公開(kāi)課萬(wàn)有引力理論的成就萬(wàn)有引力理論的成就物理教學(xué)設(shè)計(jì)2

1、第4頁(yè) 共4頁(yè)公開(kāi)課萬(wàn)有引力理論的成就 萬(wàn)有引力理論的成就物理教學(xué)設(shè)計(jì)2自數(shù)學(xué)科一、學(xué)習(xí)目的1.理解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用2.會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度3.掌握綜合運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)分析p 詳細(xì)問(wèn)題的方法二、課前預(yù)習(xí)1、卡文迪許為什么說(shuō)自己的實(shí)驗(yàn)是稱量地球的重量(質(zhì)量)?請(qǐng)你解釋一下原因。2、除了地球質(zhì)量外,你能用萬(wàn)有引力定律求解出其它天體的質(zhì)量嗎?以太陽(yáng)為例,假設(shè)你能求解出太陽(yáng)的質(zhì)量,那么如何求解?需要哪些量?3、公式中各個(gè)物理量分別代表什么?4、你能計(jì)算出地球的密度嗎?假設(shè)能,請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程及結(jié)果。三、經(jīng)典例題例1、設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2,地

2、球半徑R=6.4106m,引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2,試估算地球的質(zhì)量。例2、假設(shè)以水星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象,需要知道哪些量才能求得太陽(yáng)的質(zhì)量?水星和地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期T是不一樣的,公轉(zhuǎn)半徑也是不一樣的,那用公式求解出來(lái)的太陽(yáng)的質(zhì)量會(huì)是一樣的嗎?你如今能證明開(kāi)普勒第三定律中的k與中心天體有關(guān)嗎?例3、把地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運(yùn)動(dòng),平均半徑為1.51m,引力常量為:G=6.6710-11Nm2/kg2,那么可估算出太陽(yáng)的質(zhì)量大約是多少千克?(結(jié)果取一位有效數(shù)字)例4、宇航員站在一個(gè)星球外表上的某高處h自由釋放一小球,經(jīng)過(guò)時(shí)間t落地,該星球的半徑為R,

3、你能求解出該星球的質(zhì)量嗎?例5、19_英國(guó)著名的物理學(xué)家卡文迪許首先估算出地球的平均密度。根據(jù)你所學(xué)的知識(shí),能否估算出地球密度?例6、海王星的發(fā)現(xiàn)是萬(wàn)有引力定律應(yīng)用的一個(gè)非常成功的范例,但是在發(fā)現(xiàn)海王星后,人們又發(fā)現(xiàn)海王星的軌道與理論計(jì)算值有較大的差異,于是沿用了發(fā)現(xiàn)海王星的方法經(jīng)過(guò)多年的努力,才由美國(guó)的洛維爾天文臺(tái)在理論計(jì)算出的軌道附近天區(qū)內(nèi)找到了質(zhì)量比理論值小得多的冥王星。冥王星繞太陽(yáng)運(yùn)行半徑是40個(gè)天文單位(地球和太陽(yáng)之間的間隔 為一個(gè)天文單位)。求冥王星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的線速度之比。例7、兩個(gè)星球組成雙星,它們?cè)诨ハ嘀g的萬(wàn)有引力作用下,繞連線上某點(diǎn)做周期一樣的勻速圓周運(yùn)動(dòng),現(xiàn)測(cè)得兩星

4、中心間隔 為R,其運(yùn)動(dòng)周期為T(mén),求兩星的總質(zhì)量。四、穩(wěn)固練習(xí)1、所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)其軌道半徑的立方和運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方的比值即r3/T2=k,那么k的大小決定于A.只與行星質(zhì)量有關(guān)B.只與恒星質(zhì)量有關(guān)C.與行星及恒星的質(zhì)量都有關(guān)D.與恒星質(zhì)量及行星的速率有關(guān)2、宇航員站在一個(gè)星球外表上的某高處,沿程度方向拋出一個(gè)小球。經(jīng)過(guò)時(shí)間,小球落到星球外表,測(cè)得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的間隔 為。假設(shè)拋出時(shí)的初速增大到2倍,那么拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的間隔 為。兩落地點(diǎn)在同一程度面上,該星球的半徑為,萬(wàn)有引力常數(shù)為。求該星球的質(zhì)量。3、地球半徑約為,又知月球繞地球運(yùn)動(dòng)可近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),那么可估算月球到地心的間隔 約為。(結(jié)果保存一位有效數(shù)字)4、某物體在地面上受到的重力為160N,將它放置在衛(wèi)星中,在衛(wèi)星以a=1/2g隨火箭向上加速度上升的過(guò)程中,當(dāng)物體與衛(wèi)星中的支持物的互相擠壓力為90N時(shí),求此時(shí)衛(wèi)星距地球外表有多遠(yuǎn)?(地球半徑R=6.4103km,g=10m/s2)5、一艘宇宙飛船飛近某一個(gè)不知名的行星,并進(jìn)入靠近該行星外表的圓形軌道,宇航員進(jìn)展預(yù)定的考察工作,宇航員能不能僅用一只表通過(guò)測(cè)定時(shí)間來(lái)測(cè)定該行星的密度?說(shuō)明理由及推導(dǎo)過(guò)程6、兩顆靠得很近的恒星,必須各以一定的