1、4.萬有引力理論的成就教學設計、教學分析1 課程標準對本節內容的具體要求：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) 學生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) 學生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

2、通過萬有引力計算地球質量，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(1) 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(2) 了解萬有引力在發現未知天體的作用2. 過程與方法通過了解萬有引力在天文學上的應用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、教學過程設計(1)

3、 投影展示【學習目標】1. 了解萬有引力定律在天文學上的應用2. 會用萬有引力定律計算天體的質量和密度3. 掌握綜合運用萬有引力定律和圓周運動知識分析具體問題的方法【知識 準備】1. 天體間的主要作用力是。2. 天體的在軌運動可以看成是運動。3. 球體積公式V " R '3(2) 探究學習過程【學習過程】A探究1：如何“稱量”我們腳下地球的質量？如果忽略地球自轉的影響，已 知地球表面重力加速度g,地球半徑R,引力常量G,你能借助于彈簧測力 計“稱”出地球的質量嗎？結論1：在地球表面，物體所受童萬有引力。拓展思考：如果考慮地球自轉的影測量結果會有怎樣的變化?探究2:能否用同樣的

4、方法測出太陽的質量?提示1：行星繞太陽運行可看作勻速圓周運動 提示2：行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力由太陽對它的萬有引力提供方 案設計:結論2：行星繞太陽運行時，行星所受的提供【規律應用】木星是繞太陽公轉的行星之一，而木星的周圍又有衛星繞木 星運行。若要通 過觀測求得木星的質量，需要測量哪些量？試推導用這些 量表示的木星質量計算拓展思考:若地球表面附近有一顆近地衛星以地心為圓心繞地球運行，已 知地球 表面重力加速度g和引力常量G,你能否僅靠一只秒表，測出地球 的密度？ 探究3：你能否計算分析一下，一顆地球通信衛星(同步衛星)應在什么樣 的軌道上運行？已知地球質量M=5. 89X10kg,地球

5、半徑R二6.4X10O1【小結】分析天體運動問題的兩個基本關系：1 重力近似等于萬有引力2. 萬有引力提供天體做勻速圓周運動的向心力(3) 實例分析【例題分析】已知地球半徑R=6. 4X 10 m，地球附近重力加速度g=9. 8 m/ss計算 在距 離地面高為h = 2.0X10 m的圓形軌道上的衛星做勻速圓周運動的線速 度V和周期To解析：根據萬有引力提供衛星做圓周運動的向心力，即Mm v2 ,fGM咔亍=師,知t耐由地球表面附近萬有引力近似等于重力，即Mm 2G«2 =mg,得 GM = gR故線速度v =代入數據得v = 6.9 X10-m/saR+h運動周期T=v=7. 6X

6、10, s（4）課堂練習【鞏固練習】1. （多選）下列幾組數據中能算出地球質量的是（引力常量G是已知的）（）CD A.已知地球繞太陽運動的周期和地球中心與太陽中心之間的距離B. 已知月球繞地球運動的周期和地球的半徑C. 已知月球繞地球運動的角速度和月球中心與地球中心之間的距離D. 已知月球繞地球運動的周期和軌道半徑2. “嫦娥一號”是我國首次發射的探月衛星，它在距月球表面高度為200 km的圓形軌道上運行周期為127分鐘。已知引力常量G=6. 67X10'-N m-/kg月球 半徑約為1.74 X 10 km.利用以上數據估算月球的質量約為（D ）A. 8. 1 X10（ kgB. 7

7、. 4 X 10 kgC. 5. 4X1O kgD. 7. 4 X 10» kg3. 若地球繞太陽公轉周期及公轉軌道半徑分別為T和R,月球繞地球公轉 周期 和公轉軌道半徑分別為t和r ,則太陽質量與地球質量之比日為（）M地3232232 3R tR TR tR TA.B.CD3 23 22 32 3f Tr tr Tr t解析：由萬有引力提供向心力肴，2=m2r,得!聽以獸l4 rT故A正確.答案：A4. 若已知行星繞太陽公轉的半徑為r ,公轉的周期為T,萬有引力常量為G,貝I由此可求出（）A行星的質量B太陽的質量C 行星的密度 D.太陽的密度答案：B5地球表面的平均重力加速度為g,地球半徑為R,萬有引力常量為G,用 上述物理量估算出來的地球平均密度是()A.3g4nRGB.3g4nRGcRGDRGMmgR，M M解析：地球表面有6/ 得M，又由P =v = “l，由得出P =上答案小6“嫦娥一號”衛星剛開始繞地球做橢圓軌道運動，經過變軌、制動后，成為一顆繞月球做圓軌道運動的衛星設衛星距月球表面的高度為h,做勻速圓周運動4-3的周期為T.已知月球半徑為R,引力常量為G.(球的體積公式V= 其中r為球的半徑)求：(1) 月球的質量M；(2) 月球表面的重力加速度g;(3) 月球的密度p .Mm.6 r+ h 2=m .2 (R+解得月球的質量M=2 (R