物理教案－萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo) 

知識目標(biāo)

1、使學(xué)生能應(yīng)用萬有引力定律解決天體問題：

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

3、通過應(yīng)用萬有引力定律使學(xué)生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景：衛(wèi)星作圓周運動的向心力是兩行星間的萬有引力提供的。

能力目標(biāo)

1、通過萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用使學(xué)生能熟練的掌握萬有引力定律；

情感目標(biāo)

1、通過萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用使學(xué)生感受到自己能應(yīng)用所學(xué)物理知識解決實際問題——天體運動。

 

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、天體運行的速度天文學(xué)的初步知識等。教師在備課時應(yīng)了解下列問題：

1、天體表面的重力加速度是由天體的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的．

 

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引力的一個分力提供的，引力的另一個分力才是通常所說的物體受到的重力．（相關(guān)內(nèi)容可以參考擴(kuò)展資料）

 

萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計

教學(xué)重點：萬有引力定律的應(yīng)用

教學(xué)難點 ：地球重力加速度問題

教學(xué)方法：討論法

教學(xué)用具：計算機(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？

這個問題讓學(xué)生充分討論：

1、有的學(xué)生認(rèn)為：地球上的加速度是不變化的．

2、有的學(xué)生認(rèn)為：兩極的重力加速度大．

3、也有的的學(xué)生認(rèn)為：赤道的重力加速度大．

出現(xiàn)以上問題是因為：學(xué)生可能沒有考慮到地球是橢球形的，也有不記得公式的等．

教師板書并講解：

在質(zhì)量為 、半徑為 的地球表面上，如果忽略地球自轉(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�的萬有引力產(chǎn)生的．由萬有引力定律和牛頓第二定律有：

 

則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定的．而又因為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．也可讓學(xué)生發(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？

這個問題有學(xué)生回答

問題三：

1、地球在作什么運動？人造地球衛(wèi)星在作什么運動？

通過展示圖片為學(xué)生建立清晰的圖景．

2、作勻速圓周運動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： 

教師可帶領(lǐng)學(xué)生分析上面的公式得：

當(dāng)軌道半徑不變時，則衛(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，則衛(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：

則該天體表面的重力加速度為： 

所以： 

2、若在相距甚遠(yuǎn)的兩顆行星 和 的表面附近，各發(fā)射一顆衛(wèi)星 和 ，測得衛(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)運動半徑為 ，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，若從地球上高 處平拋一物體，射程為60米，則在該星球上，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

組織學(xué)生收集資料，編寫相關(guān)論文，可以參考下列題目：

1、月球有自轉(zhuǎn)嗎？（針對這一問題，學(xué)生會很容易回答出來，但是關(guān)于月球的自轉(zhuǎn)情況卻不一定很清楚，教師可以加以引伸，比如月球自轉(zhuǎn)周期，為什么我們看不到月球的另一面？）

2、觀察月亮

有條件的讓學(xué)生觀察月亮以及星體，收集相關(guān)資料，練習(xí)地理天文知識編寫小論文．

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