3. 万有引力定律的应用教学目标

三、万有引力定律的应用教学设计

一、教学目标

1、知识与技能

(1)．会用万有引力定律计算中心天体的质量和密度；

(2)．能掌握运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法；

(3)．了解人造卫星的有关知识；

(4)．知道三大宇宙速度，会推导第一宇宙速度和解决有关问题；

(5)．理解卫星的运行速度与轨道半径的关系。

2、过程与方法

(1)．能通过万有引力定律推导出计算天体质量和密度；

(2)．由对海王星的发现过程，让学生体验物理科学探究的方法；

(3)．通过万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生应用物理知识解决问题的能力和应用数学解决物理问题的能力。

3、情感态度与价值观

(1)．通过推导，巩固前面所学的知识，更好地让学生了解天体运动中的物理思维方法。

(2)．体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，培养学生科学想象力和创新思维以及理论指导实践的辩证唯物观点。

(3)．通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。

(4)．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观。

二、教学重点

1．利用万有引力定律计算天体质量、天体密度；

2．

第一宇宙速度的推导。

三、教学难点

1．计算天体质量和密度时，不同已知条件的不同表达式；

2．运行速率与轨道半径之间的关系。

四、教学过程

新课教学

（一）、课堂引入

1. 知识回顾：

F(1)．向心力与线速度、角速度、周期的关系式： = = ；

向F引(2)．万有引力定律表达式： .

2. 思考：

(1)．我们有哪些测量或计算物体质量的方法？

(2)．你能想出方法测量或计算地球的质量吗？

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（二）、合作探究

m ◆探究一：称量地球的质量和密度

1. 思考与回答：

r

(1)．月球与地球之间存在 力；

M (2)．月球在作 运动；

(3)．月球的运动需要 力；

(4)． 提供了月球所需要 力。

(5)．能否利用这些提示和关系求取地球的质量？

(6)．注意观察：要求质量的天体处在

位置！

问：用这种方法能否计算卫星的质量呢？

2. 思考：学习了这种方法，你如何“称”太阳的质量？

3. 计算中心天体的密度: (1)．密度公式：

(2)．球体体积公式：

(3)．简要总结计算天体密度的方法？

4.要点归纳：

42r3M

(1)．由中心天体质量表达式：GT2

只需知道环绕天体运转 和环绕 就可以求出天体的质量. 3r3(2)．求中心天体密度——表达式一： 表达式二：

323GT2

GTR表达式一知：只需知天体运转物体的 、环绕 和中心天体的 ；

表达式二知：只需知道靠近天体表面运转物体的 即可求密度.

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◆探究二：海王星的发现过程探究（阅读教材，归纳要点）

1．发现与提出问题：

2．猜想与假设：

3．收集证据与分析预测：

4．理论与现实论证：

5. 要点归纳：

预测未知天体——笔尖下发现的行星有： 、 。

◆探究三：人造卫星升空和第一宇宙速度推导

1.

问题思考：

(1)．人造卫星怎样飞上天空？为何不会掉下来？

(2)．牛顿的设想给我们发射卫星升空有什么启发？

2．试分析下面问题，计算牛顿所设想的这个“足够大的速度”

：

设卫星绕地球作匀速圆周运动，地球的质量为M，

卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，且知道

地球上的重力加速度为g，求绕地球表面附近运转

卫星的速度v？（尝试用不同的方法求解）

3．要点归纳：懂得第一宇宙速度的推导方法，掌握环绕速度。

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◆探究四：宇宙速度

1．卫星与发射速度：

2．要点归纳：

(1)．发射速度：当V＝7.9Km/s，绕地球做

运动；

当7.9Km/s＜V＜11.2Km/s，绕地球做

运动，速度越大，椭圆越

；

当11.2Km/s≤V＜16.7Km/s ，脱离地球引力，成为“

”；

当V≥16.7Km/s，挣脱太阳引力，飞出

。

(2)．三大宇宙速度：

第一宇宙速度（

）：V=

；

第二宇宙速度（

）：V=

；

第三宇宙速度（

）：V=

；

（三）、课堂小结

（四）、课堂巩固训练

1. 若卫星绕地球表面附近运转，已知引力常量G，则下列说法正确的是：

A.已知卫星轨道半径r和周期T，可求卫星的质量M B.已知卫星轨道半径r和线速度v，可求地球的质量M C.已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g，可求地球的质量M D.已知卫星运转周期T,可求地球的平均密度

2. 若人造卫星围绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是：

A.卫星离地面越高，它的运行速度越大 B.卫星离地面越高，它的运行速度越小

C.卫星离地面越高，它的角速度越大 D.卫星离地面越高，它的运行周期越大

（五）、实践与探究活动：

撰写小论文，通过对资料的收集，了解历史上科学家应用万有引力定律的故事，了解科学家们对知识的探索精神。选写题目：

(1)、海王星的发现历史过程．

(2)、牛顿的引力理论在天文学上的应用．

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