3. 万有引力定律的应用教学设计内容推荐

万有引力定律与航天

学习目标：

知识与技能

1、了解开普勒行星运动规律

2、掌握万有引力定律及天体运动状态的分析

3、理解万有引力定律在天体运动上的应用

过程与方法

学会应用物理知识分析天体运动的状态分析过程以及向心力来源分析的方法

情感、态度与价值观

能通过了解卫星发射的过程，增强学习物理知识的兴趣以及国家荣誉感

重点：万有引力定律在天体运动上的应用

难点：天体运动状态判断及向心力来源分析

学习过程

引入：万有引力定律与航天是圆周运动学习的延续，其核心问题依然是向心力来源问题分析，本节课我们将探究天体运动时的向心力来源问题。

一自主复习：万有引力定律及开普勒行星运动规律

万有引力定律

内容

公式

适用条件

开普勒三大定律

第一定律

第二定律

第三定律

由于行星和天体的实际运动比较复杂，所以现阶段我们把天体的运动处理为理想化模型来研究，观察一段视频（飞船发射）回答问题：

二运动状态分析

1、飞船在点火发射前，飞船的运动状态是什么？你选择的参考系是什么？

2、飞船顺利进入轨道后，其运动状态又是什么？

三向心力来源分析

既然都在做匀速圆周运动，那么向心力由什么力来充当？我们以下面两个例子来分析

合作探究1 质量为1kg的物体相对地面静止于地球赤道上随着地球自转做圆周运动，已知万有引力常量G约为6.67×10-11N·m/kg，地球质量M约为5.98×10kg，半径R约6.378×10m，22246自转角速度ω约7.29×10-5rad/s，赤道表面重力加速度g为9.78m/s2。则此物体所受万有引力、重力、向心力分别是多少？

合作探究2 一卫星绕地球运转，轨道半径为r，质量为m，已知万有引力常量为G，地球质量为M，求卫星线速度、角速度、周期

归纳与总结

1、随星球自转的物体向心力来源

2、太空中环绕星球运动的卫星向心力来源

3、卫星运行的线速度、角速度、周期随半径的变化规律

4、重力与万有引力关系

四万有引力的应用

合作探究3 (2012·福建·16)一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N.已知引力常量为G，则这颗行星的质量为？

合作探究4 地球赤道上的山丘e，近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动．设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则(

) A．v1>v2>v3

B．v1

C．a1>a2>a3

D．a1

课堂练习

1、A、B两颗地球卫星绕地球运转的周期之比为22∶1，则

A．线速度之比为1∶2

B．轨道半径之比为8∶1 C．向心加速度之比为1∶2 D．质量之比为1∶1 2、一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减1小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前、后卫星的 (

) 4A．向心加速度大小之比为4∶1 B．角速度大小之比为2∶1 C．周期之比为1∶8 D．轨道半径之比为1∶2 3、宇航员站在星球表面上某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间t小球落回星球表面，测得抛出点和落地点之间的距离为L.若抛出时的速度增大为原来的2倍，则抛出点到落地点之间的距离为3L。.已知两落地点在同一水平面上，该星球半径为R，求该星球的质量是

3LR23LR24LR22LR2A． B． C． D．

22222Gt4Gt3Gt3Gt4、假设月球绕地球的运动为匀速圆周运动，已知万有引力常量为G，下列物理量中可以求出地球质量的是（ ）

A．月球绕地球运动的线速度和周期

B．月球的质量和月球到地球的距离

C．月球表面重力加速度和月球到地球的距离

D．地球表面的重力加速度和月球到地球的距离