高中物理万有引力理论的成就导学案 新人教版必修2

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1、2010年高中物理万有引力理论的成就导学案高一年级物理学科“问题导学案”课题：万有引力理论的成就［学习导航］：学习目标：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、卫星绕地球运动的共同点：万有引力提供向心力，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。复习：万有引力定律的表达式？G=？r表示什么？卡文迪许用扭秤测量了铅球间的作用力大小，得到了引力常量G的具体数值，进而计算了地球的质量。从而使得万有引力定律进入定量计算领域，有了更实

2、用的意义。［问题探究］：预习过程中，思考以下问题：1、地面上物体的重力来源于地球施加的万有引力，但不等同于万有引力，这是因为。专心听讲的你处于什么状态？受到了哪些力的作用？（无说明，以地面做为参考系）若以地轴为参考系，情况又该如何呢？（地球在自转，此时分析万有引力，而不分析重力，请画一个理想化的地球）万有引力与重力的关系如何？若你在地轴上，万有引力与重力的关系如何？若你不在地轴上，但地球自转可略，万有引力与重力的关系如何？实际中，只要物体在地面附近，均可认为万有引力等于重力。2、设地面附近g=9.8

3、m/s2，地球半径为R=6.4×106m，G=6.67×10-11Nm2/Kg2。试估算地球的质量。(请保留一位有效数字)你能估算出地球的密度吗？（写出表达式即可）3、天体实际上做什么运动？为了简化问题，我们认为天体怎样运动？谁提供向心力？（对于天体，我们只分析万有引力，而不分析重力）描述匀速圆周运动的物理量有哪些？求an的表达式有哪些？4、m绕M匀速圆周运动，设两个天体间的距离r、绕行的周期为T、线速度为v，角速度是ω，试着写出以上物理量间的关系。由此可估算出中心天体的质量还是环绕天体的质量？应用

4、此方法能否求出环绕天体的质量？知地球绕太阳公转的轨迹的平均半径为1.5×1011m，G=6.67×10-11Nm2/Kg2。试估算太阳的质量。(请保留一位有效数字，注意隐含条件。)5、如何由以上规律估算地球的质量？如何测月球的质量？m绕M匀速圆周运动，知质量m、M，公转周期T，两个天体间的距离r，M的半径R。试求：中心天体的密度。给你一艘宇宙飞船和一只秒表，你能否测出月球的密度？6、应用万有引力定律除了可以估算出天体质量、密度外，还能干啥？发现未知天体。和确立了万有引力定律的地位。(阅读课文，回答下

5、列问题)（1）用万有引力定律发现了哪些天体？（2）人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的？（ 请用8个字概括！）7、知识自主建网：概括总结本节的内容，把自己预习这节课的体会写下来。（请运用简洁的语言或者图表，点明重点、难点及获得了的能力）你还能提出哪些有意思的问题呢？请将这些问题交给课代表！［范例精析］例1：已知地球半径R约为6.4×106m，地球质量M约为6×1024kg，引力常量G为6.67×10-11Nm2/kg2，近地人造地球卫星的周期T近约为85min，估算月球到地心的距离。例2：两个

6、星球组成双星，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两星中心距离为R，其运动周期为T，求两星的总质量。拓展：对于这种问题，不仅要明确万有引力提供向心力，还要注意到天体运动的特点和空间位置分布，特别要注意，万有引力中的距离L和两星做圆周运动的半径L1、L2之间的区别。另外要明确两星运动之间的联系，即向心力大小、周期相同。 ［因人训练］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，仅仅需要（）A．测定飞船的运动周期B．测定飞船的环绕半径C．测定行星

7、的体积D．测定飞船的运动速度2、若已知行星绕太阳公转的半径为r，公转的周期为T，万有引力常量为G，则由此可求出（）A．行星的质量B．太阳的质量C．行星的密度D．太阳的密度3、地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，用上述物理量估算出来的地球平均密度是（）A．B．C．D． ［知能提升］1、若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比M日/M地为（）A．B．C．D．2、人造地球卫星A和B,它们的质量之比为mA

8、：mB=1：2,它们的轨道半径之比为2:1,则下面的结论中正确的是（）.A.它们受到地球的引力之比为FA：FB=1：1B.它们的运行速度大小之比为vA：vB=1：C.它们的运行周期之比为TA：TB=2：1D.它们的运行角速度之比为ωA：ωB=3：13、为了计算地球的质量必须知道一些数据，下列各组数据加上已知的万有引力常量为G，可以计算地球质量的是（）A．地球绕太阳运行的周期T和地球离太阳中心的距离RB．月球绕地球运行的周期T和月球离地球中心的距离RC．人造地球卫星在地