1、萬有引力理論的成就教案長沙縣六中 劉德舫一、 教學分析1 課標要求: 知道萬有引力定律。認識發現萬有引力定律的重要意義，體會科學定律對人類探索未知世界的作用。2 學習對象分析1) 學生的年齡特點和認知特點 高一的學生學習興趣濃厚，他們的觀察不只停留在一些表面現象，具有更深層次的探究愿望。在思維方式上由初中形象思維為主向高中抽象思維為主過渡。2) 學習者在學習本課之前應具備的基本知識和技能 知道萬有引力定律及其應用條件，圓周運動相關知識。3）學習者在即將學習的內容前已經具備的水平。 學生知道知道萬有引力定律，引導學生把萬有引力定律應用在天文學上。3 教學內容分析本節教材先介紹通過萬有引力計算地球

2、質量，讓學生體會萬有引力的神奇。再介紹天體質量的計算，最后介紹發現未知天體的應用。體會科學定律對人類探索未知世界的作用。二、 教學目標1 知識與技能目標1）求地球的質量2）給出地球到太陽的距離能根據萬有引力定律計算太陽的質量3）了解萬有引力在發現未知天體的作用2 過程與方法目標通過了解萬有引力理論的成就體會科學定律對人類探索未知世界的作用。3 情感態度與價值觀了解并體重物下落與天體運動的多樣性與統一性，知道萬有引力定律對科學發展所起的重要作用，關注并思考與物理學相關的熱點問題，有可持續發展的意識，能在力所能及的范圍內，為社會的可持續發展做出貢獻。三、 教學重點 萬有引力定律及在天文和航天領域發

3、揮的巨大作用四、 教學難點萬有引力定律的應用方法五、 教學過程一） 地球質量的計算在質量為、半徑為的地球表面上，如果忽略地球自轉的影響，質量為的物體的重力加速度，可以認為是由地球對它的萬有引力產生的由萬有引力定律和牛頓第二定律有： 二） 天體質量的計算應用萬有引力定律可以計算天體的質量.基本思路是：根據行星（或衛星）運動的情況，求出行星（或衛星）的向心加速度，而向心力是由萬有引力提供的，這樣，列出方程即可求得中心天體（太陽或行星）的質量. 三）估算天體的密度由 代入 和 可得 其中R為中心天體的半徑。當勻速圓周運動的天體繞中心天體表面運行時，則 。說明：（1）在求天體質量時，只能求出中心天體的

4、質量，不能求出環繞天體的質量。（2）應掌握地球的公轉周期、地球的自轉周期、月球的周期等，在估算天體質量時，應作為已知條件。四）發現未知天體海王星的發現是應用萬有引力定律取得輝煌成就的例子.在18世紀，人們已經知道太陽系有7個行星，其中1781年發現的第七個行星天王星的運動軌道，總是同根據萬有引力定律計算出來的有比較大的偏離.當時有人推測，在天王星軌道外面還有一個未發現的行星，它對天王星的作用引起了上述偏離.英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文愛好者勒維列根據天王星的觀測資料，各自獨立地利用萬有引力定律計算出這顆新行星的軌道.1846年9月23日晚，德國的加勒在勒維列預言的位置附近發現了這顆

5、新行星.后來，天文學家把這個行星叫做海王星.用同樣的方法，在1930年3月14日，人們發現了太陽系的第9個星冥王星.海王星、冥王星的發現，顯示了萬有引力對研究天體運動的重要意義.四、例題探究與解答設計1 利用行星估算中心天體的質量例1 為了研究太陽演化進程，需知道目前太陽的質量M。已知地球半徑，地球質量，日地中心距離，地球表面處的重力加速度，1年約為，試估算目前太陽的質量M（保留一位有效數字，引力常量未知）分析：根據太陽對地球的引力提供地球繞太陽做圓周運動的向心力列出相關方程，再根據地球表面重力等于萬有引力列出方程聯立求解。解答： 2 估算天體的密度例2 一艘宇宙飛船飛近某一個不知名的行星，并

6、進入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員進行預定的考察工作。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。分析：本題不需要具體確定M和R，只需求出即可，而該比值可用宇宙飛船繞行星運行的周期表達，周期可用表測出。解3 萬有引力定律與角速度、周期等例3 如果到某一天，因某種原因地球自轉加快，則地球上物體重量將發生怎樣的變化？當角速度等于多少時，赤道上的物體重量為零？（，）。分析：重力是萬有引力的分力，地球上物體隨地球自轉作圓周運動的向心力由萬有引力的分力提供，引力的另一分力為重力。在赤道上的物體萬有引力、重力和向心力在一條直線上，結合其特點和題中條件可知重力為零時，萬有引力充當向心力。解4、合作求解1 用火箭把宇航員送到月球上，如果他已知月球的半徑，那么他用一個彈簧秤和一個已知質量的砝碼，能否測出月球的質量