【大單元教學(xué)課件】課時(shí)3應(yīng)用規(guī)律探究天體運(yùn)動(dòng)1

微專題3應(yīng)用規(guī)律探究天體運(yùn)動(dòng)1情境導(dǎo)入我國首次火星探測(cè)任務(wù)于

2020年7月23日天問一號(hào)在海南文昌由長征五號(hào)運(yùn)載火箭成功發(fā)射，天問一號(hào)探測(cè)器計(jì)劃將通過一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視。當(dāng)天問一號(hào)探測(cè)器著陸在火星表面時(shí)，我們對(duì)火星進(jìn)行全球性、綜合性的環(huán)繞探測(cè)，如果我們想知道火星的質(zhì)量該怎樣“稱量”呢？用什么方法呢？任務(wù)一“稱量”地球的質(zhì)量學(xué)習(xí)活動(dòng)1、如果我們要“測(cè)出”地球的質(zhì)量，該選取誰為研究對(duì)象呢？地面上的物體的運(yùn)動(dòng)情況如何?受力情況又如何？我們?cè)摵雎缘拇我蛩厥鞘裁?？F向較小,可以將其忽略(不考慮地球自轉(zhuǎn))地面上的物體受到F萬提供物體的mg和跟隨地球自轉(zhuǎn)的F向m地:地球的質(zhì)量R:地球的半徑

模型建構(gòu)“黃金代換式”任務(wù)一“稱量”地球的質(zhì)量學(xué)習(xí)活動(dòng)2、地球質(zhì)量的表達(dá)式中的物理量是否可觀測(cè)？為什么卡文迪什將自己的實(shí)驗(yàn)說成是“稱量”地球的質(zhì)量？

g和R在卡文迪什之前就已經(jīng)知道一旦測(cè)得G就可以算出m地卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測(cè)出G我的實(shí)驗(yàn)是“稱量地球的重量”在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量幾個(gè)鉛球之間的作用力就可以“稱量”地球質(zhì)量，這是個(gè)科學(xué)奇跡。馬克·吐溫：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多收獲！”科學(xué)的力量任務(wù)二計(jì)算太陽的質(zhì)量學(xué)習(xí)活動(dòng)1、能用“稱量”地球質(zhì)量的方法來“稱量”太陽質(zhì)量嗎？難點(diǎn)在哪？我們需要怎樣尋找可觀測(cè)的情境？

太陽表面g無法直接測(cè)量此方法行不通繞太陽轉(zhuǎn)的行星（地球、火星等）轉(zhuǎn)換研究對(duì)象選可觀測(cè)的任務(wù)二計(jì)算太陽的質(zhì)量學(xué)習(xí)活動(dòng)2、行星的運(yùn)動(dòng)情況如何？受力情況又是怎樣的？你能推導(dǎo)出太陽質(zhì)量的表達(dá)式嗎？行星繞著太陽沿橢圓軌道運(yùn)行圓軌道近似處理模型建構(gòu)萬有引力定律牛頓第二定律勻速圓周運(yùn)動(dòng)萬有引力提供向心力行星與太陽的距離行星公轉(zhuǎn)周期注意！此方法只能得到中心天體的質(zhì)量！任務(wù)二計(jì)算太陽的質(zhì)量學(xué)習(xí)活動(dòng)軌道半徑天體半徑3、能否在得到天體質(zhì)量的基礎(chǔ)上得到天體的平均密度？任務(wù)二計(jì)算太陽的質(zhì)量學(xué)習(xí)活動(dòng)4、如果我們想知道火星的質(zhì)量該怎樣“稱量”呢？法一：靜止于火星表面的物體法二：火星探測(cè)器繞著火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)火星表面重力加速度火星半徑周期

軌道半徑

除此之外還有其他方法嗎？任務(wù)三發(fā)現(xiàn)未知天體和預(yù)言哈雷彗星回歸學(xué)習(xí)活動(dòng)1、海王星是怎樣發(fā)現(xiàn)的？驗(yàn)證：亞當(dāng)斯和勒維耶根據(jù)觀測(cè)資料利用萬有引力定律計(jì)算出這顆“新”行星的軌道。1846.9.23伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星。發(fā)現(xiàn)問題：天王星計(jì)算出來的軌道與實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果總有偏差。猜想：

1、天文觀測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確？2、萬有引力定律正確性有問題？3、天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星？結(jié)論：天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星，這顆行星被命名為海王星。海王星被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”任務(wù)三發(fā)現(xiàn)未知天體和預(yù)言哈雷彗星回歸學(xué)習(xí)活動(dòng)2、哈雷是怎樣預(yù)測(cè)哈雷彗星回歸的？發(fā)現(xiàn)問題：哈雷從1337年到1698年的彗星記錄中挑選了24顆彗星計(jì)算了它們的軌道。發(fā)現(xiàn)1531年、1607年和1682年出現(xiàn)的這三顆彗星軌道看起來如出一轍。結(jié)論：再一次驗(yàn)證了萬有引力的正確性猜想：

大膽預(yù)言這三次出現(xiàn)的彗星是同一顆星，周期約為76年，并預(yù)言它將于1758年底或1759年初再次回歸。驗(yàn)證：1759年3月這顆彗星如期通過了近日點(diǎn)，它最近一次回歸是1986年，它的下次回歸將在2061年左右?；顒?dòng)拓展雙星

在天體模型中，將兩顆彼此距離較近的恒星稱為雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬有引力的作用下，繞兩星連線上的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

有這樣的關(guān)系：

可以得到：

（質(zhì)量大的天體離圓心近）rArB課堂小結(jié)應(yīng)用規(guī)律探究天體運(yùn)動(dòng)1“稱量”地球質(zhì)量計(jì)算