萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用物理教案

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萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用物理教案1

一、教學(xué)目標(biāo)：

1．了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。

2．會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。

3．掌控綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)分析詳細(xì)問題的基本方法。

二、教學(xué)重點(diǎn)：萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

三、教學(xué)難點(diǎn)：天體運(yùn)動(dòng)向心力來源的理解和分析

四、教學(xué)方法：?jiǎn)l(fā)引導(dǎo)式

五、教學(xué)過程：

〔一〕引入新課

天體之間的作用力主要是萬有引力，萬有引力定律的發(fā)覺對(duì)天文學(xué)的進(jìn)展起到了巨大的推動(dòng)作用，這節(jié)課我們要來學(xué)習(xí)萬有引力在天文學(xué)上有哪些重要應(yīng)用。

〔二〕進(jìn)行新課

1．天體質(zhì)量的計(jì)算

提出問題引導(dǎo)同學(xué)思索：在天文學(xué)上，天體的質(zhì)量無法徑直測(cè)量，能否利用萬有引力定律和前面學(xué)過的知識(shí)找到計(jì)算天體質(zhì)量的方法呢？

〔1〕基本思路：在討論天體的運(yùn)動(dòng)問題中，我們近似地把一個(gè)天體繞另一個(gè)天體的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供天體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。

萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。

萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用物理教案2

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1、使同學(xué)能應(yīng)用萬有引力定律解決天體問題：

2、通過萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運(yùn)行的速度等；

3、通過應(yīng)用萬有引力定律使同學(xué)能在頭腦中建立一個(gè)清楚的解決天體問題的圖景：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是兩行星間的萬有引力提供的。

技能目標(biāo)

1、通過使同學(xué)能嫻熟的掌控萬有引力定律；

情感目標(biāo)

1、通過使同學(xué)感受到自己能應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問題——天體運(yùn)動(dòng)。

教學(xué)建議

應(yīng)用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是：天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運(yùn)行的速度天文學(xué)的初步知識(shí)等。老師在備課時(shí)應(yīng)了解以下問題：

1、天體表面的重力加速度是由天體的質(zhì)量和半徑?jīng)Q斷的。

2、地球上物體的重力和地球?qū)ξ矬w的萬有引力的關(guān)系：物體隨地球的`自轉(zhuǎn)所需的向心力，是由地球?qū)ξ矬w引力的一個(gè)分力提供的，引力的另一個(gè)分力才是通常所說的物體受到的重力。

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)重點(diǎn)：萬有引力定律的應(yīng)用

教學(xué)難點(diǎn)：地球重力加速度問題

教學(xué)方法：爭(zhēng)論法

教學(xué)用具：計(jì)算機(jī)

教學(xué)過程：

一、地球重力加速度。

問題一：在地球上是赤道的重力加速度大還是兩極的加速度大？

這個(gè)問題讓同學(xué)充分爭(zhēng)論：

1、有的同學(xué)認(rèn)為：地球上的加速度是不改變的。

2、有的同學(xué)認(rèn)為：兩極的重力加速度大。

3、也有的的同學(xué)認(rèn)為：赤道的重力加速度大。

涌現(xiàn)以上問題是由于：同學(xué)可能沒有考慮到地球是橢球形的，也有不記得公式的等。

老師板書并講解：

在質(zhì)量為、半徑為的地球表面上，假如忽視地球自轉(zhuǎn)的影響，質(zhì)量為的物體的重力加速度，可以認(rèn)為是由地球?qū)λ娜f有引力產(chǎn)生的。由萬有引力定律和牛頓第二定律有：

那么該天體表面的重力加速度為：

由此式可知，地球表面的重力加速度是由地球的質(zhì)量和半徑?jīng)Q斷的。而又由于地球是橢球的赤道的半徑大，兩極的半徑小，所以赤道上的重力加速度小，兩極的重力加速度大。也可讓同學(xué)發(fā)揮得：離地球表面的距離越大，重力加速度越小。

問題二：有1kg的物體在北京的重力大還是在上海的重力大？

這個(gè)問題有同學(xué)回答

問題三：

1、地球在作什么運(yùn)動(dòng)？人造地球衛(wèi)星在作什么運(yùn)動(dòng)？

通過展示圖片為同學(xué)建立清楚的圖景。

2、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是誰提供的？

回答：地球與衛(wèi)星間的萬有引力即由牛頓第二定律得：

3、由以上可求出什么？

①衛(wèi)星繞地球的線速度：

②衛(wèi)星繞地球的周期：

③衛(wèi)星繞地球的角速度：

老師可帶領(lǐng)同學(xué)分析上面的公式得：

當(dāng)軌道半徑不變時(shí)，那么衛(wèi)星的周期不變、衛(wèi)星的線速度不變、衛(wèi)星的角速度也不變。

當(dāng)衛(wèi)星的角速度不變時(shí)，那么衛(wèi)星的軌道半徑不變。

課堂練習(xí)：

1、假設(shè)火星和地球都是球體，火星的質(zhì)量和地球質(zhì)量。之比，火星的半徑和地球半徑之比，那么離火星表面高處的重力加速度和離地球表面高處的重力加速度。之比等于多少？

解：因物體的重力來自萬有引力，所以：

那么該天體表面的重力加速度為：

所以：

2、假設(shè)在相距甚遠(yuǎn)的兩顆行星和的表面四周，各發(fā)射一顆衛(wèi)星和，測(cè)得衛(wèi)星繞行星的周期為，衛(wèi)星繞行星的周期為，求這兩顆行星密度之比是多大？

解：設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為，行星質(zhì)量為，衛(wèi)星質(zhì)量為。

由萬有引力定律得：

解得：

所以：

3、某星球的質(zhì)量約為地球的的9倍，半徑約為地球的一半，假設(shè)從地球上高處平拋一物體，射程為60米，那么在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為：

A、10米B、15米C、90米D、360米

解得：〔A〕

布置作業(yè)：

探究活動(dòng)

組織同學(xué)收集資料，編寫相關(guān)論文，可以參考以下題目：

1、月球有自轉(zhuǎn)嗎？〔針對(duì)這一問題，同