2014年春高中物理 6.4《万有引力理论的成就》学案3 新人教版必修2.doc

36．4《万有引力理论的成就》导学案【学习目标】了解万有引力定律在天文学上的应用会用万有引力定律计算天体的质量和密度掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法【重点难点】万有引力定律在天体运动中的应用【学法指导】认真阅读教材体会万有引力理论的巨大成就【知识链接】描述天体运动的物理量有哪些讨论的依据是什么？（以下两段要背过！！）描述天体运动的物理量主要有轨迹半径r、线速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a等。万有引力定律和牛顿第二定律是讨论这些物理量的基本依据。将天体（行星或卫星）的运动简化为匀速圆周运动天体所需的向心力由万有引力提供则天体的绕行速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系总结如下：（1）由得_______可见轨道半径r越大v________；（2）由_________=__________得______可见r越大ω________；（3）由_________=___________得T=_________可见r越大T______；（4）由_________=ma得a=________可见r越大a________。由以上分析你能得出什么结论？____________________________________________________________________________________________________________【学习过程】一、计算中心天体的质量和密度1．什么是中心天体？如行星绕恒星、卫星绕行星“被绕行者”称为中心天体只能求解被绕行者（称为中心天体）的质量和密度。思考：为什么不能求解绕行者的质量和密度呢？__________________________________2．知道哪些物理量能够求解（中心）天体的质量？当卫星绕行星或行星绕恒星做匀速圆周运动时：（1）若已知物体在某一星球表面的重力加速度g和星球半径R根据得M=_________；（2）若知道行星的周期T和半径r由得恒星质量M=__________；思考1：若已知行星的线速度和半径可否求出恒星质量M？_____________________；若已知行星的线速度和周期T可否求出恒星质量M？_____________________3．如何求解（中心）天体的密度？知道天体质量M后若已知天体半径R由和体积可求天体的密度。___________________【例2】（改编）已知下面的哪组数据可以计算出地球的质量()A．月球绕地球运行的周期和地球的半径B．人造地球卫星在地面附近的运行速度和运行周期TC．地球同步卫星离地面的高度hD．地球绕太阳运行的周期T和地球到太阳中心的距离r二、发现未知天体关于万有引力定律应用于天文学研究上的事实下列说法中正确的是()A．天王星．海王星和冥王星都是运用万有引力定律经过大量计算以后发现的B．在18世纪已发现的7个行星中人们发现第七个行星天王星的运动轨道总是根据万有引力定律计算出来的理论轨道有较大的偏差于是有人推测在天王星轨道外还有一个行星是它的存在引起上述偏差．C．海王星是运用万有引力定律经过大量计算以后发现的D．冥王星是英国的亚当斯和法国的勒维列运用万有引力定律经过大量计算以后发现的【训练测试】1．已知以下的哪组数据可以计算出地球的质量（引力常量G已知）（）A．地球绕太阳运动的周期及地球距太阳中心的距离B．月球绕地球运动的周期及月球距地球中心的距离C．人造卫星在地球表面附近绕地球运动的速率和运转周期D．已知地球的半径和地球表面的重力加速度（不考虑地球自转的影响）2．天文学家发现某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动并测出了行星的轨道半径和运行周期．由此可推算出（）A．行星的质量B．行星的半径C．恒星的质量D．恒星的半径3．有一星球的密度与地球的密度相同但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍则该星球的质量将是地球质量的（）A．1/4B．4倍C．16倍D．64倍4．在研究宇宙发展演变的理论中有一说法叫做“宇宙膨胀学说”宇宙是由一个大爆炸的火球开始形成的大爆炸后各星球以不同的速度向外运动这种学说认为万有引力常数G在缓慢地减小根据这一理论在很久很久以前太阳系中的地球的公转情况与现在相比（）A．公转半径R较大B．公转周期T较小C．公转速度较大D．公转角速度ω较小【参考答案】1．答案：BCD2．解析：选C．设测出的行星轨道半径为R周期为T恒星的质量为M行星的质量为m则由GMm/R2=m（4π2/T2）R得M=故C正确．3．解析：