2014年春高中物理 6.4《万有引力理论的成就》学案4 新人教版必修2.doc

总课题万有引力与航天总课时第14课时课题万有引力理论的成就课型新授课教
学
目
标知识与技能
1、了解万有引力定律在天文学上的应用
2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度
3、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
过程与方法
通过求解太阳.地球的质量，培养学生理论联系实际的运用能力
情感态度与价值观
通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点教学
重点1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。
2、会用已知条件求中心天体的质量。教学
难点根据已有条件求中心天体的质量。学法
指导自主阅读、合作探究、精讲精练、教学
准备教学
设想知识回顾→合作探究→突出重点，突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升教学过程师生互动补充内容或错题订正任务一知识回顾

1、请同学们回顾前面所学匀速圆周运动的知识，然后写出向心加速度的三种表达形式？

2、上节我们学习了万有引力定律的有关知识，现在请同学们回忆一下，万有引力定律的内容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的测定有何重要意义？

任务二合作探究
（认真阅读教材，回答下列问题）
一、“科学真实迷人”
引导：求天体质量的方法一：是根据重力加速度求天体质量,即引力=重力mg=GMm/R2
1、推导出地球质量的表达式，说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？

2、设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，试估算地球的质量。（写出解题过程。）

二、计算天体的质量
（学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容，同时考虑下列问题）
引导：求天体质量的方法二：是根据天体的圆周运动,即其向心力由万有引力提供,
1、应用万有引力定律求解中心天体质量的基本思路是什么?

2、根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?

3、应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点?

4、应用此方法能否求出环绕天体的质量?为什么？

例题：把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，平均半径为1.5×1011m，已知引力常量为：G=6.67×10-11N·m2/kg2，则可估算出太阳的质量大约是多少千克?（结果取一位有效数字，写出规范解答过程）

三、发现未知天体
(请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容，考虑以下问题)
1、应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？

2、应用万有引力定律发现了哪些行星？

3、怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?发表你的看法。（交流讨论）

任务三达标提升
1．地球公转的轨道半径是R1，周期是T1，月球绕地球运转的轨道半径是R2，周期是T2，则太阳质量与地球质量之比是()
A．B．C．D．
2．把太阳系各行星的轨迹近似的看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星，写列说法错误的是（）
A．周期越小 B．线速度越小 C．角速度越小 D．加速度越小
3．一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星运转的周期是（）
A．4年B．6年C．8年8/9年
4.下面说法错误的是（）
A．海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
B．天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
C．天王星的运动轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D．冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
5、（多项选择）利用下列哪组数据，可以计算出地球的质量（已知引力常量G）（）
A.已知地球的半径R和地面的重力加速度g
B.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v
C.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T
D.以上说法都不正确
6、设地球表面重力加速度为g0，物体在距离地心4R(R是地球的半径)处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则g/g0为()
Ａ．1 Ｂ．1/9 Ｃ．1/4 Ｄ．1/16
7．假设火星和地球都是球体，火星质量M火和地球质量M地之比为M火/M地＝p，火星半径R火和地球半径R地之比为R火/R地＝q，那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力加速度g地之比g火/g地等于()
A．p/q2 B．pq2C．p/q D．pq
8．通过天文观测到某行星的一个卫星运动的周期为T，轨道半径为r，若把卫星的运动近似看成匀速圆周运动，试求出该行星的质量．