高一物理萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)

第1頁(yè)案例一：預(yù)測(cè)未知天體1781年英國(guó)天文學(xué)家威廉.黑歇耳用望遠(yuǎn)鏡發(fā)覺(jué)了太陽(yáng)系第七顆行星－天王星.1821年人們發(fā)覺(jué)天王星實(shí)際軌道與萬(wàn)有引力定律計(jì)算出理論軌道有較大差異，出現(xiàn)一個(gè)叫“攝動(dòng)”“出軌”現(xiàn)象,引發(fā)了人們進(jìn)行了各種猜測(cè)…….1832年英國(guó)天文學(xué)興趣者哈賽依提出一個(gè)假設(shè)，認(rèn)為天王星這種“出軌”現(xiàn)象是因?yàn)楫?dāng)前還未發(fā)覺(jué)天王星外側(cè)行星對(duì)它吸引而引發(fā).科學(xué)史－海王星發(fā)覺(jué)第2頁(yè)同一時(shí)期，法國(guó)年輕天文學(xué)家勒威烈也在獨(dú)立地研究計(jì)算，得出了與亞當(dāng)斯相同結(jié)果.1846年9月23日晚,德國(guó)天文學(xué)家伽勒在柏林天文臺(tái)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了勒威耶和亞當(dāng)斯筆下計(jì)算出位置，終于找到了那顆神秘行星－海王星。1845年9月英國(guó)劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)系學(xué)生亞當(dāng)斯依據(jù)萬(wàn)有引力定律，結(jié)合數(shù)學(xué)方法進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出了那顆行星位置．

第3頁(yè)發(fā)覺(jué)海王星影響和意義?

海王星發(fā)覺(jué)首先徹底消除了人們對(duì)牛頓引力學(xué)說(shuō)懷疑，同時(shí)也充分顯示了理論對(duì)實(shí)踐巨大指導(dǎo)作用。海王星發(fā)覺(jué)被稱(chēng)作筆尖下發(fā)覺(jué)（首先是計(jì)算出來(lái)），它前后用了幾十個(gè)方程和二十幾年時(shí)間，這實(shí)在是一件不輕易事，這既需要不畏艱難精神和勇氣，也需要科學(xué)探究方法。第4頁(yè)尋找海王星過(guò)程和方法?發(fā)覺(jué)問(wèn)題

---提出假設(shè)

--理論計(jì)算

-試驗(yàn)觀察

猜測(cè):太陽(yáng)系有沒(méi)有第十顆行星呢?計(jì)算,預(yù)測(cè)和觀察法1930年2月18日，美國(guó)天文學(xué)家湯苞用計(jì)算預(yù)測(cè)和觀察法發(fā)覺(jué)了太陽(yáng)系第九顆行星----冥王星

第5頁(yè)案例二：預(yù)言彗星回歸相關(guān)資料:彗星1705年英國(guó)天文學(xué)家哈雷依據(jù)萬(wàn)有引力理論對(duì)1682年出現(xiàn)大彗星運(yùn)動(dòng)軌道進(jìn)行了計(jì)算，指出它就是1531年，1607年出現(xiàn)同一顆彗星，并預(yù)言它將于1758年再次出現(xiàn)，這個(gè)預(yù)言果然得到證實(shí)。哈雷彗星大約隔76年臨近地球一次，上一次是1986年，下次來(lái)訪是2062年科學(xué)史－哈雷彗星研究第6頁(yè)

哈雷彗星彗密度很小：大約0.1克/立方厘米.彗發(fā)直徑通常約為105千米，彗尾經(jīng)常很長(zhǎng)達(dá)108千米。彗尾被認(rèn)為是由氣體和塵埃組成第7頁(yè)“深度撞擊”與彗星親密接觸(圖)07月05日

09:04人民網(wǎng)-人民日?qǐng)?bào)

美國(guó)宇航局“深度撞擊”號(hào)撞擊器擊中目標(biāo)（新華/路福?br>點(diǎn)擊此處查看全部科技圖片

美國(guó)東部時(shí)間7月4日凌晨1時(shí)52分，北京時(shí)間7月4日13時(shí)52分，美國(guó)宇航局“深度撞擊”號(hào)飛船發(fā)出370千克銅質(zhì)撞擊器，如同一顆飛馳炮彈，按照科學(xué)家預(yù)計(jì)時(shí)間，準(zhǔn)確撞擊了華盛頓市般大小坦普爾1號(hào)彗星，在太空綻放出寶石光芒普通絢爛“焰火”，人類(lèi)首次“人造天象”奇觀大獲成功。第8頁(yè)案例三：“稱(chēng)出”天體質(zhì)量

怎樣測(cè)量計(jì)算巨大物體質(zhì)量?怎樣測(cè)量計(jì)算地球質(zhì)量呢？議一議：依據(jù)所學(xué)知識(shí)提出自己構(gòu)想、方案.

想一想:怎樣計(jì)算一座石碑,一頭大象質(zhì)量?第9頁(yè)算一算：已知地球半徑約為R=6400千米，月球到地球中心距離約為r=380000千米，地球表面重力加速度約為g=10米/秒2，月球繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)周期約為T(mén)=30天，用以上條件：１求出地球質(zhì)量數(shù)學(xué)表示式(寫(xiě)出推算過(guò)程)．２估算地球質(zhì)量有多大？

第10頁(yè)

討論與交流：依據(jù)上題條件你能同時(shí)算出月球質(zhì)量嗎？假如知道地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)半徑和周期，你能求出誰(shuí)質(zhì)量呢？為何？第11頁(yè)分析與思索?知道圍繞天體運(yùn)動(dòng)情況(如周期T和軌道半徑r)可求中心天體質(zhì)量M，反過(guò)來(lái)知道中心天體質(zhì)量能否求出圍繞天體運(yùn)動(dòng)情況?第12頁(yè)案例四：計(jì)算天體運(yùn)動(dòng)

例：據(jù)美聯(lián)社年１０月７日?qǐng)?bào)道，天文學(xué)家在太陽(yáng)系9大行星之外，又發(fā)覺(jué)了一顆比地球小多新行星．若把它繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌道看作圓,已知太陽(yáng)質(zhì)量為M,測(cè)得它到太陽(yáng)距離為r，求該行星運(yùn)行速度和公轉(zhuǎn)周期．第13頁(yè)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力定律應(yīng)用哪幾個(gè)方面？你得到哪些收獲？回顧小結(jié)：思緒與方法：１圍繞天體繞中心天體運(yùn)動(dòng)可近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)

２做圓周運(yùn)動(dòng)向心力是中心天體對(duì)圍繞天體萬(wàn)有引力

３由萬(wàn)有引力公式和向心力公式列方程

４解方程可求出圍繞天體線速度、角速度、周期等第14頁(yè)美國(guó)著名文學(xué)家馬克.吐溫，他是物理學(xué)一位外行人，面對(duì)萬(wàn)有引力理論產(chǎn)生科學(xué)成就，滿(mǎn)懷激情地說(shuō)：“科學(xué)真是迷人。依據(jù)零星事實(shí)，增添一點(diǎn)猜測(cè)，竟能取得那么多收獲！”第15頁(yè)課堂練習(xí)：1、已知以下哪些數(shù)據(jù)，能夠計(jì)算出地球質(zhì)量：（）A．地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)周期及地球離太陽(yáng)距離B．月球繞地球運(yùn)行周期及月球繞地球轉(zhuǎn)軌道半徑C．人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行線速度和運(yùn)行周期D．地球半徑和地球表面重力加速度（不計(jì)地球自轉(zhuǎn)影響）BCD第16頁(yè)2、宇宙中兩顆相距較近天體稱(chēng)為“雙星”，它們以相互引力為向心力，以二者連線上某一點(diǎn)為圓心作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而不致因萬(wàn)有引力作用吸引到一起。（雙星運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：角速度相同；旋轉(zhuǎn)方向相同）（1）試證實(shí)它們軌道半徑之比，線速度之比都等于質(zhì)量之反比（2）設(shè)二者質(zhì)量分別是M和m，二者相距L，寫(xiě)出它們角速度表示式。（3）討論：若M>>m情況怎樣？第17頁(yè)

3、已知海王星直徑是地球4倍，海王星表面重力加速度和地球表面相當(dāng)，求海王星質(zhì)量（已知地球半徑約為6400千米）第18頁(yè)實(shí)踐與探究：假設(shè)你是第一個(gè)登上火星表面地球人，負(fù)擔(dān)著一項(xiàng)科學(xué)考查任務(wù)：測(cè)定火星