高中物理6.4萬(wàn)有引力理論的成就優(yōu)秀教案新人教版必修

1、萬(wàn)有引力理論的成就整體設(shè)計(jì) 卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室測(cè)出了引力常量，表明了萬(wàn)有引力定律同樣適用于地面上的任意兩個(gè)物體，用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步證明了萬(wàn)有引力定律的普適性.同時(shí),引力常量的測(cè)出,使得包括計(jì)算星體質(zhì)量在內(nèi)的關(guān)于萬(wàn)有引力定律的計(jì)算成為可能,使得萬(wàn)有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值.因此萬(wàn)有引力理論的成就是本章的重點(diǎn). 萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用廣泛,它與牛頓第二定律、圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)相結(jié)合，可用來(lái)求解天體的質(zhì)量和密度，分析天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.萬(wàn)有引力定律與實(shí)際問(wèn)題、現(xiàn)代科技相聯(lián)系,可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題,開(kāi)拓新領(lǐng)域. 把萬(wàn)有引力定律應(yīng)用在天文學(xué)上的基本方法是:將天體的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)處理,運(yùn)動(dòng)天體所需要的向

2、心力來(lái)自于天體間的萬(wàn)有引力.因此,處理本節(jié)問(wèn)題時(shí)要注意把萬(wàn)有引力公式與勻速圓周運(yùn)動(dòng)的一系列向心力公式相結(jié)合,就可推導(dǎo)出適用于天體問(wèn)題的公式,并且在應(yīng)用這些公式時(shí),一定要正確認(rèn)識(shí)公式中各物理量的意義.具體應(yīng)用時(shí)根據(jù)題目中所給的實(shí)際情況,選擇適當(dāng)公式進(jìn)行分析和求解. 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)我們要掌握計(jì)算中心天體的質(zhì)量的兩種方法:一是利用中心天體表面物體所受的重力mg等于中心天體對(duì)物體的引力,即mg=,由此解出M=;一是利用圍繞中心天體運(yùn)動(dòng)的天體來(lái)求解,即=m2r=來(lái)求解.天體的質(zhì)量算出后,還可以利用=來(lái)求天體的密度.教學(xué)重點(diǎn) 運(yùn)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量.教學(xué)難點(diǎn) 在具體的天體運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解

3、決問(wèn)題.課時(shí)安排 1課時(shí)三維目標(biāo)知識(shí)與技能1.了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用.2.會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量.過(guò)程與方法1.理解運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路、方法,體會(huì)科學(xué)定律的意義. 2.了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用,理解并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路方法.情感態(tài)度與價(jià)值觀1.通過(guò)測(cè)量天體的質(zhì)量、預(yù)測(cè)未知天體的學(xué)習(xí)活動(dòng),體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然的重要作用,體會(huì)萬(wàn)有引力定律對(duì)人類探索和認(rèn)識(shí)未知世界的作用.2.通過(guò)對(duì)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí),了解科學(xué)發(fā)展的曲折性,感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動(dòng)力.教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課故事導(dǎo)入 在1781年3月13日,這是一個(gè)很平常的日子,晴

4、朗而略帶寒意的夜晚,英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾（17381822）跟往常一樣，在其妹妹加羅琳（17501848）的陪同下，用自己制造的口徑為16厘米、焦距為213厘米的反射望遠(yuǎn)鏡，對(duì)著夜空熱心地進(jìn)行巡天觀測(cè).當(dāng)他把望遠(yuǎn)鏡指向雙子座時(shí),他發(fā)現(xiàn)有一顆很奇妙的星星,乍一看像是一顆恒星,一閃一閃地發(fā)光,引起了他的懷疑. 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀測(cè)和計(jì)算這后,這顆一直被看作是“彗星”的新天體,實(shí)際上是一顆在土星軌道外面的大行星天王星. 天王星被發(fā)現(xiàn)以后,天文學(xué)家們都想目睹這顆大行星的真面目.在人們觀測(cè)和計(jì)算中,發(fā)現(xiàn)天王星理論計(jì)算位置與實(shí)際觀測(cè)位置總有誤差,就是這一誤差,引起了人們對(duì)“天外星”的探究，并于

5、1846年9月23日發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系的第八顆行星海王星. 海王星被稱為“從筆尖上發(fā)現(xiàn)的行星”，原因就是計(jì)算出來(lái)的軌道和預(yù)測(cè)的位置跟實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果非常接近.你知道科學(xué)家在推測(cè)海王星的軌道時(shí),應(yīng)用的物理規(guī)律主要有哪些嗎?情景導(dǎo)入 “9·11”恐怖事件發(fā)生后，美國(guó)為了找到本·拉登的藏身地點(diǎn)，使用了先進(jìn)的偵察衛(wèi)星據(jù)報(bào)道：美國(guó)將多顆最先進(jìn)的KH11、KH12“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星調(diào)集到中亞地區(qū)上空，“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，近地點(diǎn)265 km（指衛(wèi)星離地的最近距離）、遠(yuǎn)地點(diǎn)650km（指衛(wèi)星離地面的最遠(yuǎn)距離），質(zhì)量13.6 t18.2 t，這些照相偵察衛(wèi)星上裝有先進(jìn)

6、的CCD數(shù)字照相機(jī)，能夠分辨出地面上0.1 m大小的目標(biāo)，并自動(dòng)地將照片轉(zhuǎn)給地面接收站及指揮中心由開(kāi)普勒定律知道：如果衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑跟橢圓軌道的半長(zhǎng)軸相等，那么，衛(wèi)星沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期跟衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期相同 學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容后,我們就可由上述數(shù)據(jù)估算這些“鎖眼”系列偵察衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期.推進(jìn)新課 萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn),給天文學(xué)的研究開(kāi)辟了一條新的道路.可以應(yīng)用萬(wàn)有引力定律“稱量”地球的質(zhì)量，計(jì)算天體的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)未知天體，這些累累碩果體現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律的巨大理論價(jià)值.一、“科學(xué)真是迷人”教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“科學(xué)真是迷人”部分的內(nèi)容，思考問(wèn)題.課件展示問(wèn)題:1.著名文學(xué)

7、家馬克·吐溫曾滿懷激情地說(shuō)：“科學(xué)真是迷人，根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能獲得那么多收獲!”對(duì)此，你是怎樣理解的？2.卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量幾個(gè)鉛球之間的作用力，測(cè)出了引力常量G的值，從而“稱量”出了地球的質(zhì)量.測(cè)出G后,是怎樣“稱量”地球的質(zhì)量的呢？3.設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8 m/s2,地球半徑R=6.4×106 m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,試估算地球的質(zhì)量.學(xué)生活動(dòng)： 閱讀課文，推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，在練習(xí)本上進(jìn)行定量計(jì)算.教師活動(dòng)：讓學(xué)生回答上述三個(gè)問(wèn)題,投影學(xué)生的推導(dǎo)、計(jì)算過(guò)程,歸納、總結(jié)問(wèn)題的答案,對(duì)

8、學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度教育. 總結(jié)：1.自然界中萬(wàn)物是有規(guī)律可循的,我們要敢于探索,大膽猜想,一旦發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律,我們將有意想不到的收獲.2.在地球表面,mg=,只要測(cè)出G來(lái)，便可“稱量”地球的質(zhì)量. 3.M=kg=6.0×1024 kg. 通過(guò)用萬(wàn)有引力定律“稱”出地球的質(zhì)量，讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)研究方法對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然的重要作用，體會(huì)萬(wàn)有引力定律對(duì)人類探索和認(rèn)識(shí)未知世界的作用. 我們知道了地球的質(zhì)量,自然也想知道其他天體的質(zhì)量,下面我們探究太陽(yáng)的質(zhì)量.二、計(jì)算天體的質(zhì)量 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“天體質(zhì)量的計(jì)算”部分的內(nèi)容，同時(shí)考慮下列問(wèn)題. 課件展示問(wèn)題：1.應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體的質(zhì)量基本思路是

9、什么?2.求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么?學(xué)生閱讀課文,從課文中找出相應(yīng)的答案.1.應(yīng)用萬(wàn)有引力求解天體質(zhì)量的基本思路是： 根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況，求出向心加速度，然后根據(jù)萬(wàn)有引力充當(dāng)心力，進(jìn)而列方程求解.2.從前面的學(xué)習(xí)知道,天體之間存在著相互作用的萬(wàn)有引力,而行星(或衛(wèi)星)都在繞恒星(或行星)做近似圓周的運(yùn)動(dòng),而物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力充當(dāng)向心力,這也是求解中心天體質(zhì)量時(shí)列方程的根源所在. 教師引導(dǎo)學(xué)生深入探究,結(jié)合課文知識(shí)以及前面所學(xué)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí),加以討論、綜合,然后思考下列問(wèn)題.問(wèn)題探究1.天體實(shí)際做什么運(yùn)動(dòng)？而我們通?？梢哉J(rèn)為做什么運(yùn)動(dòng)？2.描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有哪些？3.根據(jù)環(huán)

10、繞天體的運(yùn)動(dòng)情況求解其向心加速度有幾種求法？4.應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，求出的天體質(zhì)量有幾種表達(dá)式？各是什么？各有什么特點(diǎn)？5.應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量？學(xué)生活動(dòng)：分組討論，得出答案.學(xué)生代表發(fā)言.1.天體實(shí)際是沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的，而我們通常情況下可以把它的運(yùn)動(dòng)近似處理為圓形軌道，即認(rèn)為天體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng).2.在研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了描述其運(yùn)動(dòng)特征，我們引進(jìn)了線速度v、角速度、周期T三個(gè)物理量.3.根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)狀況，求解向心加速度有三種求法，即（1）a= (2)a=2r (3)a=·r4.應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)向心

11、加速度的三種表達(dá)方式可得三種形式的方程，即（以月球繞地球運(yùn)行為例）（1）若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，半徑為r,根據(jù)萬(wàn)有引力等于向心力，即,可求得地球質(zhì)量M地=.（2）若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和月球運(yùn)行的線速度v，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得. 解得地球的質(zhì)量為M地=rv2/G.（3）若已知月球運(yùn)行的線速度v和運(yùn)行周期T，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得=m月·v·.=m月v2/r.以上兩式消去r,解得M地=v3T/(2G).5.從以上各式的推導(dǎo)過(guò)程可知，利用此法只

12、能求出中心天體的質(zhì)量，而不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量，因?yàn)榄h(huán)繞天體的質(zhì)量同時(shí)出現(xiàn)在方程的兩邊，已被約掉.師生互動(dòng)：聽(tīng)取學(xué)生代表發(fā)言，一起點(diǎn)評(píng).綜上所述，應(yīng)用萬(wàn)有引力計(jì)算某個(gè)天體的質(zhì)量，有兩種方法：一種是知道這個(gè)天體的表面的重力加速度，根據(jù)公式M=求解；另一種方法必須知道這個(gè)天體的一顆行星（或衛(wèi)星）運(yùn)動(dòng)的周期T和半徑r.利用公式M=求解.知識(shí)拓展 天體的質(zhì)量求出來(lái)了，能否求天體的平均密度？如何求？寫(xiě)出其計(jì)算表達(dá)式. 展示學(xué)生的求解過(guò)程，作出點(diǎn)評(píng)、總結(jié)：1.利用天體表面的重力加速度來(lái)求天體的自身密度由mg=和M=· 得：=其中g(shù)為天體表面重力加速度，R為天體半徑.2.利用天體的衛(wèi)星來(lái)求天體的密度

13、.設(shè)衛(wèi)星繞天體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，周期為T，天體半徑為R，則可列出方程： M=·得=當(dāng)天體的衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道半徑r等于天體半徑R，則天體密度為：=.例1 地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑為1.49×1011 m，公轉(zhuǎn)的周期是3.16×107 s，太陽(yáng)的質(zhì)量是多少？解析：根據(jù)牛頓第二定律，可知：F向=ma向=m·()2r 又因?yàn)镕向是由萬(wàn)有引力提供的所以F向=F萬(wàn)=G· 所以由式聯(lián)立可得M=1.96×1030 kg.答案：1.96×1030 kg說(shuō)明：（1）同理，根據(jù)月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑和周期，可以算出地球的質(zhì)量是5

14、.98×1024 kg，其他行星的質(zhì)量也可以用此法計(jì)算.（2）有時(shí)題干不給出地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)周期、月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期，但日常生活常識(shí)告訴我們：地球繞太陽(yáng)一周為365天，月球繞地球一周為27.3天.課堂訓(xùn)練1.一顆行星上一晝夜時(shí)間T=6小時(shí)，用彈簧秤稱一物體，發(fā)現(xiàn)在其赤道上的視重比在其兩極的視重小10%，據(jù)此，求此行星的平均密度.解析：本題主要考查萬(wàn)有引力和重力的聯(lián)系，物體放在兩極稱，重力即為萬(wàn)有引力,故 =mg，行星質(zhì)量M=.設(shè)該行星的半徑為r,則該行星體積為,該行星密度=所以= 在赤道稱物體，視重小10%，即mg×10%=m2r即=102= 將式代入得=kg/m3=3.

15、03×103 kg/m3.答案：3.03×103 kg/m32.經(jīng)過(guò)用天文望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)期觀測(cè)，人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，雙星系統(tǒng)由兩個(gè)星體構(gòu)成，其中每個(gè)星體的線度都遠(yuǎn)小于它們之間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠(yuǎn)，可以當(dāng)作孤立系統(tǒng)處理.現(xiàn)觀察到一對(duì)雙星A、B繞它們連線上的一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為T，A、B之間的距離為L(zhǎng)，它們的線速度之比v1/v2=2，試求這兩個(gè)星體的質(zhì)量.解析：由題意知，彼此之間的萬(wàn)有引力對(duì)兩者的運(yùn)動(dòng)有顯著影響，提供它們做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，因此可直接應(yīng)用萬(wàn)有引力定律公式解題.雙星A、B繞它們連線上的一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距離L保持不變，故它們

16、的角速度必定相等（設(shè)為），周期必相同，設(shè)為T，其軌道半徑不同，分別設(shè)為r1、r2，則有r1+r2=L =2 所以r1=2r2= r2= 設(shè)它們的質(zhì)量分別為M1、M2，則根據(jù)牛頓第二定律有： 由式得A星質(zhì)量：M1= 由式得B星質(zhì)量：M2=. 答案： 三、發(fā)現(xiàn)未知天體 讓學(xué)生閱讀課文“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分的內(nèi)容，考慮以下問(wèn)題： 課件展示問(wèn)題：1.應(yīng)用萬(wàn)有引力定律除可計(jì)算天體的質(zhì)量外，在天文學(xué)上還有何應(yīng)用？2.應(yīng)用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪個(gè)行星？ 學(xué)生閱讀課文，從課文中找出相應(yīng)的答案.1.應(yīng)用萬(wàn)有引力定律還可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體.2.海王星就是應(yīng)用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的.閱讀材料： 1781年發(fā)現(xiàn)天王星后，許多

17、國(guó)家的天文學(xué)家都對(duì)它進(jìn)行不斷的觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，根據(jù)不同時(shí)間的資料算出來(lái)的天王星軌道各不相同，根本無(wú)法根據(jù)以前的觀察資料預(yù)報(bào)天王星未來(lái)的位置.亞當(dāng)斯天王星的“出軌”現(xiàn)象，引起了許多天文學(xué)家的思考：是星表有錯(cuò)？是牛頓力學(xué)的理論有誤？還是有另外的未知行星在干擾？ 天王星的“出軌”現(xiàn)象，也激發(fā)了法國(guó)青年天文愛(ài)好者勒維耶和英國(guó)劍橋大學(xué)學(xué)生亞當(dāng)斯的濃厚興趣，勒維耶經(jīng)常到巴黎天文臺(tái)去查閱天王星觀察資料，并把這些資料跟自己理論計(jì)算的結(jié)果對(duì)比.亞當(dāng)斯也不斷到劍橋大學(xué)天文臺(tái)去，他還得到一份英國(guó)皇家格林尼治天文臺(tái)的資料，這使他的理論計(jì)算能及時(shí)跟觀察資料比較.他們兩人根據(jù)自己的計(jì)算結(jié)果，各自獨(dú)立地得出結(jié)論：在天王星的

18、附近，還有一顆新的行星！ 勒維耶 筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星海王星 1846年9月23日晚，德國(guó)的天文學(xué)家伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星，人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”，這就是海王星. 憑借著萬(wàn)有引力定律，通過(guò)計(jì)算，在筆尖下發(fā)現(xiàn)了新的天體，這充分顯示了科學(xué)理論的威力.問(wèn)題探究1.地球表面上物體的重力和地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力的關(guān)系是什么？2.地球表面物體的重力是否是恒定不變的？若變，怎么變？ 學(xué)生思考、交流、討論，并嘗試回答.教師活動(dòng)：對(duì)學(xué)生的回答點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確地解決上述問(wèn)題.明確：1.地球上物體的重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，它并不等于萬(wàn)有引力.這是因?yàn)榈厍蛏系奈矬w要隨地球自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)

19、動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑r是物體到地軸的距離，所需向心力大小為F需=m2r,方向垂直指向地軸.物體隨地球的自轉(zhuǎn)所需的向心力是由地球?qū)ξ矬w的引力的一個(gè)分力提供的，引力的另一個(gè)分力才是通常所說(shuō)的物體受到的重力.2.地球上物體的重力會(huì)隨緯度變化而變化.這里的原因有兩個(gè)：一個(gè)是由于在不同緯度上物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)半徑不同，因而所需的向心力有所不同；另一個(gè)是由于地球并不是一個(gè)理想的球體，從精確的測(cè)量可知，地球是一個(gè)極半徑比赤道半徑略小的橢球體，因而物體位于不同緯度上，地球?qū)λ囊σ簿陀兴煌?所以隨著緯度的增加，地球?qū)ξ矬w的引力逐漸增大，物體隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力逐漸減小，物體的重力逐漸增大.實(shí)際上，物體隨地球

20、自轉(zhuǎn)所需的向心力最大也不過(guò)是地球?qū)λΦ那Х种畮祝栽谝话闱闆r下，重力和重力加速度隨緯度變化可忽略不計(jì). 在地球表面，物體重力mg0=,g0=，但隨高度增大，萬(wàn)有引力變?yōu)椋?=mg,g=. 由此可看出物體隨高度的增大其重力減小. 例2 2003年10月15日9時(shí)，我國(guó)“神舟”五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空.飛船繞地球14圈后，于10月16日6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng).這次成功的發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢(mèng)想，標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開(kāi)展載人航天活動(dòng)的國(guó)家，為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).基于此問(wèn)題情境，請(qǐng)完成下列問(wèn)題.（

21、1）飛船在升空過(guò)程中，要靠多級(jí)火箭加速推進(jìn).若飛船內(nèi)懸掛一把彈簧秤，彈簧秤下懸吊0.5 kg的物體，在火箭上升到某一高度時(shí)發(fā)現(xiàn)彈簧秤示數(shù)為9 N，則此時(shí)火箭的加速度是多大？（g取10 m/s2)（2）遨游太空的楊利偉在航天飛船里可以見(jiàn)到多少次日落日出？（3）在太空微重力狀態(tài)下，在太空艙內(nèi)，下列測(cè)量?jī)x器能否使用？請(qǐng)說(shuō)明理由.A.液體溫度計(jì) B.天平C.彈簧秤 D.液體密度計(jì)解答：（1）飛船在升空過(guò)程中不斷加速，產(chǎn)生超重現(xiàn)象.以物體為研究對(duì)象，物體在隨火箭加速過(guò)程中，受到重力G和彈簧秤對(duì)它的拉力T兩個(gè)力的作用，根據(jù)牛頓第二定律：F=ma有T-G=ma得到:a=(T-G)/m=8 m/s2.（2）遨

22、游太空的楊利偉隨飛船繞地球運(yùn)行14圈，所以他在航天飛船里可以見(jiàn)到14次日落日出.（3）在太空微重力狀態(tài)下，在太空艙內(nèi)，儀器能否使用，要看儀器的工作原理：A.因?yàn)橐后w溫度計(jì)是根據(jù)液體的熱脹冷縮的性質(zhì)制成的，在太空艙內(nèi)可以使用B.天平是根據(jù)杠桿原理制成的，在太空艙內(nèi)，物體幾乎處于完全失重狀態(tài)，即微重力狀態(tài)，所以杠桿在太空艙內(nèi)不能工作，因此天平不能使用C.彈簧秤的工作原理是依據(jù)在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈力與彈簧長(zhǎng)度的改變量成正比的規(guī)律制成的，在太空艙內(nèi)，仍然可以使用它來(lái)測(cè)力.但是不能用它來(lái)測(cè)物體重力，正是因?yàn)檫@點(diǎn)，同學(xué)們有一個(gè)易犯的錯(cuò)誤，誤認(rèn)為不能使用D.液體密度計(jì)是根據(jù)物體在液體中的浮力等于物體本身的

23、重力的原理制成的，同B的原因，故液體密度計(jì)不能使用課堂訓(xùn)練 美國(guó)于2005年1月12日升空的“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器，在2005年7月4日與“坦普爾一號(hào)”彗星相撞，產(chǎn)生4.5噸TNT當(dāng)量爆炸威力.這是美國(guó)獨(dú)自搞的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可謂前所未有.我們國(guó)家也有自己的“深度撞擊”計(jì)劃，這一計(jì)劃目前已經(jīng)列入了“十一五”規(guī)劃之中，在探月成功后，便將付諸實(shí)施. 假設(shè)“坦普爾一號(hào)”彗星上用彈簧秤稱得質(zhì)量為m的砝碼重力為G0，撞擊器在靠近彗星表面運(yùn)行時(shí)，其測(cè)得環(huán)繞周期是T0.試根據(jù)上述數(shù)據(jù)求該“坦普爾一號(hào)”彗星的質(zhì)量. 解析：設(shè)“坦普爾一號(hào)”彗星表面的重力加速度為g，“坦普爾一號(hào)”彗星質(zhì)量為M，在“坦普爾一號(hào)”彗星上由G0=對(duì)于在“坦普爾一號(hào)”彗星表面的衛(wèi)星由萬(wàn)有引力提供向心力，所以由上兩式可知：M=G03T04/16Gm34.答案：G03T04/16Gm34課堂小結(jié)1.本節(jié)學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的成就，計(jì)算天體質(zhì)量的方法是F引=F向.2.解題思路：（1）（2）.布置作業(yè)1.教材“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2、3、4題.2.查閱發(fā)現(xiàn)未知天體的有關(guān)資料.板書(shū)設(shè)計(jì)4 萬(wàn)有引力理論的成就活動(dòng)與探究課題：“稱”出地球的質(zhì)量.內(nèi)容：