高中物理課題教學(xué)設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 想：太陽(yáng)、行星以及離我們很遠(yuǎn)的恒星，不管彼此相距多遠(yuǎn)，都是互相吸引著，其引力隨距離的增大而減小，地球和其他行星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，就是靠劂的引力維持?！ ?3)。如果物體在地球上受到的重力F1，和在月球軌道上運(yùn)行時(shí)受到的作用力F2，都是來(lái)自地球的吸引力，其大小與距離的平方成反比，那么，a和g之間應(yīng)有如下關(guān)系： 已知月心和地心的距離r月地是地球半徑r地的60倍，得?！ ?引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題看書，教師引導(dǎo)總結(jié)) (1)什么是萬(wàn)有引力?并舉出實(shí)例。m2/kg2，單位：N C、若物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，則可把每一個(gè)物體視為若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合，然后按萬(wàn)有引力定律求出各質(zhì)點(diǎn)間的引力，再按矢量法求它們的合力?！ ∫箖晌矬w間萬(wàn)有引力減小到原來(lái)的1/4,可采用的方法是() ,距離保持不變 ,質(zhì)量不變 ,距離不變 答案：ABC ，物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g，則為( ) 提示：兩處的加速度各由何力而產(chǎn)生?滿足何規(guī)律? 答案：D 牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，卻沒有給出引力恒量的數(shù)值?！ ?wèn)：卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)中如何實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化? 測(cè)引力(極小)轉(zhuǎn)化為測(cè)引力矩，再轉(zhuǎn)化為測(cè)石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點(diǎn)在刻度尺上移動(dòng)的距離(較大)。它存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，不管它們之間是否還有其他作用力。 (4)萬(wàn)有力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)量分布均勻球體間的相互作用?！ 、若是規(guī)則形狀的均勻物體相距較近，則應(yīng)把r理解為它們的幾何中心的距離?！ ?3)了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用?！ 。骸 ?1)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)?！ 〗虒W(xué)工具 多媒體、板書 教學(xué)過(guò)程 一、計(jì)算天體的質(zhì)量 (1)地球質(zhì)量的計(jì)算 ?、僖罁?jù)：地球表面的物體，若不考慮地球自轉(zhuǎn)，物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，即 ?、诮Y(jié)論： 只要知道g、R的值，就可計(jì)算出地球的質(zhì)量. (2)太陽(yáng)質(zhì)量的計(jì)算 ?、僖罁?jù)：質(zhì)量為m的行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，行星與太陽(yáng)間的萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，即 ?、诮Y(jié)論： 只要知道衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的周期T和半徑r，就可以計(jì)算出行星的質(zhì)量. (1)地球表面的物體，重力就是物體所受的萬(wàn)有引力.() (2)繞行星勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的衛(wèi)星，萬(wàn)有引力提供向心力.(√) (3)利用地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，可求地球的質(zhì)量.() 若已知月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T和半徑r，由此可以求出地球的質(zhì)量嗎?能否求出月球的質(zhì)量呢? ，所以根據(jù)月球的周期T、公轉(zhuǎn)半徑r，無(wú)法計(jì)算月球的質(zhì)量. 二、發(fā)現(xiàn)未知天體 (1)海王星的發(fā)現(xiàn) 英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出天王星外“新”，德國(guó)的加勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星. (2)其他天體的發(fā)現(xiàn) 近100年來(lái)，人們?cè)诤Ｍ跣堑能壍乐庥职l(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個(gè)較大的天體. (1)海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)表明了萬(wàn)有引力_在太陽(yáng)系內(nèi)的正確性.(√) (2)科學(xué)家在觀測(cè)雙星系統(tǒng)時(shí)，同樣可以用萬(wàn)有引力定律來(lái)分析.(√) 航天員翟志剛走出“神舟七號(hào)”飛船進(jìn)行艙外活動(dòng)時(shí)，要分析其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，牛頓定律還適用嗎? ，. 三、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算 ? ，求密度還需什么物理量? ? 繞中心天體運(yùn)動(dòng)的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)的天體(或衛(wèi)星)的向心力等于它與中心天體的萬(wàn)有引力，利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量. 下面以地球質(zhì)量的計(jì)算為例，介紹幾種計(jì)算天體質(zhì)量的方法： (1)若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，半徑為r，根據(jù)萬(wàn)有引力等于向心力，即 (2)若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和月球運(yùn)行的線速度v，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得 (3)若已知月球運(yùn)行的線速度v和運(yùn)行周期T，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得 (4)若已知地球的半徑R和地球表面的重力加速度g，根據(jù)物體的重力近似等于地球?qū)ξ矬w的引力，得 解得地球質(zhì)量為 若天體的半徑為R，則天體的密度ρ 誤區(qū)警示 ，. 、若繞近地軌道運(yùn)行，則有R=r. 例：要計(jì)算地球的質(zhì)量，除已知的一些常數(shù)外還需知道某些數(shù)據(jù)，現(xiàn)給出下列各組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球質(zhì)量的有哪些?() ′及運(yùn)轉(zhuǎn)半徑r′ ABC 歸納總結(jié)：求解天體質(zhì)量的技巧 天體的質(zhì)量計(jì)算是依據(jù)物體繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，列出有關(guān)方程求解的，因此解題時(shí)首先應(yīng)明確其軌道半徑，再根據(jù)其他已知條件列出相應(yīng)的方程. 四、分析天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的思路 ? ? ，有哪些主要的公式? 一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所需要的向心力都由中心天體對(duì)它的萬(wàn)有引力提供，所以研究天體時(shí)可建立基本關(guān)系式： 設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 以上結(jié)論可總結(jié)為“越遠(yuǎn)越慢，越遠(yuǎn)越小”. 誤區(qū)警示 ，衛(wèi)星的an、v、ω、T與行星或衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，僅由被環(huán)繞的天體的質(zhì)量M和軌道半徑r決定. ，如地球的公轉(zhuǎn)周期是365天，自轉(zhuǎn)一周是24小時(shí)， 例：)據(jù)報(bào)道，天文學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)了一顆距地球40光年的“超級(jí)地球”，名為“55Cancrie”，該行星繞母星(中心天體)運(yùn)行的周期約為地球繞太陽(yáng)運(yùn)行周期的480(1)，“55Cancrie”與地球均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則“55Cancrie”與地球的() B 歸納總結(jié)：解決天體運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵點(diǎn) 解決該類問(wèn)題要緊扣兩點(diǎn)：一是緊扣一個(gè)物理模型：就是將天體(或衛(wèi)星)的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)?！ ?
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