新課講授：
一、“科學真實迷人”
師設(shè)問：
問題一:如何測地球的質(zhì)量？ 天平能用嗎？
問題一：如果要知道地球的質(zhì)量，應該知道哪些條件？
教師活動：引導學生閱讀教材“科學真實迷人”部分的內(nèi)容，思考問題
1、推導出地球質(zhì)量的表達式，說明卡文迪許為什么能把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”？
2、設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。
學生活動：閱讀課文，推導出地球質(zhì)量的表達式，在練習本上進行定量計算。
教師活動：學生的推導、計算過程，一起點評總結(jié)求天體質(zhì)量方法一
不考慮天體自轉(zhuǎn)的影響: 已知:三個量g、R、G三個量就可以求

練習一：一宇航員為了估測一星球的質(zhì)量，他在該星球的表面做自由落體實驗：讓小球在離地面h高處自由下落，他測出經(jīng)時間t小球落地，又已知該星球的半徑為R，試估算該星球的質(zhì)量。
二、計算天體的質(zhì)量
教師活動：引導學生閱讀教材“天體質(zhì)量的計算”部分的內(nèi)容，同時考慮下列問題
如何才能知道太陽的質(zhì)量呢？
上面的方法可行嗎？
能不能借用行星來稱量呢？
請同學們看書后回答
學生活動：學生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應的答案.
我們可以測出太陽某行星的公轉(zhuǎn)周期T、軌道半徑r，能不能由此求出太陽的質(zhì)量M？
分析：
1.將行星的運動看成是勻速圓周運動.
2.萬有引力充當向心力 F引=Fn.
只可求出中心天體的質(zhì)量， 求不出環(huán)繞天體的質(zhì)量
具體數(shù)據(jù)代入：把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運動，平均半徑為1.5×1011 m，已知引力常量為：G=6.67×10-11 N·m2/kg2，則可估算出太陽的質(zhì)量大約是多少千克?（結(jié)果取一位有效數(shù)字）
【解析】：題干給出了軌道的半徑，雖然沒有給出地球運轉(zhuǎn)的周期，但日常生活常識告訴我們：地球繞太陽一周為365天。
故：T=365×24×3600 s=3.15×107 s
由萬有引力充當向心力可得：
G=m 故：M=
代入數(shù)據(jù)解得M=kg=2×1030 kg
教師總結(jié)：求天體質(zhì)量方法二： 計算中心天體的質(zhì)量
建立情景： m（環(huán)繞天體）繞著M（中心天體）轉(zhuǎn)，測出m運動周期T和離中心天體M的軌道半徑r就可求出中心天體M：
F引=Fn
學生活動：練習二：用上面方法如何求地球質(zhì)量呢?
已知 地球半徑： R = 6400×103m
月亮周期： T = 27.3天≈2.36×106s
月亮軌道半徑： r ≈ 60R，
求 地球的質(zhì)量M？
教師設(shè)問：如果不知道環(huán)繞天體的周期而是知道它的線速度或角速度，可以求中心天體質(zhì)量嗎？
教師引導學生同樣用F引=Fn列式分析：
m繞M做勻速圓周運動
有 需要條件：線速度v；軌道半徑r。
有 需要條件：角速度ω；軌道半徑r。
有 需要條件：公轉(zhuǎn)周期T；軌道半徑r。
師：上面三式中，因為線速度與角速度實際操作中不好測量，周期好測量，所以我們用得最多的公式將會是第三個。
總結(jié)歸納： 師：從以上各式的推導過程可知，利用此法只能求出中心天體的質(zhì)量，而不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量，因為環(huán)繞天體的質(zhì)量同時出現(xiàn)在方程的兩邊，已被約掉。
【牢記】：、、計算的是中心天體的質(zhì)量，不能計算環(huán)繞天體的質(zhì)量。
歸納總結(jié)：計算天體的質(zhì)量
（1）對于有行星（或衛(wèi)星）的天體，可把行星（或衛(wèi)星）繞中心天體的運動近似看做勻速圓周運動，其所需的向心力由中心天體對其的萬有引力提供的。
若已知行星（或衛(wèi)星）繞中心天體做勻速圓周運動的軌道半徑為和運行的線速度為，有 , 解得中心天體的質(zhì)量為 。若已知行星（或衛(wèi)星）繞中心天體做勻速圓周運動的軌道半徑為和運行的角速度ω，有 ,解得中心天體的質(zhì)量為 。
若已知行星（或衛(wèi)星）繞中心天體做勻速圓周運動的軌道半徑為和運行的周期，有 ,解得中心天體的質(zhì)量為 。
（2）對于沒有行星（或衛(wèi)星）的天體，或雖有行星（或衛(wèi)星），但不知道其運行的有關(guān)物理量的情況下，可以忽略天體自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)萬有引力近似等于重力的關(guān)系列式，計算天體的質(zhì)量。
若已知天體的半徑為和該天體表面的重力加速度，則有 ，解得天體的質(zhì)量為 。
【牢記】：不同星球表面的力學規(guī)律相同，只是（重力加速度）不同，在解決其他星球表面上的力學問題時，若要用到重力加速度應該是該星球的重力加速度，如：豎直上拋運動、平拋運動、豎直平面內(nèi)的圓周運動，都要用該星球的重力加速度。
三、天體的密度
師：我們近似把中心天體看作球體,,設(shè)中心天體的半徑為, 球體的體積公式,由上面方法求得中心天體的質(zhì)量為后代入密度公式 即可。
若環(huán)繞天體m接近中心天體M表面飛行則密度多少？
r=R
學生活動：
練習四：一艘宇宙飛船飛近一個不知名的行星，并進入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員進入預定的考察工作，宇航員能不能僅用一只表通過測定時間來測定該行星的密度？說明理由及推導過程
四、發(fā)現(xiàn)未知天體
師：到了18世紀，人們已經(jīng)知道太陽系有7顆行星，其中1781年發(fā)現(xiàn)的第七顆行星——天王星的運動軌道有些“古怪”：根據(jù)萬有引力定律計算出來的軌道和實際觀測的結(jié)果總有一些偏差。有人據(jù)此認為萬有引力定律的準確性有問題。但另一些人則推測，在天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星，它對天王星的吸引使其軌道產(chǎn)生了偏離。到底誰是誰非呢？
師：英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文學家勒維耶相信未知行星的存在。他們根據(jù)天王星的觀測資料，各自獨立地利用萬有引力定律計算出這顆新星的軌道。1846年9月23日晚，德國的伽勒在勒維耶預言的附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星，人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。后來，這顆行星命名為海王星。
師：用類似的方法，人們又發(fā)現(xiàn)了太陽系及太陽系外的其他天體。1705年，英國天文學家哈雷根據(jù)萬有引力定律計算了一顆著名彗星的軌道并正確預言了它的回歸。這就是哈雷彗星。
師：海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時回歸”確立了萬有引力定律的地位，也成為科學史上的美談。諾貝爾物理學獎獲得者，物理學家馮·勞厄說：“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣，如此有力地樹立起人們對年輕的物理學的尊敬。從此以后，這門自然科學成了巨大的精神王國……”
五．總結(jié)歸納布置作業(yè)
課外作業(yè)：課本第40頁問題與練習1--4
板書設(shè)計：
一、“科學真實迷人”稱量地球的質(zhì)量
地球表面，不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響
地球質(zhì)量
二、計算中心天體質(zhì)量
情景： m（環(huán)繞天體）繞著M（中心天體）轉(zhuǎn)，測出m運動周期T和離中心天體M的軌道半徑r就可求出中心天體M：
F引=Fn
或者：
有 需要條件：線速度v；軌道半徑r。
有 需要條件：角速度ω；軌道半徑r。
三、天體的密度 ：
天體的體積公式,密度公式
r=R
四．.發(fā)現(xiàn)未知天體：
海王星發(fā)現(xiàn)
冥王星
哈雷彗星。
隨堂練習
1.已知下面的數(shù)據(jù)，可以求出地球質(zhì)量M的是（引力常數(shù)G是已知的）
A.月球繞地球運行的周期T1及月球到地球中心的距離R1
B.地球“同步衛(wèi)星”離地面的高度
C.地球繞太陽運行的周期T2及地球到太陽中心的距離R2
D.人造地球衛(wèi)星在地面附近的運行速度v和運行周期T3
2.以下說法正確的是
A.質(zhì)量為m的物體在地球上任何地方其重力均相等
B.把質(zhì)量為m的物體從地面移到高空，其重力變小了
C.同一物體在赤道處的重力比在兩極處大
D.同一物體在任何地方其質(zhì)量都是相同的
3.下列說法正確的是
A.海王星和冥王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的
B.天王星是人們依據(jù)萬有引力計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的
C.天王星的運行軌道偏離根據(jù)萬有引力計算出來的軌道，其原因是由于天王星受到軌道外面其他行星的引力作用
D.以上均不正確
4.站在赤道上的人隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運動，提供向心力的是
A.重力和支持力
B.萬有引力和支持力
C.重力、靜摩擦力和支持力
D.萬有引力、靜摩擦力和支持力
5.地球和月球的質(zhì)量之比為81∶1,半徑之比為4∶1，求：
（1）地球和月球表面的重力加速度之比.
（2）在地球上和月球上發(fā)射衛(wèi)星所需最小速度之比.
參考答案：
 1.AD 2.BD 3.AC 4.B 5.（1）81∶16 （2）9∶2

相關(guān)教案

人教版高中物理必修2《4.萬有引力理論的成就》教學設(shè)計1：

這是一份人教版高中物理必修2《4.萬有引力理論的成就》教學設(shè)計1，共4頁。

人教版高中物理必修2《4.萬有引力理論的成就》教學設(shè)計2：

這是一份人教版高中物理必修2《4.萬有引力理論的成就》教學設(shè)計2，共3頁。教案主要包含了教學分析，教學目標，教學重點，教學準備??實驗器材，教學過程，板書設(shè)計等內(nèi)容，歡迎下載使用。

2021學年4.萬有引力理論的成就教案：

這是一份2021學年4.萬有引力理論的成就教案，共4頁。教案主要包含了鞏固練習，小結(jié)，作業(yè)，板書設(shè)計，1.天體質(zhì)量的計算，發(fā)現(xiàn)未知天體，素質(zhì)能力訓練等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)教案 更多

人教版 (新課標)必修24.萬有引力理論的成就教案

人教版 (新課標)必修24.萬有引力理論的成就教案
人教版 (新課標)必修24.萬有引力理論的成就教案設(shè)計

人教版 (新課標)必修24.萬有引力理論的成就教案設(shè)計
物理必修24.萬有引力理論的成就教案設(shè)計

物理必修24.萬有引力理論的成就教案設(shè)計
人教版 (新課標)必修24.萬有引力理論的成就教案及反思

人教版 (新課標)必修24.萬有引力理論的成就教案及反思
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (新課標)必修2電子課本

4. 萬有引力理論的成就

版本： 人教版 (新課標)

年級： 必修2

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部