是发现未知天体.总之万有引力定律的发现具有非常重要的意义，促使物理学完成了第一次大综合，对现代航天学的发展奠定了坚实的基础.二、目标及其解析1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用.2.了解“称量地球质量”的基本思路.3.了解计算太阳质量的基本思路.4.会用万有引力定律计算天体质量.三、教学问题

2、诊断分析对万有引力公式理解不到到位，以至于不会应用公式.解决实际天体运动问题四、教学支持条件分析主要强调万有引力公式的应用五、教学过程设计1、教学基本流程回顾万有引力公式→怎样计算天体的质量？→怎样发现未知天体？→例题→练习、小结2、教学情景问题1.测量太阳的质量时，是否需要知道行星的质量？问题2.如何估算天体质量M、密度ρ？测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径r和周期T，由G得M=，ρ=，r0为天体的半径.当卫星沿天体表面绕天体运行时，r=r0，则ρ=.问题3.应用万有引力定律分析计算天体运动的有关问题需注意哪些方面？（1）所有做圆周运动的天体，如月球绕地球做圆周运动、地球绕太阳做圆

3、周运动……它们所需要的向心力都来自万有引力.因此，向心力等于万有引力，是我们研究天体运动建立方程的基本关系式，即G=ma式中的a是向心加速度，根据问题的条件可分别选用：a=，a=ω2r，a=（2）根据研究问题的实际情况，还可以利用物体在地球（天体）表面时受到的引力等于物体的重力，即：G=mg式中的R为地球（天体）的半径，g为地球（天体）表面物体的重力加速度.由上式可以得到：GM=gR2由于G和M（地球质量）这两个参数往往不易记住，而g和R容易记住.所以粗略计算时，一般都采用上述代换，这就避开了万有引力恒量G值和地球的质量M值，方便多了.（3）另外值得注意的是，在用万有引力等于向心力列

4、式求天体的质量时，只能测出中心天体的质量，而环绕天体的质量在方程式中被消掉了.（4）应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件.如地球公转一周是365天，自转一周是24小时，其表面的重力加速度约为9.8m/s2等.例题评析应用点一：估算天体的质量例1：为了研究太阳演化进程，需要知道目前太阳质量M，测得地球和太阳中心距离约为1.5×1011m，试估算太阳的质量.解析：地球绕太阳公转周期为1年即：T=365×24×3600s=3.2×107s地球绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，则G解得：M=2.0×1030kg.答案：2.0×1030kg思维总结：一些估算题中常常有隐含条件，如地

5、球公转和自转周期，重力加速度大小，地球的同步卫星，月球绕地球公转周期等，做题时要注意挖掘这些条件.拓展练习1-1：利用下列哪组数据，可以计算出地球质量（）A.已知地球的半径和地面的重力加速度B.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和周期C.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和线速度D.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度和周期应用点二：估算天体的密度例2：地球半径R=6400km，地面的重力加速度g=9.8m/s2，地核的体积约为整个地球体积的16%，地核的质量约为地球质量的34%，试估算地核的平均密度.设计意图：在不计地球自转的影响时，地球对物体的万有引力等于物体的重力，可求

6、得质量，再根据M=ρ·πr3可求得密度.解析：由题意：G=mg所以M=地球的平均密度为ρ==5.5×103kg/m3设地核的质量为M′，体积为V′，平均密度为ρ′，则所以，地核的平均密度为：ρ′=ρ=×5.5×103kg/m3=1.2×104kg/m3.答案：1.2×104kg/m3.思维总结：根据万有引力定律求天体的质量有两种方法：一是根据地球表面的物体，不考虑地球自转时重力和万有引力相等的关系得出的g=或M=.二是根据天体做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供，由万有引力定律和向心力公式列方程求出中心天体的质量.拓展练习2-1：中子星是恒星演化过程中的一种可能结果，它的密度很大.现

7、有一中子星，观测到它的自转周期为T=s.问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解？（计算时星体可视为均匀球体.引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2）应用点三：万有引力定律与其他知识的综合应用例3：一物体在地球表面重16N，它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重为9N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的（）A.2倍B.3倍C.4倍D.一半试解：.（做后再看答案，效果更好.）思路分析：万有引力定律在发射火箭和人造