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

2014年春高中物理6.4《万有引力理论的成就》学案2新人教版必修2
学习目标
1.了解行星绕恒星运动及卫星绕行星运动的共同点：万有引力提供行星、卫星做圆周运动的向心力。
2.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
3.会用万有引力定律计算天体的质量、环绕速度及环绕周期。
重点：1.人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳运动的向心力是由万有引力提供的。2.会用万有引力定律计算中心天体的质量。
难点：在具体的天体运动中应用万有引力定律解决问题。
教学方法：导学案教学
学习过程
一．课前预习，自主学习检测
(一)通过万有引力定律“称量”地球的质量
1.思路：若不考虑地球_____的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的_____。
2.公式：mg=。
3.地球的质量:M=。
(二)计算天体的质量
1.行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力是由行星与太阳之间的_________提供的。
2.已知卫星绕行星运动的______和卫星与行星之间的______，可以算出行星的质量
M=。
【判一判】
(1)天王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现()
(2)重力就是万有引力。()
(3)牛顿被称作第一个称出地球质量的人。()
(4)若已知某行星绕太阳公转的半径为r，公转的周期为T，万有引力常量为G，则可求出太阳的质量。()
二．课堂导学，小组合作探究
主题主题一：称量地球的质量
1.卡文迪许在实验室里测量几个铅球之间的作用力，测出了引力常量G的值，从而“称量”出了地球的质量。测出G后,他是怎样“称量”地球的质量的呢？
（点拨：忽略地球自转的影响，地面上物体的重力等于地球与物体间的万有引力）

2.已知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=6.67×10-11N·m2/kg2,试估算地球的质量
3.【变式训练】一名宇航员来到某一星球上，如果该星球质量为地球的一半，它的直径也为地球的一半，那么这名宇航员在该星球上的重力是他在地球上重力的()
A．4倍B．0.5倍C．0.25倍D．2倍
主题二:计算天体的质量
1.如果不知道天体表面的重力加速度，而知道它的卫星做圆周运动的相关量，能计算出天体的质量吗？比如：
(1)已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和轨道半径R；
(2)已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和轨道半径R；
(3)已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和线速度v。
【思路分析】月球绕地球实际是沿椭圆轨道运动的,而我们在通常情况下可以把月球的运动轨道近似处理为圆形轨道,即认为天体在做匀速圆周运动。利用地球对月球的万有引力提供向心力，结合适当向心力公式求解。
2.应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求天体质量时，能否求出环绕天体的质量?
【探究归纳】求中心天体质量的基本思路
天体绕中心天体的运动近似为匀速圆周运动，万有引力充当向心力，列方程求中心天体质量。
【规律方法总结】解决天体问题的两条基本思路
(1)物体在地球(或天体)表面时的重力近似等于它所受到的万有引力
(2)将行星绕恒星、卫星绕行星的运动均视为匀速圆周运动，所需要的向心力由万有引力提供
三.随堂检测,分层达标训练【基础达标】随堂用10分钟完成
1.由下列哪一组物理量可以计算地球的质量()
A．月球的轨道半径和月球的公转周期B．月球的半径和月球的自转周期
C．卫星的质量和卫星的周期D．卫星离地面的高度、卫星的周期和地球的半径
2.火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为()A．0.2gB．0.4gC．2.5gD．5g
3.一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，认为行星是密度均匀的球体，要确定该行星的密度，只需要测量()
A.飞船的轨道半径 B.飞船的运行速度C.飞船的运行周期 D.行星的质量
4.已知地球的质量为M，月球的质量为m，月球绕地球运行的轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，则月球绕地球运转轨道处的重力加速度大小等于()
A.B.C.D.
5.天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的4.7倍，质量是地球的25倍。已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，由此估算该行星的平均密度约为()
A.1.8×103kg/m3 B.5.6×103kg/m3C.1.1×104kg/m3 D.2.9×104kg/m3
6.(2011·海南高考)2011年4月10日，我国成功发射第8颗北斗导航卫星，建成以后北斗导航卫星系统将包含多颗地球同步卫星，这有助于减少我国对GPS导航系统的依赖，GPS由运行周期为12小时的卫星群组成，设北斗导航系统的同步卫星和GPS导航卫星的轨