3. 万有引力定律的应用ppt课件教学实录

《万有引力定律的应用》教学设计

课

题

课标

要求

万有引力定律的应用

课

型

新授课

高考和小高考要求：Ⅱ级要求。对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际的问题的分析、综合、推理和判断等过程中应用。

1．了解万有引力定律在天文学上的应用

2．会用万有引力定律计算天体的质量和密度

3．掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法

通过求解太阳、地球的质量，培养学生理论联系实际的运用过程与方法

能力

教

学

目

标

知识与能力

通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观情感、态度与价值观

理论来源于实践，点

1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。

2、会用已知条件求中心天体的质量和密度。

根据已有条件求中心天体的质量和密度。

讲授法、练习法

教学

重点

教学

难点

教学

方法

教学程序设计

明标自学

教

学

过

程

及

方

法

“明标自学”：

(1)

新课导入

“请你把你们的望远镜指向黄经326处宝瓶座内的黄道上的一点，你就将在0此点约1的区域内发现一个圆而明亮的新行星。。。。。。”你知道这段话的背景吗？

（2）自学内容

1、

怎么用地球表面的物体求地球的质量？

2、

怎么用环绕法求天体的质量和密度？

3、

科学家是怎么利用万有引力定律发现未知天体？

0过程设计

合作释疑、点拨拓展

（备注：合作释疑和点拨拓展可以按照顺序先后进行，也可以根据教学设计交叉进行设计）

过程设计

“合作释疑”：

1、

实验室里“称量”地球的质量

教

（1）称量条件：不考虑地球自转的影响

2 （2）称量原理：地面上物体的重力等于地球对该物体的万有引力，即mg=GMm/R 2(1)

称量结果：地球的质量M=gR/G 2、“称”太阳的质量

（1）

称量前提条件：有了引力常量G的数值

（2）基本思路：行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提供，我们可以利用或测量的数据是某个行星的轨道半径r（如地球）和周期T。根据Fn=F学

过

r342

万，得到MGT2“点拨拓展”：

计算天体的质量

1、

环绕型

（1）

天体实际运动是沿椭圆轨道运动的，而我们通常情况可以把它的运动近似处理为圆形轨道，即认为天体在做圆周运动。

（2）

在研究匀速圆周运动时，为了描述其运动特征。我们引进了线速度v，角速度w，周期T三个物理量。

（3）

根据环绕天体的运动情况，求解向心加速度有三种求法：

①an=v/r ②an= ωr ③ an=4πr/T

（4）应用天体运动的动力学方程----万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度的三种表达方式可得三种形式的方程，即

222

2程

及

方

法

F引=GF引=GF引=GMmr2Mmr2=Fn=man=mMmv2v2. 即：G2m

rrr2

② ③

①

=Fn=man=mωr 即：G=Fn=man=m42rT2Mmr2=mω·r

=m42rT22Mmr2 即：GMmr2

（5）从上述动力学方程的三种表述中，可得到相应的天体的质量的三种表达形式

①M=v2r/G. ②M=ω2r3/G. ③M=4π2r3/GT2. 上述三种表达式分别对应在已知环绕天体的线速度v，角速度ω，周期T时求解中

心天体质量的方法.以上各式中M表示中心天体质量，m表示环绕天体质量，r表示两天体间距离，G表示引力常量.

当堂检测

“当堂检测”：

1.已知万有引力常量

和下列各组数据，能计算出地球质量的是(

) A.月球绕地球运行的周期及月球距地球的距离

B.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离

C.人造卫星在地面附近运行的速度和运行周期

D.若不考虑地球自转，已知地球的半径及重力加速度

2.若知道太阳的某一颗行星绕太阳运转的轨道半径

、周期

、万有引力常量

，则教

可求得（

）

A.该行星的质量

学

B.太阳的质量 C.该行星的密度

过

D.太阳的平均密度

3.若已知太阳的一个行星绕太阳运转的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，程

则可求得（

）

B.太阳的质量

D.太阳的平均密度

A.该行星的质量

及

C.该行星的平均密度

4.下列说法正确的是

（

）

方

A.海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的

法

B.天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的

C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用

D.以上均不正确

5、地球公转的轨道半径是R1，周期是T1，月球绕地球运动的轨道半径为R2，周期为T2，则太阳质量与地球质量之为

。

6、地球绕太阳公转的轨道半径R,公转周期T,万有引力恒量G，则计算太阳质量的表达式

7、空间探测器进入某行星的万有引力范围之内以后，在靠近该行星表面的上只做匀速圆周运动，测得运动周期为T，则这个行星的平均密度

课

堂

小

结

课后

作业

<训练与测评>>第11页

通过本节课的学习，我们掌握了两种求天体质量和密度的方法

，特别注意环绕型，只能求道中心天体的质量和密度，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。

一、

求天体质量和密度的两种方法

2板

书

设

计

1、

地面型mg=GMm/R

2、环绕型F引=GMmr2rv2=Fn=man=mr.

即：GMmr2rv2mr

Mm22F引=GMm=F=ma=mωr

即：G=mω·r

nn22Mm4r4rF引=GMm=F=ma=m

即：G=m

nn2222r22TrT二、发现未知天体

课

后

反

思