2019-2020學(xué)年(2019)必修27.3萬有引力理論的成就教案

1、1總第總第案案課時教案教學(xué)目標(biāo)核心素養(yǎng)物理觀念：了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用.科學(xué)思維：會用萬有引力定律測量或估算天體的質(zhì)量和密度科學(xué)思維：掌握萬有引力定律解決天體運動的基本思路和方法科學(xué)探究：教學(xué)重點1.天體的質(zhì)量和密度的測量與估算2.解決天體運動的基本思路和方法3.教學(xué)難點1.解決天體運動的基本思路和方法2.天體的質(zhì)量和密度的測量與估算3.高考考點課型新授教具教法教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動預(yù)設(shè)學(xué)生活動預(yù)設(shè)課題：課題：7.3萬有引力理論的成就2020年_月_日第土第土單元單元2復(fù)習(xí)引入：1.萬有引力定律的內(nèi)容，表達式2.重力同萬有引力的關(guān)系本節(jié)課主要學(xué)習(xí)萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。一、基

2、本思路1.黃金代換天體表面，天體對物體的萬有引力近似等于物體的重力，即MmG-r =噸M：天體質(zhì)量；R：天體半徑；g：表面重力加速度2.天體運動看做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動預(yù)設(shè)學(xué)生活動預(yù)設(shè)3即：GM?%? =HIV =inco2r = in莘-r = nmtlr：兩物體距離，由于做圓周運動，故為軌道半徑。an：向心加速度M:中心天體質(zhì)董m:衛(wèi)星（行星）質(zhì)董二、質(zhì)董的測量1.“稱量”地球質(zhì)量法.由于地球自轉(zhuǎn)角速度較小，所需的向心力很小，所以在忽略地 球自轉(zhuǎn)的情況下，地球質(zhì)量為M,表面的物體質(zhì)董為加，滿足：滬GM%2 ,化簡得：S =GJ%2如果已知g、G、R,則可得M

3、=gR2y所以卡文迪許說：求G的實驗過程，看成稱董“地球的質(zhì)量”。 推廣：若已知其它星球表面的“g”和“R”，同樣可以求出其 質(zhì)量。法2:（萬有引力提供向心力）GM?%? = 血 = 芋-r = man中的各個董T和7A2較容易測量，所以可由表達式：GMH人一川r/廠T化簡得：M =4;r2/%T2說明：1.測量的質(zhì)量是中心天體的質(zhì)量，不是環(huán)繞天體的質(zhì)量。2.若T是太陽行星的運行周期，7是軌道半徑，則M是太陽質(zhì) 量：若T是地球衛(wèi)星或其它行星 （月球等） 的衛(wèi)星的周期， 廠 是軌遒半徑，則M是地球或其它行星的質(zhì)量。完成教材Pse思 考與討論。（均相同，原因在教材P%倒數(shù) 第二段）教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動

4、預(yù)設(shè)學(xué)生活動預(yù)設(shè)43.若是近地（其他中心天體）衛(wèi)星，則可認為軌道半徑為中心天體半徑Ro三、密度的估算因為物體質(zhì)量M =pV = pTTR31.由質(zhì)量測量方法1得質(zhì)量M=SR2聯(lián)立可得：嚴島2.有質(zhì)量測量方法2得質(zhì)量M =4滬%廠聯(lián)立得：嚴冊%廠疋如果是近地（其它中心天體）衛(wèi)星，上式中尸R,則表達式為：強調(diào)：無論是質(zhì)量測量還是密度估算，都只能是中心天體的。例.兩個行星各有一個衛(wèi)星繞其表面運行，已知兩個衛(wèi)星的周期之比為1:2,兩行星半徑之比為2:1,則下列選項正確的是（AB）A.兩行星密度之比為4: 1B.兩行星質(zhì)董之比為32: 1C.兩行星表面處重力加速度之比為16: 1（8: 1）D.兩衛(wèi)星的

5、速率之比為/8：1（4: 1）例2.質(zhì)量均勻分布的星球，半徑為R,麥面重力加塞q勺go,不計星球的自轉(zhuǎn)，星球產(chǎn)生的重力加速度g隨距go星球球心距離I的變化規(guī)律如圖所示，已知引力常量為G,求：y-. -TX求出0-R距離內(nèi)g隨7變化的關(guān)系式。 =R 2Rr該星球的密度在距球心2R處的重力加速度教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動預(yù)設(shè)學(xué)生活動預(yù)設(shè)5解：設(shè)星球密度為p,距球心為r時的質(zhì)董為可得：4=M=p 7rr3距離球心為T處的重力加速度g =4聯(lián)立得：g = pjrrocr3星球表面任意物體山o,有丁RJ。=Sgo又因為M = p7rR23聯(lián)立兩式得：p=4/RG距球心為2R的物體，有歲一 農(nóng)(225聯(lián)立得：區(qū)=西64三、 發(fā)現(xiàn)未知天體四、哈雷彗星的回歸未知行星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的按時回歸，進一步確立了萬有引 力定律的地位。即學(xué)即用：判斷正誤1.地球表面的物體的重力必然等于地球?qū)λ娜f有引力。(X)2.若知道某行星的自轉(zhuǎn)周期和行星繞太陽做圓周運動的軌道半徑，則可以求出太陽的質(zhì)量。(x)3.已知地球繞太陽轉(zhuǎn)動的周期和軌道半徑，可以求出地球的質(zhì)量。(X)4.天王星被稱為“筆尖