高中物理《3.3 万有引力定律的应用》学案 教科版必修2.doc

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1、第三节万有引力定律的应用学习目标　1.了解重力等于万有引力的条件.2.了解万有引力定律在天文学上的重要应用.3.会用万有引力定律计算天体的质量.4.会应用万有引力定律结合圆周运动的知识求解天体运动的有关物理量.学习难点1.会用万有引力定律计算天体的质量.2.会应用万有引力定律结合圆周运动的知识求解天体运动的有关物理量.课前预习使用说明与学法指导学生课前预习及上课时使用，学生先预习，教师上课提问并指导学生对相关概念的理解知识准备万有引力定律及圆周运动相关知识预习自测1.宇宙中任何两个有质量的物体之间都存在着引力，引力的大小为F＝             ，其中G＝N·m2/kg2.2

2、.做匀速圆周运动的物体具有指向圆心的和，向心力的大小为F＝＝＝mr()2.3.预言彗星回归和未知星体天体之间的作用力,主要是.万有引力定律的发现对天文学的发展起到了巨大的推动作用.哈雷根据牛顿的引力理论,对1682年出现的大彗星的轨道运动进行了计算,指出它就是1531年、1607年出现的同一颗彗星,并预言了它将于1758年再次出现.英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶,根据天王星的观测资料,各自独立地利用计算出天王星轨道外面“新”行星的轨道.1846年9月23日晚,德国的伽勒在勒维耶预言的位置发现了这颗行星——.1930年,汤姆博夫根据海王星自身运动不规则性的记载发现

3、了.4.计算天体质量(1)计算地球的质量：如果的影响，地面上质量为m的物体受到的重力等于地球对物体的万有引力，即                      ，由此得地球的质量表达式为： .（2）计算太阳的质量：太阳质量mS，行星质量m，轨道半径r行星与太阳的距离，行星公转周期T，则G＝m()2r，太阳质量mS＝，与行星质量m无关．预习自测题1.假设几年后，你作为航天员登上了月球表面，如果你已知月球半径R，那么你用一个弹簧测力计和一个已知质量的砝码m，能否测出月球的质量M？怎样测定？2.假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星.若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知

4、万有引力常量为G.(1)则该天体的密度是多少？(2)若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又是多少？3　据报道，天文学家在太阳系的八大行星之外，又发现了一颗比地球小得多的新行星，而且还测得它绕太阳公转的周期约为288年.若把它和地球绕太阳公转的轨道都看成圆，它与太阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍？(最后结果可用根式表示)课内探究情景导入天体之间的作用力，主要是万有引力。万有引力定律的发现对天文学的发展起到了巨大的推动作用。质疑探究一、预言彗星回归、预言未知星体问题1.万有引力定律的发现对天文学的发展起了巨大的推动作用，具体表现是什么？问

5、题2.彗星回归预言的证实，以及海王星、冥王星发现的重要意义是什么？小结              的发现和的“按时回归”的意义并仅仅在于发现了新天体，更重要的是确立了的地位.二、计算地球质量问题1.卡文迪许在实验室测量出了引力常量G的值，从而“称量”出了地球的质量，你知道他是怎样“称量”地球质量的吗？问题2.设地面附近的重力加速度g＝9.8m/s2，地球半径R＝6.4×106m，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，试估算地球的质量.3.同一个物体在地球表面受到的重力与在高山上受到的重力相等吗？小结1.地球质量的计算在地面上，忽略地球自转的影响，由mg＝G可以求得地球的

6、质量：M＝.2.重力、重力加速度与高度的关系(1)在地球表面：mg＝G，g＝，g为常数.(2)在距地面高h处：mg′＝G，g′＝，高度h越大，重力加速度g′越小.三、计算天体的质量问题1.我们知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力是由它们之间的万有引力提供的，如果我们要“称量”出太阳的质量，应该知道哪些条件？问题2.天体质量M求出后，如何得到天体的平均密度？小结1.计算天体质量的方法分析围绕该天体运动的行星(或卫星)，测出行星(或卫星)的运行周期和轨道半径(或线速度)，由万有引力提供向心力即可求中心天体的质量M.(1)已知环绕星体的运行周期T和轨道半径r，M＝          .(

7、2)已知环绕星体的线速度v和运行周期T，M＝          .(3)已知环绕星体的线速度v和轨道半径r，M＝          .2.天体密度的计算方法根据密度的公式ρ＝，只要先求出天体的质量就可以代入此式计算天体的密度.(1)由天体表面的重力加速度g和半径R，求此天体的密度.由mg＝和M＝ρ·πR3，得ρ＝             .（2）若天体的某个行星(或卫星)的轨道半径为r，运行周期为T，中心天体的半径为R，则由G＝mr和M＝ρ·πR3，得ρ＝