高中物理教学案——万有引力定律在天文学上的应用 (4)
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《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法高一物理《万有引力定律在天文学上的应用》教案教学目标知识目标1、使学生能应用万有引力定律解决天体问题：2、通过万有引力定律计算天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度等;3、通过应用万有引力定律使学生能在头脑中建立一个清晰的解决天体问题的图景：卫星作圆周运动的向心力是两行星间的万有引力提供的。
能力目标1、通过万有引力定律在天文学上的应用使学生能熟练的掌握万有引力定律;情感目标1、通过万有引力定律在天文学上的应用使学生感受到自己能应用所学物理知识解决实际问题天体运动。
教学建议应用万有引力定律解决天体问题主要解决的是：天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度天文学的初步知识等。
教师在备课时应了解下列问题：1、天体表面的重力加速度是由天体的质量和半径决定的.2、地球上物体的重力和地球对物体的万有引力的关系：物体随地球的自转所需的向心力，是由地球对物体引力的一个分力提供《万紫千红的花》_初中语文教案教学设计示例1一、教学目标（－）知识目标1．理清文章的结构内容。
2．学习本文多种说明方法的运用。
（二）能力目标1．学习按逻辑顺序安排组织材料的方式。
2．品味流畅生动、饶有兴趣的语言。
（三）情感目标1．培养学生探究事物本质、开创美好未来的思想。
2．欣赏流畅生动、饶有趣味的语言美。
二、学法引导1．以自学为主，理解多种说明方法的综合运用在这篇文章中的突出作用。
2．激发对自然的好奇心和对未知世界的求知欲，自行探索自然的奥秘。
三、重点·难点·疑点及解决办法重点：多种说明方法的运用及其作用。
难点：理清文章结构及其前后联系。
解决办法：1．分析讨论，归纳总结。
2．质疑问难。
四、课时安排2课时五、教具学具准备烧杯、肥皂水、稀盐酸、牵牛花。
六、师生互动活动设计1．说话训练。
介绍一种自己最喜欢的花，说说它的颜色和生态。
第六章 万有引力定律(四、万有引力定律在天文学上的应用)
第六章万有引力定律（四、万有引力定律在天文学上的应用）这节课通过对一些天体运动的实例分析，使学生了解：通常物体之间的万有引力很小，常常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起决定性作用，对天文学的发展起了很大的推动作用，其中一个重要的应用就是计算天体的质量。
1．把天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，即f引=f向，用于计算天体（中心体）的质量，讨论卫星的速度、角速度、周期及2．在地面附近把万有引力看成物体的重力，即f引=mg.主要用这节内容是这一章的重点，这是万有引力定律在实际中的具体应用.主要知识点就是如何求中心体质量及其他应用，还是可发现未知天体的方法。
教学目标一知识目标1．了解行星绕恒星运动及卫星绕行星的运动的共同点：万有引2．了解万有引力定律在天文学上有重要应用。
3二通过万有引力定律在实际中的应用，培养学生理论联系实际的能教学重点1．人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。
2．会用已知条件求中心天体的质量。
教学难点教学步骤一12．万有引力常量的测出的物理意义。
答：使万有引力定律有了其实际意义，可以求得地球的质量等。
对了，万有引力常量一经测出，万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应二(一）天体质量的计算提出问题引导学生思考：在天文学上，天体的质量无法直接测量，能否利用万有引力定律和前面学过的知识找到计算天体质量的方法呢？1．基本思路：在研究天体的运动问题中，我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供天体作圆周运动的向心力。
2．计算表达式：例如：已知某一行星到太阳的距离为r，公转周期为t，太阳质量为多少？分析：设太阳质量为m，行星质量为m，由万有引力提供行星公转的向心力得：，∴提出问题引导学生思考：如何计算地球的质量？分析：应选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的轨道半径和周期，利用上式求出地球质量。
示范教案一(6.4万有引力定律在天文学上的应用).doc
示范教案一(6.4万有引力定律在天文学上的应用)●教学目标一、知识目标1.了解行星绕恒星运动及卫星绕行星运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力.2.了解万有引力定律在天文学上有重要应用.3.会用万有引力定律计算天体的质量.二、能力目标通过万有引力定律在实际中的应用，培养学生理论联系实际的能力.三、德育目标利用万有引力定律可以发现未知天体，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点.●教学重点1.人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的.2.会用已知条件求中心天体的质量.●教学难点根据已有条件求中心天体的质量.●教学方法分析推理法、讲练法.●教学用具有关练习题的投影片、投影仪.●课时安排1课时●教学过程［投影］本节课的学习目标1.利用万有引力等于向心力求出中心天体的质量.2.了解万有引力定律在天文学上的应用.学习目标完成过程一、导入新课上节课我们共同学习了万有引力常量的测定.现在请同学们回忆下面几个问题:1.卡文迪许用什么装置来测定引力常量?其实验原理是什么?2.为什么扭秤装置能测定相互作用很小的万有引力,其巧妙之处何在?［学生活动］回忆上节所学,找出问题答案.1.卡文迪许用扭秤装置来测定引力常量.其实验原理是力矩平衡.2.扭秤装置所以能测定很小的万有引力,其根本原因是通过小平面镜及T型架的横杆对万有引力的作用效果进行了放大.［教师总结］万有引力常量的测出,使万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用.这节课我们就共同来学习万有引力定律在天文学上的应用.二、新课教学(一)天体质量的计算A.基础知识请同学们阅读课文第一部分——天体质量的计算.同时考虑下列问题.［投影出示］1.万有引力定律在天文学上有何用处?2.应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?3.求解天体质量的方程依据是什么?［学生活动］学生阅读课文第一部分,从课文中找出相应的答案.1.当测定出万有引力常量后,我们便可应用万有引力定律计算天体的质量.使以前看似不可能的事变为现实.2.应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是:根据环绕天体的运动情况,求出其向心加速度,然后根据万有引力充当向心力,进而列方程求解.3.从前面的学习知道,天体之间存在着相互作用的万有引力,而行星(或卫星)都在绕恒星(或行星)做近似圆周的运动,而物体做圆周运动时合力充当向心力,故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力,这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在.B.深入探究请同学们结合课文知识以及前面所学匀速圆周运动的知识,加以讨论、综合.然后思考下列问题.［投影出示］1.天体实际做何运动?而我们通常可认为做什么运动?2.描述匀速圆周运动的物理量有哪些?3.根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?4.应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点?5.应用此方法能否求出环绕天体的质量?［学生活动］分组讨论,得出答案.1.天体实际运动是沿椭圆轨道运动的,而我们通常情况下可以把它的运动近似处理为圆形轨道,即认为天体在做匀速圆周运动.2.在研究匀速圆周运动时,为了描述其运动特征,我们引进了线速度v ,角速度ω,周期T 三个物理量.3.根据环绕天体的运动状况,求解向心加速度有三种求法.即:a.a 心=rv 2 b.a 心=ω2·rc.a 心=4π2r /T 24.应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度的三种表述方式可得三种形式的方程，即a.F 引=G2r Mm =F 心=ma 心=m r v 2. 即：G r v m r Mm22= ① b.F 引=G 2rMm =F 心=ma 心=m ω2r 即：G 2r Mm =m ω2·r② c.F 引=G 2r Mm =F 心=ma 心=m 224T rπ即：G 2r Mm =m 224T rπ ③从上述动力学方程的三种表述中，可得到相应的天体质量的三种表达形式：a.M =v 2r /G .b.M =ω2r 3/G .c.M =4π2r 3/GT 2.上述三种表达式分别对应在已知环绕天体的线速度v ,角速度ω，周期T 时求解中心天体质量的方法.以上各式中M 表示中心天体质量,m 表示环绕天体质量,r 表示两天体间距离,G 表示万有引力常量.5.从以上各式的推导过程可知,利用此法只能求出中心天体的质量,而不能求环绕天体的质量,因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边,已被约掉.C.教师总结从上面的学习可知,在应用万有引力定律求解天体质量时,只能求解中心天体的质量,而不能求解环绕天体的质量.而在求解中心天体质量的三种表达式中,最常用的是已知周期求质量的方程.因为环绕天体运动的周期比较容易测量.从前面的学习我们知道,当物体静止在地面上时,万有引力同时产生两个作用效果,一是物体的重力,一是物体随地自转的向心力,而随地自转的向心力非常小,故有:F 引mg而当物体绕地球运转时,不再有随地自转的向心力.此时有：F 引=mg综上所述,我们可知,F 引=mg这也是这一章中,除动力学方程外的又一重要方程.既然万有引力可以充当向心力,且它又等于物体的重力,所以我们便可得到另一个重要的方程:mg =F 心综合以上,在这一章中我们所用的方程总共有三个,即:F 引=F 心F 引=mgmg =F 心D.基础知识应用［投影出示］1.求解中心天体质量时,列方程的依据是________.2.把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动轨道,平均半径为1.5×108 km,已知引力常量为:G =6.67×10—11 N ·m 2/kg 2，则可估算出太阳的质量大约是多少千克?(结果取一位有效数字)参考答案:1.万有引力充当向心力2.2×1030 kg分析：题干给出了轨道的半径，虽然没有给出地球运转的周期，但日常生活常识告诉我们：地球绕太阳一周为365天.故：T =365×24×3600 s=3.15×107 s由万有引力充当向心力可得： G 2r Mm=m 224T r故：M =2324GT r π =27113112)102.3(107.6)105.1(14.34⨯⨯⨯⨯⨯⨯-kg =2×1030 kg(二)发现未知天体A.基础知识请同学们阅读课文第二部分——发现未知天体，考虑以下问题：［投影出示］1.应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上起什么作用？2.应用万有引力定律发现了哪些行星？［学生活动］阅读课文，从课文中找出相应的答案：1.应用万有引力定律还可以用来发现未知的天体.2.海王星、冥王星就是应用万有引力定律发现的.B.深入探究人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?人们在长期的观察中发现天王星的实际运动轨道与应用万有引力定律计算出的轨道总存在一定的偏差,所以怀疑在天王星周围还可能存在有行星,然后应用万有引力定律,结合对天王星的观测资料,便计算出了另一颗行星的轨道,进而在计算的位置观察新的行星.C.教师总结万有引力定律的发现,为天文学的发展起到了积极的作用,用它可以来计算天体的质量,同时还可以来发现未知天体.D.基础知识应用1.太阳系的第八颗行星——海王星是________国的________于________(时间)发现的.2.太阳系的第九颗行星——冥王星是________(时间),应用万有引力定律发现的.参考答案:1.德;加勒;1846年9月23日2.1930年3月14日三、知识反馈1.根据观察，在土星外层有一个环，为了判断是土星的连续物还是小卫星群，可测出环中各层的线速度v 与该层到土星中心的距离R 之间的关系.下列判断正确的是( )A.若v 与R 成正比，则环是连续物B.若v 2与R 成正比，则环是小卫星群C.若v 与R 成反比，则环是连续物D.若v 2与R 成反比，则环是小卫星群2.已知地球的半径为R ，地面的重力加速度为g ，引力常量为G ，如果不考虑地球自转的影响，那么地球的平均密度的表达式为________.3.某人在某一星球上以速度v 竖直上抛一物体，经时间t 落回抛出点，已知该星球的半径为R ，若要在该星球上发射一颗靠近该星运转的人造星体，则该人造星体的速度大小为多少？4.一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R 的行星表面飞行，环绕一周飞行时间为T .求该行星的质量和平均密度.参考答案:1.AD2.3g /4πGR3.星球表面的重力加速度g =tv t v 22= 人造星体靠近该星球运转时：mg =G 2R Mm=m Rv 2'(M :星球质量.m :人造星体质量) 所以v ′=t vR gR 2=4.设宇宙飞船的质量为m ，行星的质量为M .宇宙飞船围绕行星的中心做匀速圆周运动. G 2R Mm=m (Tπ2)2R 所以M =2324GT R π 又v =34πR 3所以ρ=23GT V M π= 四、小结学习本节的解题思路如下：F 引=mg .mg =F 心五、作业1.阅读本节内容：2.课本P 110(1)3.思考题：已知地球的半径为R ，质量为M 地，月球球心到地球球心的距离r 月地=60 R =3.8×108 m ，月球绕地球运行周期T =27.3天，地球对物体的重力加速度g 0=9.8 m/s 2，试证明地球对月球的引力和地球对其附近物体的引力是同性质的力，都是万有引力.参考答案:月球绕地球做半径为r 月地的匀速圆周运动，如果提供月球做匀速圆周运动的向心力与地球对物体的引力是同性质的力，则由牛顿运动定律可得月球绕地球做圆周运动的向心加速度a 月为：地球上物体的重力加速度g 为由月球绕地球做匀速圆周运动所需的向心加速度公式可知：a 月′=ω2r 月地=(T π2)2·r 月地 =(3600243.2714.32⨯⨯⨯)2×3.8×108 m/s 2=2.69644×10—3 m/s 2 已知地球表面的重力加速度g 0=9.8 m/s 2由此可知，由月球以及地球附近的物体绕地球做匀速圆周运动所需的向心加速度之比，跟由同性质的万有引力对它们提供的向心力所获得的向心加速度之比近似相等.所以，地球对月球的引力跟地球对其附近物体的引力是同性质的力，都是万有引力.六、板书设计。
万有引力定律在天文学上应用人造卫星教案示例
一、教案概述本教案旨在通过介绍万有引力定律在天文学上的应用，使学生了解人造卫星的运行原理和轨道计算方法。
通过本章的学习，学生应掌握万有引力定律的基本概念，理解人造卫星的运动规律，并能运用相关公式进行简单的轨道计算。
二、教学目标1. 了解万有引力定律的基本概念及其在天文学上的应用。
2. 掌握人造卫星的运动规律，理解卫星轨道的类型及特点。
3. 学会运用万有引力定律计算人造卫星的轨道参数。
4. 培养学生的实际问题解决能力，提高科学思维方法。
三、教学内容1. 万有引力定律的基本概念及其在天文学上的应用。
2. 人造卫星的运动规律，包括圆轨道、椭圆轨道和双曲线轨道。
3. 卫星轨道的计算方法，如卫星速度、周期、轨道半径等参数的计算。
4. 实例分析：地球同步卫星、月球探测卫星等。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解万有引力定律的基本概念和应用，人造卫星的运动规律及轨道计算方法。
2. 利用多媒体演示，展示人造卫星的运行轨道和关键现象。
3. 案例分析法：分析地球同步卫星、月球探测卫星等实际应用案例，加深学生对知识点的理解。
4. 互动教学法：引导学生提问、讨论，提高学生的参与度和积极性。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对万有引力定律、人造卫星运动规律的理解程度。
2. 课后作业：布置相关计算题，检验学生对轨道计算方法的掌握。
3. 小组讨论：评估学生在案例分析中的表现，考察分析问题和解决问题的能力。
六、教学准备1. 教学PPT：制作包含万有引力定律、人造卫星运动规律、轨道计算方法的PPT。
2. 教学辅助材料：收集相关的人造卫星应用案例，如地球同步卫星、月球探测卫星等。
3. 计算软件：准备轨道计算所需的软件或工具，如Python、MATLAB等。
4. 疑问解答：准备针对可能出现的问题进行解答，如学生关于万有引力定律的疑问。
七、教学步骤1. 回顾上节课的内容，引导学生复习万有引力定律的基本概念及其在天文学上的应用。
2. 讲解人造卫星的运动规律，包括圆轨道、椭圆轨道和双曲线轨道的性质和特点。
万有引力定律在天文学上的应用
万有引力定律在天文学上的应用一、素质教育目标（一）知识教学点1．了解行星绕恒量的运动及卫星绕行星的运动的共同点：万有引力作为行星卫星圆周运动的向心力．2．利用万有引力等于向心力列方程求出中心天体的质量．3．了解万有引力定律在天文学上的重要的应用．（二）能力训练点通过求解太阳、地球的质量，培养学生理论联系实际的运用能力．（三）德育渗透点通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点．（四）美育渗透点天体物理中具有对称的几何图形，体现了极强的形式美．二、学法引导由教师讲授，师生讨论万有引力定律在天文学上具体应用．三、重点·难点·疑点及解决办法1．重点对天体运动的向心力是由万有引力提供的理解2．难点如何根据已有条件求中心天体的质量3．疑点为什么行星运动的向心力等于恒星对它的万有引力？卫星绕行星运动的向心力等于行星对它的万有引力？4．解决办法通过举例，理解万有引力是天体或卫星的向心力，并知道在具体问题中主要考虑哪些物体间的万有引力．四、课时安排1课时五、教具学具准备太阳系的行星运动的挂图六、师生互动活动设计1．教师讲解万有引力定律在天文学上一些具体的应用．2．学生阅读教材，讨论利用万有引力定律发现新星的过程．七、教学步骤（一）明确目标（略）（二）整体感知本节教学是本章的重点教学章节，用万有引力定律计算中心天体的质量，发现未知天体显示了该定律在天文研究上的重大意义．计算中心天体质量M ，利用的就是绕其运动的行星（或卫星）作圆周运动的向心力等于万有引力而求得．r T m rm M G ⋅⋅=⋅22)2(πM ＝2224GTr π 对于一个天体，M 是一定的，由此我们可知，绕其做圆周运动的所有行星（或卫星）有：23Tr ＝k 推导出了开普勒第三定律．（三）重点、难点的学习与目标完成过程1．天体质量的计算应用万有引力定律计算天体质量的基本思路是：根据行星（或卫星）运动的情况，求出行星（或卫星）的向心力，而由向心力等于万有引力定律列方程：引F ＝向FG 22)2(T m rMm π=·r 由此解得：M ＝2324GTr π 如果测出行星的公转周期T 以及它和太阳的距离r ，就可以算出太阳的质量（举地球绕太阳的运动实例让学生计算）；如果知道月球或人造卫星绕地球运动的周期T 和距离r ，就可以求出地球的质量．例如：已知月球到地球的球心距离为r ＝4×810m ，月亮绕地球运行的周期是30天，由此可计算出地球的质量是5.89×2410kg ．如果我们还知道中心天体的半径R ，则还可以求出中心天体的平均密度 ρ＝3233R GT r v M π= 2．万有引力对研究天体运动的重要意义利用万有引力定律，我们可以求出中心天体的质量，但如果我们知道了中心天体的质量，也可以确定绕其运动的行星（或卫星）的运动情况，在太阳系中，行星绕太阳运动半径r为：r ＝3122)4(πM GT 海王星、冥王星的发现就是利用了这一原理．科学家利用这一原理还发现了许多行星的卫星．（四）总结、扩展本节我们学习了万有引力定律在天文学上的应用，计算天体的质量的方法是引F ＝向F 求得的结果 M ＝2324GT r π另外，据天体质量的计算结果讨论1．从理论上验证了开普勒经验公式：23Tr ＝k 的正确性． 2．如果知道中心天体的质量M ，也可以预测绕其运动的行星或卫星的运动情况．八、布置作业1．110P （1）2．某球形天体的半径为地球半径的m 倍，密度为地球密度的n 倍，若在地球表面上重力加速度为g ，则在该天体表面上引力加速度大小为多少？九、板书设计四、万有引力定律在天文学上的应用1．天体质量的计算r Tm r Mm G 2224π= M ＝2324GT r π 2．发现未知天体r ＝3122)4(πM GT 十、背景知识与课外阅读估算题的类型及解法1．利用模型的估算题例试估算金原子19779Au 的大小，并从a 粒子的散射实验中估算金核的大小，设a 粒子的速度a v ＝1.60×710m ／s ，质子质量为1.67×-2710kg ，基本电荷量为1.60×-1610C ，静电力恒量为9×910N ·2m ／2C ，金的密度为19.3×310kg ／3m ，阿佛加德罗常数A N 为6.02×2310-1mol （计算结果取一位有效数字）．解析 估算金原子大小应先建立如下物理模型：设想金原子是小球体，且紧密挨在一起，由此可得解题思路．（1）一摩尔金原子的体积为摩尔质量m 与金的密度ρ的比值，即V ＝ρm（2）一个金原子的体积为 0V ＝ρA A N m N V = （3）一个金原子的半径为0R ＝3304m 343ρππA N V =≈1×1010-m 估算金核的大小主要在于想像a 粒子与金核的“对心碰撞”物理模型：两者之间的库仑斥力使正射而来的a 粒子在距金核0r 外停止，这时α粒子的动能完全转化为在核电场中的电势能，然后返回散射．因此，为解题铺路搭桥，由a a q r Q k v m 0221=⋅ 得金核的最大半径为0r ＝2kQq α／m a v 2α式中Q 为金核的电量，代入数据算得0r ＝4.26×1410-ma 粒子只能接近金核，不能接触金核，所以金核的半径应在1410-m 以下．可见，金核的大小只相当于金核原子大小的万分之一．2．取标准值计算的估算值例 试估算地球大气层的总质量（取一位有效数字）．解析本题如能抓住“大气压是由大气重量产生的”这一关键概念进行思考，就能为解题拨开迷雾．同时领悟到题中隐含的两个已知条件：地球的半径R 与标准大气压0P 这两个常数．其思路如下：（1）由压强P ＝SG ，得大气层的重量 G ＝0P 地球S ＝0P ·4π2R （2）标准大气压约等于10m 高水柱的压强，即0P ≈10m ×310kg ／3m ＝410kg ／2m（3）大气层的总质量的千克数近似等于总重量的千克数G ，故有M ≈410kg ／2m ×4π（6.4×610）22m ≈5×1810kg ． 十一、随堂练习1．两颗靠得很近的行星，必须各以一定的速率绕它们连线上某一点转动，才不至于由于万有引力的作用而将它们吸引到一起．已知这两颗行星的质量分别为1m 、2m ，相距为L ，讨论这两颗行星运动的周期、运动半径有什么关系？求它们的转动周期．2．下列情况中，哪些能求得地球的质量 （ ）A ．已知地球半径和地球表面处的重力加速度B ．已知贴近地面的卫星的周期和它的向心加速度C ．已知地球卫星的轨道半径和周期D ．已知地球卫星的质量和它的高度3．有一质量分布均匀的球体，以角速度ω绕自身的对称轴旋转，若维持球体表面的物质不因为快速旋转而被甩出的力只有球体对它的万有引力，则该球体的密度ρ至少为多大？4．用火箭把宇航员送到月球上，如果已知月球半径，他用一个弹簧秤和一已知质量的砝码，能否测出月球的质量？如何测定？答案：1．两颗行星靠得很近，它们绕连线上的某点作圆周运动，万有引力等于它们的向心力，它们的运动周期相等，则它们的质量和半径的乘积相同，即11r m ＝22r m 且1r ＋2r ＝L所以T ＝2π)(213m m G L + 2．ABC 3．ρ≥G πω4324．能，略。
万有引力定律在天文学上应用人造卫星教案示例
教案：“万有引力定律在天文学上应用——人造卫星教案示例”一、教学目标1. 让学生了解万有引力定律的内容及其在天文学上的应用。
2. 使学生掌握人造卫星的基本知识，包括轨道、周期等。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 万有引力定律的内容及其在天文学上的应用。
2. 人造卫星的基本概念、轨道类型及运行规律。
3. 人造卫星在地球通信、气象观测等方面的应用。
三、教学重点与难点1. 万有引力定律在天文学上的应用。
2. 人造卫星的轨道类型及运行规律。
3. 人造卫星在实际应用中的作用。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解万有引力定律及其在天文学上的应用。
2. 采用案例分析法，分析人造卫星的实际应用。
3. 采用小组讨论法，让学生探讨人造卫星的轨道类型及运行规律。
五、教学步骤1. 导入新课：简要介绍万有引力定律及其在天文学上的重要性。
2. 讲解万有引力定律：详细讲解万有引力定律的内容，并通过实例阐述其在天文学上的应用。
3. 介绍人造卫星：讲解人造卫星的基本概念、轨道类型及运行规律。
4. 分析人造卫星的实际应用：通过案例分析，使学生了解人造卫星在地球通信、气象观测等方面的作用。
5. 小组讨论：让学生探讨人造卫星的轨道类型及运行规律，分享自己的见解。
6. 总结与反馈：总结本节课的主要内容，并对学生的学习情况进行反馈。
教学评价：2. 课堂问答：检查学生对万有引力定律及人造卫星知识的掌握程度。
3. 小组讨论：评估学生在讨论中的参与程度及观点的合理性。
教学反思：在授课过程中，要注意理论与实际相结合，让学生充分了解万有引力定律在天文学上的应用。
要关注学生的学习反馈，及时调整教学方法，提高教学质量。
六、教学拓展1. 引入其他行星卫星的例子，讨论它们的轨道特点和形成机制。
2. 探讨万有引力定律在其他天体运动中的应用，如彗星、小行星等。
七、人造卫星的轨道动力学1. 讲解开普勒定律及其在人造卫星轨道计算中的应用。
《万有引力定律在天文学上的应用》教学设计
《万有引力定律在天文学上的应用》教学设计《万有引力定律在天文学上的应用》教学设计课题名称万有引力定律在天文学上的应用科目物理年级高一级教学时间1课时教材分析这节课通过对一些天体运动的实例分析，使学生了解：通常物体之间的万有引力很小，常常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起决定性作用，对天文学的发展起了很大的推动作用，其中一个重要的应用就是计算天体的质量。
在讲课时，应用万有引力定律有两条思路要交待清楚。
1．地面附近物体与地球间的万有引力约等于物体的重力，即F引＝mg．可得出计算天体质量的另一种方法。
2．把环绕天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，即F引＝F向，用于计算天体（中心体）的质量，讨论卫星半径等问题。
本节内容是这一章的重点，是万有引力定律在实际中的具三、情感态度与价值观1．利用设置丰富的问题情境，鼓励学生从多角度思考、探索、交流，激发学生的好奇心和主动学习的欲望；2．利用万有引力定律可以发现求知天体，学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点。
3．通过介绍亚当斯与勒威耶的历史奇缘，激发学生对科学家探究真理的崇拜之情。
教学重点1．环绕天体的运动：如月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。
2．会用已知条件求中心天体的质量。
教学难点根据已有条件求中心天体的质量。
教学资源（1）给同学们准备一些相关资料；（2）教师自制的多媒体课件；（3）上课环境为多媒体大屏幕环境。
《万有引力定律在天文学上的应用》教学过程描述教学活动1（一）师生互动，激趣导入1．教师展示：美国网站2019年8月14日报道，世界上第一个太空旅馆“银河套房酒店”有望在2019年建成，届时太空迷们翱翔宇宙的梦想将成为现实。
当然，太空旅馆房价不菲，每位房客入住3天的费用是400万美元（约合人民币3000万元）。
2019年从俄罗斯发射升空充气式太空酒店，预计于2019年建造完毕并投入使用。
《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法
《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法一、教案设计1.1 教学目标理解万有引力定律的定义和表达式。
掌握万有引力定律在天文学上的应用。
学会运用万有引力定律解决实际问题。
1.2 教学内容万有引力定律的定义和表达式。
万有引力定律在天文学上的应用实例。
运用万有引力定律解决实际问题的方法。
1.3 教学方法采用讲授法讲解万有引力定律的定义和表达式。
采用案例分析法讲解万有引力定律在天文学上的应用实例。
采用问题解决法讲解运用万有引力定律解决实际问题的方法。
二、教学过程2.1 导入通过提问方式引导学生回顾物理学中的引力概念。
引导学生思考引力在天文学中的重要性。
2.2 新课内容讲解讲解万有引力定律的定义和表达式。
举例说明万有引力定律在天文学上的应用实例。
2.3 案例分析提供一些实际问题案例，让学生尝试运用万有引力定律解决。
引导学生通过合作交流，共同解决案例中的问题。
三、巩固练习3.1 课堂练习给出一些选择题或填空题，巩固学生对万有引力定律的理解。
引导学生自主完成练习题，并及时给予解答和反馈。
四、拓展延伸4.1 课堂讨论引导学生思考万有引力定律在天文学中的局限性。
鼓励学生提出自己的观点和看法，进行课堂讨论。
强调重点概念和解决实际问题的方法。
5.2 学习方法指导引导学生掌握科学的学习方法，如做好笔记、积极参与课堂讨论等。
鼓励学生在课后进行自主学习，深入研究相关知识点。
六、教学活动设计6.1 互动环节设计一些小组讨论活动，让学生共同探讨万有引力定律在天文学上的应用。
鼓励学生提出问题，促进师生之间的互动和交流。
6.2 实践操作安排一些实验或观察活动，让学生亲身体验万有引力定律的应用。
例如，进行简单的抛物线实验，观察物体的运动轨迹，引导学生理解万有引力对物体运动的影响。
七、作业布置7.1 作业设计布置一些相关的习题和思考题，让学生巩固所学内容。
选择一些实际问题，要求学生运用万有引力定律进行解答。
八、教学评价8.1 评价标准制定合理的评价标准，包括学生的课堂参与度、作业完成情况、实际问题解决能力等。
《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法
一、教案简介《万有引力定律在天文学上的应用》教案旨在帮助学生理解万有引力定律的基本概念，掌握其在天文学领域中的应用。
通过本章的学习，学生将能够：1. 描述万有引力定律的内容及表达式。
2. 解释万有引力定律在天文学上的重要应用。
3. 运用万有引力定律计算天体间的引力。
二、教学目标1. 知识与技能：掌握万有引力定律的表述和表达式。
了解万有引力定律在天文学上的应用。
学会运用万有引力定律进行简单的计算。
2. 过程与方法：通过实例分析，培养学生的观察和思考能力。
运用数学方法计算天体间的引力，提高学生的计算能力。
3. 情感态度价值观：培养学生的科学探究精神，激发对天文学的兴趣。
感受自然规律的美妙，增强对科学真理的敬畏。
三、教学重点与难点1. 教学重点：万有引力定律的表述和表达式。
万有引力定律在天文学上的应用。
运用万有引力定律进行简单计算。
2. 教学难点：理解万有引力定律的数学表达式。
运用万有引力定律计算天体间的引力。
四、教学过程1. 导入：通过介绍牛顿发现万有引力定律的故事，激发学生的兴趣。
提问：什么是万有引力定律？它在天文学上有什么重要性？2. 知识讲解：讲解万有引力定律的表述和表达式。
举例说明万有引力定律在天文学上的应用，如行星运动、卫星轨道等。
3. 实例分析：分析地球与月球之间的引力计算。
引导学生运用万有引力定律进行计算，解答问题。
4. 练习与讨论：布置一些相关的练习题，让学生独立完成。
组织学生进行讨论，分享解题过程和心得。
5. 总结与拓展：对本节课的内容进行总结，强调重点知识点。
提出一些拓展问题，激发学生的思考。
五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况，了解学生的学习状态。
2. 练习完成情况：检查学生完成的练习题，评估学生对知识点的掌握程度。
3. 小组讨论：评估学生在讨论中的表现，考察学生的合作能力和思考能力。
4. 课后反馈：收集学生的课后反馈，了解学生的学习效果和需求。
六、教学策略1. 实例分析：通过分析实际天体运动案例，如地球绕太阳公转、月球绕地球运行等，让学生直观地理解万有引力定律的应用。
物理教案-万有引力定律在天文学上的应用
物理教案－万有引力定律在天文学上的应用一、教学目标1.理解万有引力定律的基本概念和公式。
2.掌握万有引力在天文学中的具体应用。
3.培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学重点与难点1.教学重点：万有引力定律的公式推导及在天文学上的应用。
2.教学难点：引力常数的确定和引力加速度的计算。
三、教学准备1.教学课件。
2.天文学实例资料。
3.黑板和粉笔。
四、教学过程一、导入新课1.回顾牛顿发现万有引力定律的过程。
2.引导学生思考：万有引力定律在天文学中有哪些应用？二、自主学习1.学生阅读教材，了解万有引力定律的基本概念和公式。
2.学生通过查阅资料，了解万有引力在天文学中的具体应用。
三、课堂讲解1.讲解万有引力定律的公式推导过程。
a.介绍万有引力定律的发现背景。
b.推导万有引力定律的公式。
c.引入引力常数G的概念。
2.讲解万有引力在天文学中的应用。
a.行星运动的椭圆轨道。
讲解开普勒第一定律。
通过实例分析行星运动的椭圆轨道。
b.行星表面的重力加速度。
讲解引力加速度的计算方法。
通过实例分析地球和其他行星的引力加速度。
c.天体的质量和密度。
讲解利用万有引力定律计算天体质量和密度的方法。
通过实例分析太阳、地球等天体的质量和密度。
d.天体的轨道周期。
讲解利用万有引力定律计算天体轨道周期的公式。
通过实例分析地球、月球等天体的轨道周期。
四、案例分析1.分析地球与月球之间的万有引力作用。
a.计算地球与月球之间的引力大小。
b.分析引力对月球运动的影响。
2.分析太阳与行星之间的万有引力作用。
a.计算太阳与行星之间的引力大小。
b.分析引力对行星运动的影响。
五、课堂小结2.强调万有引力定律在研究天体运动中的重要性。
六、课后作业2.请同学们查阅资料，了解其他天体之间的万有引力作用，并举例说明。
七、教学反思本节课通过讲解万有引力定律的公式推导和在天文学中的应用，使学生了解了万有引力在天文学研究中的重要性。
在教学过程中，要注意引导学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的动手能力和创新思维。
万有引力定律在天文学上应用人造卫星教案示例
万有引力定律在天文学上应用——人造卫星教案示例一、教学目标1. 让学生理解万有引力定律的基本概念及表达式。
2. 使学生掌握人造卫星的运行原理及其轨道类型。
3. 培养学生运用万有引力定律分析和解决天文学问题的能力。
4. 提高学生对我国航天事业的了解和自豪感。
二、教学内容1. 万有引力定律的基本概念及表达式。
2. 人造卫星的运行原理。
3. 人造卫星的轨道类型及其特点。
4. 我国人造卫星的发展历程及取得的成就。
三、教学重点与难点1. 万有引力定律的表达式及其在天文学中的应用。
2. 人造卫星的运行原理和轨道类型。
3. 我国人造卫星的发展历程及取得的成就。
四、教学方法1. 采用讲授法讲解万有引力定律的基本概念、表达式及其在天文学中的应用。
2. 采用案例分析法讲解人造卫星的运行原理和轨道类型。
3. 采用讨论法让学生了解我国人造卫星的发展历程及取得的成就。
4. 利用多媒体展示相关图片和视频，增强学生对教学内容的理解。
五、教学过程1. 引入：通过讲解地球对物体产生的引力，引导学生思考万有引力定律在天文学中的应用。
2. 讲解万有引力定律的基本概念、表达式及其在天文学中的应用。
3. 讲解人造卫星的运行原理，让学生了解卫星是如何在宇宙中运行的。
4. 讲解人造卫星的轨道类型及其特点，如地球同步轨道、太阳同步轨道等。
5. 讲解我国人造卫星的发展历程及取得的成就，如东方红一号、嫦娥一号等。
6. 课堂小结：回顾本节课所学内容，让学生总结万有引力定律在天文学上的应用以及人造卫星的相关知识。
7. 作业布置：布置一些有关万有引力定律和人造卫星的练习题，巩固所学知识。
六、教学活动1. 小组讨论：让学生探讨人造卫星在不同轨道上的运行特点及其应用。
2. 案例分析：分析我国人造卫星的发展历程，让学生了解我国航天事业的取得的成就。
3. 课堂提问：鼓励学生积极提问，解答学生关于万有引力定律和人造卫星的相关问题。
七、教学评价1. 课后作业：检查学生对万有引力定律和人造卫星知识的掌握情况。
《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法
《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法一、教学目标1. 让学生理解万有引力定律的内容及表达式。
2. 使学生掌握万有引力定律在天文学上的应用。
3. 培养学生运用科学方法解决问题的能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点：（1）万有引力定律的内容及表达式。
（2）万有引力定律在天文学上的应用。
2. 教学难点：（1）万有引力定律的数学表达式的推导。
（2）在天文学上如何运用万有引力定律解决问题。
三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生思考万有引力定律在天文学上的重要性。
2. 利用案例分析法，让学生通过实际案例理解万有引力定律的应用。
3. 采用小组讨论法，培养学生的合作交流能力。
四、教学准备1. 教师准备相关的天文学案例，用于课堂讲解。
2. 学生准备笔记本，记录重要知识点。
五、教学过程1. 导入：（1）回顾上节课的内容，巩固已学的知识。
（2）通过提问方式引导学生思考万有引力定律在天文学上的应用。
2. 新课内容：（1）讲解万有引力定律的内容及表达式。
（2）通过案例分析，展示万有引力定律在天文学上的应用。
3. 课堂互动：（1）让学生提出在学习过程中遇到的问题。
（2）鼓励学生分享自己的学习方法。
4. 练习与巩固：（1）布置相关的练习题，使学生巩固所学知识。
（2）组织小组讨论，共同解决问题。
5. 总结与反思：（1）对本节课的内容进行总结。
（2）引导学生反思自己的学习方法，提出改进措施。
6. 课后作业：（1）完成练习题，加深对万有引力定律的理解。
（2）查阅相关资料，了解万有引力定律在其他领域的应用。
六、教学延伸1. 利用多媒体展示万有引力定律在天文学上的实际应用，如行星运动、卫星轨道等。
2. 引导学生思考万有引力定律在人类探索宇宙中的作用，如航天技术的发展。
七、学习方法指导1. 引导学生运用归纳总结法，将所学知识系统化。
2. 教会学生如何利用互联网资源，查阅相关资料，拓宽知识面。
八、课堂小结1. 回顾本节课所学内容，巩固知识点。
西北师大附中高一物理教案第四节万有引力定律在天文学上的应用
摘要万有引力定律是物理学中一个重要的定律，运用万有引力定律解决实际的问题是学习物理的最高境界。
这节课通过运用牛顿第二定律、万有引力定律及匀速圆周运动课题 第四节 万有引力定律在天文学上的应用教学目 标知识目标：1．了解行星绕恒星运动及卫星绕行星的运动的共同点：万有引力作23．会用万有引力定律计算天体的质量。
能力目标：通过万有引力定律在实际中的应用，培养学生理论联系实际的能力。
德育目标：利用万有引力定律可以发现未知天体，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点。
课型 新授课 课时 1课时重点1．人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。
2．会用已知条件求中心天体的质量。
难点 根据已有条件求中心天体的质量等实际问题的应用。
教学方 法 1．求中心天体的公式，采用推理法。
2．用已知条件求中心天体的质量，采用讲练法。
教具教 学 过 程的规律求天体的质量、密度，地球表面的重力加速度，确定未知天体的轨道，使学生真正体会到物体规律能够解决实际问题，学习物理是有意义的。
在讲课时，应用万有引力定律有两条思路要交待清楚。
1．把天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，即F 引=F 向，用于计算天体（中心体）的质量，讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题。
2．在地面附近把万有引力看成物体的重力，即F 引=mg ，主要用于计算涉及重力加速度的问题。
引言复习旧课：1．卡文迪许实验测万有引力常量的原理是什么？ 答：利用引力矩与金属丝的扭转力矩的平衡来求得。
2．万有引力常量的测出的物理意义。
答：使万有引力定律有了其实际意义，可以求得地球的质量等。
问题：太阳有质量吗？我们如何才能知道太阳的质量有多大呢？本节课我们就来研究万有引力定律在天文学上的应用。
一、求中心天体的质量问题1：行星绕太阳运动的向心力是什么？ 太阳对行星的万有引力。
问题2：如果我们知道某个行星与太阳之间的距离是r ，T 是行星公转的周期，能否求出太阳的质量M 呢？为了解决这个问题的方便，我们认为行星绕太阳在做匀速圆周运动。
2019-2020年高一物理万有引力定律在天文学上的应用四 人教版
2019-2020年高一物理万有引力定律在天文学上的应用四 人教版一．教学目标： 1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2、会用万有引力定律计算天体的质量。
3、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的基本方法。
二．教学重点：万有引力定律和圆周运动知识在天体运动中的应用三．教学难点：天体运动向心力来源的理解和分析四．教学方法：启发引导式五．教学过程：（一）引入新课 天体之间的作用力主要是万有引力，万有引力定律的发现对天文学的发展起到了巨大的推动作用，这节课我们要来学习万有引力在天文学上有哪些重要应用。
（二）进行新课1、天体质量的计算--提出问题引导学生思考：在天文学上，天体的质量无法直接测量，能否利用万有引力定律和前面学过的知识找到计算天体质量的方法呢？（1）基本思路：在研究天体的运动问题中，我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供天体作圆周运动的向心力。
（2）计算表达式：r mv rM G v m r M G m m 22224==或 例如：已知某一行星到太阳的距离为r ，公转周期为T ，太阳质量为多少？提出问题，引导学生思考：如何计算地球的质量？分析：应选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的轨道半径和周期，利用上式求出地球质量。
因此上式是用测定环绕天体的轨道半径和周期方法测被环绕天体（称中心天体）的质量，不能测定环绕天体自身质量。
2、发现未知天体--用万有引力定律计算天体的质量是天文学上的重要应用之一，一个科学的理论，不但要能说明已知事实，而且要能预言当时不知道的事实，请同学们阅读课本并思考：科学家是如何根据万有引力定律发现海王星的？（海王星和冥王星的发现，显示了万有引力定律对研究天体运动的重要意义，同时证明了万有引力定律的正确性。
）（三）例题分析【例1】木星的一个卫星运行一周需要时间1.5×104s ，其轨道半径为9.2×107m ，求木星的质量为多少千克？解：木星对卫星的万有引力提供卫星公转的向心力： ，23273272114244(9.210) 2.0106.6710(1.510)r M kg GT ππ-⨯===⨯⨯⨯⨯ 【例2】地球绕太阳公转，轨道半径为R ，周期为T 。
万有引力定律在天文学上的应用
第4节 万有引力定律在天文学上的应用 教案教学目标：了解万有引力定律在天文学上的应用重点和难点：用万有引力计算天体质量课时安排：１课时基本教学过程：一、天体质量的计算【基本思路】１．行星(或卫星)运动的情况２．行星(或卫星)运动的向心加速度（向心力由万有引力提供，列方程求解）３．中心天体(太阳或行星)的质量假设m '是太阳的质量，m 是某个行星的质量，r 是它们之间的距离，T 是行星公转的周期，那么行星做匀速圆周运动所需的向心力为222F mr mr T πω⎛⎫== ⎪⎝⎭而行星运动的向心力是由万有引力提供的，所以 222m m G mr r T π'⎛⎫= ⎪⎝⎭由此可以解出 2324r m GTπ'= 如果测出行星的公转周期T 以及它和太阳的距离r ，就可以算出太阳的质量。
二、发现未知天体在18世纪，人们认识的太阳系有7大行星：水星、金星、地球、火星、土星、木星和天王星。
后来，人们发现最外面的行星（天王星）的运行轨道与用万有引力定律计算出的有较大的偏差。
于是，有人推测，在天王星的轨道外侧可能还有一颗行星，它对天王星的引力使天王星的轨道发生偏离。
而且人们计算出这颗行星的可能轨道，并且在计算出的位置终于观测到了这颗新的行星，将它命名为海王星。
海王星的发现，显示了万有引力对研究天体运动的重要意义。
三、练习1. 利用下列数据，可以计算出地球质量的是（ ）A. 已知地球的半径R 和地面的重力加速度gB. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径r 和周期TC. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的半径和线速度D. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v 和周期T2. 若已知月球的半径为r，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，若忽略月球自转的影响，则月球平均密度的表达式为？3 4g Grρπ=3. 有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的质量是地球质量的（）A. 1/4倍B. 4倍C. 16倍D. 64倍。
人教版高中物理必修二万有引力定律在天文学上的应用4优质教案
万有引力定律在天文学上的应用教学目的:1、进一步掌握万有引力定律的内容2、能应用这个定律进行计算一些比较简单的天体问题教学重点：巩固万有引力定律的内容教学难点：应用万有引力定律解决实际问题教学方法：启发、讲练教学过程：一、复习提问：1、什么叫万有引力?2、万有引力定律的内容如何?公式如何表示?二、引入新课:万有引力定律揭示了天体运动的规律, 是研究天体运动的重要理论基础.万有引力定律的发现对天文学的发展起了很大的推动作用,取得了重大的成就. 下面我们举例来说明万有引力定律在天文学上的应用.三、讲授新课:1、太阳和行星的质量:应用万有引力定律,可以计算太阳和行星的质量,行星围绕太阳的运动,可以近似地看作匀速圆周运动,具体如下:设M为太阳(或某一天体)的质量,m是行星(或某一卫星)的质量, r是行星(或卫星)的轨道半径,T是行星(或卫星)绕太阳(或天体)公转的周期.那么太阳(或这个天体)对行星(或卫星)的引力就是行星(或卫星)绕太阳(或天体)运动的向心力:GmM/r2=ma=4π2mr/T2由上式可得太阳(或天体)的质量为:M=4π2r3/GT2测出r和T,就可以算出太阳(或天体)质量M的大小.例如:地球绕太阳公转时r=1.49×1011m,T=3.16×107s, 所以太阳的质量为:M=1.96×1030kg.同理根据月球绕地球运动的r和T,可以计算地球的质量:M=5.98×1024kg2、海王星、冥王星的发现:海王星、冥王星的发现,进一步地证明了万有引力定律的正确性,显示了它对研究天体运动的重要意义.四、小结、巩固练习:例一.当通讯卫星以3.1km/s的速率在离地面3.6×104km的高空轨道上作匀速圆周运动时,可与地球自转同步.试求地球的质量. 地球的半径取 6.4×103km.例二.两颗靠得很近的恒星称为双星,这两颗星必须各以一定速率绕某一中心转动,才不致于由于万有引力的作用而吸引在一起.已知两恒星质量分别为m1和m2,两星相距为L. 求这两星转动的中心位置和这两星的转动周期.例三.已知火星的半径是地球的半径的一半,火星的质量是地球的质量的1/10.如果在地球上质量为60kg的人到火星上去,问:⑴在火星表面上人的质量多大?重量多少?⑵火星表面的重力加速度多大?⑶设此人在地面上能跳起的高度为1.6m,则他在火星上能跳多高?⑷这个人在地面上能举起质量为60kg的物体, 他在火星上可举多重的物体?六.布置作业:1.书面作业:2.家庭作业:板书设计：教学效果分析：。
《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法
《万有引力定律在天文学上的应用》教案与高中学习方法应用万有引力定律解决天体问题主要解决的是：天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度天文学的初步学问等。
.我在这整理了相关资料，盼望能关心到您。
高一物理《万有引力定律在天文学上的应用》教案教学目标学问目标1、使同学能应用万有引力定律解决天体问题：2、通过万有引力定律计算天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度等;3、通过应用万有引力定律使同学能在头脑中建立一个清楚的解决天体问题的图景：卫星作圆周运动的向心力是两行星间的万有引力供应的。
力量目标1、通过万有引力定律在天文学上的应用使同学能娴熟的把握万有引力定律;情感目标1、通过万有引力定律在天文学上的应用使同学感受到自己能应用所学物理学问解决实际问题天体运动。
教学建议应用万有引力定律解决天体问题主要解决的是：天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度天文学的初步学问等。
老师在备课时应了解下列问题：1、天体表面的重力加速度是由天体的质量和半径打算的.2、地球上物体的重力和地球对物体的万有引力的关系：物体随地球的自转所需的向心力，是由地球对物体引力的一个分力供应的，引力的另一个分力才是通常所说的物体受到的重力.(相关内容可以参考扩展资料)万有引力定律在天文学上的应用教学设计教学重点：万有引力定律的应用教学难点：地球重力加速度问题教学方法：争论法教学用具：计算机教学过程：一、地球重力加速度问题一：在地球上是赤道的重力加速度大还是两极的加速度大?这个问题让同学充分争论：1、有的同学认为：地球上的加速度是不变化的.2、有的同学认为：两极的重力加速度大.3、也有的的同学认为：赤道的重力加速度大.消失以上问题是由于：同学可能没有考虑到地球是椭球形的，也有不记得公式的等.老师板书并讲解：在质量为、半径为的地球表面上，假如忽视地球自转的影响，质量为的物体的重力加速度，可以认为是由地球对它的万有引力产生的.由万有引力定律和牛顿其次定律有：则该天体表面的重力加速度为：由此式可知，地球表面的重力加速度是由地球的质量和半径打算的.而又由于地球是椭球的赤道的半径大，两极的半径小，所以赤道上的重力加速度小，两极的重力加速度大.也可让同学发挥得：离地球表面的距离越大，重力加速度越小.问题二：有1kg的物体在北京的重力大还是在上海的重力大?这个问题有同学回答问题三：1、地球在作什么运动?人造地球卫星在作什么运动?通过展现图片为同学建立清楚的图景.2、作匀速圆周运动的向心力是谁供应的?回答：地球与卫星间的万有引力即由牛顿其次定律得：3、由以上可求出什么?①卫星绕地球的线速度：②卫星绕地球的周期：③卫星绕地球的角速度：老师可带领同学分析上面的公式得：当轨道半径不变时，则卫星的周期不变、卫星的线速度不变、卫星的角速度也不变.当卫星的角速度不变时，则卫星的轨道半径不变.课堂练习：1、假设火星和地球都是球体，火星的质量和地球质量.之比，火星的半径和地球半径之比，那么离火星表面高处的重力加速度和离地球表面高处的重力加速度. 之比等于多少?解：因物体的重力来自万有引力，所以：则该天体表面的重力加速度为：所以：2、若在相距甚远的两颗行星和的表面四周，各放射一颗卫星和，测得卫星绕行星的周期为，卫星绕行星的周期为，求这两颗行星密度之比是多大?解：设运动半径为，行星质量为，卫星质量为.由万有引力定律得：解得：所以：3、某星球的质量约为地球的的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上高处平抛一物体，射程为60米，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为：A、10米B、15米C、90米D、360米解得：(A)布置作业：探究活动组织同学收集资料，编写相关论文，可以参考下列题目：1、月球有自转吗?(针对这一问题，同学会很简单回答出来，但是关于月球的自转状况却不肯定很清晰，老师可以加以引伸，比如月球自转周期，为什么我们看不到月球的另一面?)2、观看月亮有条件的让同学观看月亮以及星体，收集相关资料，练习地理天文学问编写小论文.高中物理学科五大特点及学习方法(1)学问量增大。
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万有引力定律在天文学上的应用●本节教材分析这节课通过对一些天体运动的实例分析，使学生了解：通常物体之间的万有引力很小，常常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起决定性作用，对天文学的发展起了很大的推动作用，其中一个重要的应用就是计算天体的质量.在讲课时，应用万有引力定律有两条思路要交待清楚.1.把天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，即F引=F向，用于计算天体（中心体）的质量，讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题.2.在地面附近把万有引力看成物体的重力，即F引=mg.主要用于计算涉及重力加速度的问题.这节内容是这一章的重点，这是万有引力定律在实际中的具体应用.主要知识点就是如何求中心体质量及其他应用，还是可发现未知天体的方法.●教学目标一、知识目标1.了解行星绕恒星运动及卫星绕行星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力.2.了解万有引力定律在天文学上有重要应用.3.会用万有引力定律计算天体的质量.二、能力目标通过万有引力定律在实际中的应用，培养学生理论联系实际的能力.三、德育目标利用万有引力定律可以发现未知天体，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点.●教学重点1.人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的.2.会用已知条件求中心天体的质量.●教学难点根据已有条件求中心天体的质量.●教学方法1.求中心天体的公式，采用推理法.2.用已知条件求中心天体的质量，采用讲练法.●教学用具有关练习题的投影片、投影仪.●教学步骤一、导入新课复习旧课：1.卡文迪许实验测万有引力常量的原理是什么？答：利用引力矩与金属丝的扭转力矩的平衡来求得.2.万有引力常量的测出的物理意义.答：使万有引力定律有了其实际意义，可以求得地球的质量等.对了，万有引力常量一经测出，万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应用.二、新课教学(一)用投影片出示本节课的学习目标1.利用万有引力等于向心力求出中心天体的质量.2.了解万有引力定律在天文学上的应用.(二)学习目标完成过程学生阅读有关内容提问：行星绕太阳运动的向心力是什么？回答：太阳对行星的万有引力提供向心力.老师：如果我们知道某个行星与太阳之间的距离是r ,T 是行星公转的周期，列一下方程,能否求出太阳的质量M 呢？1.设行星的质量为m .根据万有引力提供行星绕太阳运动的向心力，有：F 向=F 万有引力=r m rMm G 22ω= 即r T m rMm G 22)2(π= 2324GT r M π= 对于一个天体，M 是一个定值.所以，绕太阳做圆周运动的行星都有K Tr =23.即开普勒第三定律.老师总结：应用万有引力定律计算天体质量的基本思路是：根据行星（或卫星）运动的情况，求出行星（或卫星）的向心力，而F 向=F 万有引力 .根据这个关系列方程即可.例如：已知月球到地球的球心距离为r =4×108m,月亮绕地球运行的周期为30天，求地球的质量.解：月球绕地球运行的向心力即月地间的万有引力 即有：F 向=F 引=r T m rM M G 22)2(π月月地= 得：.kg 1089.5kg )36002430(1067.6)104()14.3(4424211382232⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-GT r M π地 (2)求某星体表面的重力加速度.例：一个半径比地球大2倍，质量是地球的36倍的行星，它表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的A.6倍B.18倍C.4倍 Ｄ.13.5倍分析：在星体表面处，F 引≈mg .所以，在地球表面处：mg rMm G =2 在某星球表面处：g m r Mm G '=2)3(36 ∴.4936=='g g 即正确选项为C.学生自己总结：求某星球表面的重力加速度，一般采用某物体在星体表面受到的重力等于其万有引力.一般采用比例计算法.练习：金星的半径是地球的0.95倍，质量是地球的0.82倍，金星表面的重力加速度是多大？3.发现万有引力万有引力对研究天体运动有着重要的意义.海王星、冥王星就是这样发现的.请同学们推导：已知中心天体的质量及绕其运动的行星的运动情况，在太阳系中，行星绕太阳运动的半径r 为：根据F 万有引力=F 向=2r Mm G ,而F 万有引力=r Tm 2)2(π,两式联立得： 3122)4(πM GT r = 在18世纪发现的第七个行星——天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离.当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星.后来，亚当斯和勒维列在预言位置的附近找到了这颗新星.后来，科学家利用这一原理还发现了许多行星的卫星，由此可见，万有引力定律在天文学上的应用，有极为重要的意义.三、巩固练习1.将一物体挂在一弹簧秤上，在地球表面某处伸长30mm,而在月球表面某处伸长5mm.如果在地球表面该处的重力加速度为9.84 m/s 2,那么月球表面测量处相应的重力加速度为A.1.64 m/s 2B.3.28 m/s 2C.4.92 m/s 2D.6.56 m/s 22.地球是一个不规则的椭球，它的极半径为6357km ，赤道半径为6378km ，物体在两极所受的引力与在赤道所受的引力之比为参考答案：1.A2. 1.0066四、小结（用投影片出示）这节课我们主要掌握的知识点是：1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：(1)F 万有引力=环绕体所需的向心力(2)地面（或某星球表面）的物体的重力=F 万有引力.2.了解万有引力定律在天文学中具有的重要意义.五、作业（一）课本P １１０（1）（二）思考题：已知地球的半径为R ，质量为M 地，月球球心到地球球心的距离r 月地=60 R ，r 月地=3.8×108米，月球绕地球运行周期T =27.3天，地球对物体的重力加速度g ０=9.8m/s 2，试证明地球对月球的引力和地球对其附近物体的引力是同性质的力，都是万有引力.参考答案：月球绕地球做半径为r 月地的匀速圆周运动，如果提供月球做匀速圆周运动的向心力与地球对物体的引力是同性质的力，则由牛顿运动定律可得月球绕地球做圆周运动的向心加速度a 月为：a 月=22223600)(60/R GM R GM r GM m r m GM 地地月地地月月地月地===⋅⋅地球上物体的重力加速度g 为36001,22==⋅⋅=g a R GM m R mGM g 月地地那么 由月球绕地球做匀速圆周运动所需的向心加速度公式可知：232822m /s 1069644.2)3600243.2714.32(108.3)2(-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=⋅='T r r a πω月地月地月 已知地球表面的重力加速度g 0=9.8m/s 2 则363418.91069644.230=⨯='-g a 月即0g a g a '≈月月由此可知，由月球以及地球附近的物体绕地球做匀速圆周运动所需的向心加速度之比，跟由同性质的万有引力对它们提供的向心力所获得的向心加速度之比近似相等.所以，地球对月球的引力跟地球对其附近物体的引力是同性质的力，而且都是万有引力.六、板书设计第四节 万有引力定律在天文学上的应用一、1.天体质量的计算 r rM r Mm G 2224π= 2324GTr M π= (只能求出中心体的质量) 2.求某星体表面的重力加速度.2RMm G mg = (R 为星体的半径) 二、发现未知天体：（已知中心体的质量及环绕体的运动）322224)2(ππM GT r r T m r Mm G =⇒= 七、素质能力训练1.已知下面的数据，可以求出地球质量M 的是（引力常数G 是已知的）A.月球绕地球运行的周期T 1及月球到地球中心的距离R 1B.地球“同步卫星”离地面的高度C.地球绕太阳运行的周期T 2及地球到太阳中心的距离R 2D.人造地球卫星在地面附近的运行速度v 和运行周期T 32.以下说法正确的是A.质量为m 的物体在地球上任何地方其重力均相等B.把质量为m 的物体从地面移到高空，其重力变小了C.同一物体在赤道处的重力比在两极处大D.同一物体在任何地方其质量都是相同的3.下列说法正确的是A.海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的B.天王星是人们依据万有引力计算的轨道而发现的C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用D.以上均不正确4.站在赤道上的人随地球自转做匀速圆周运动，提供向心力的是A.重力和支持力B.万有引力和支持力C.重力、静摩擦力和支持力D.万有引力、静摩擦力和支持力5.地球和月球的质量之比为81∶1,半径之比为4∶1，求：（1）地球和月球表面的重力加速度之比.（2）在地球上和月球上发射卫星所需最小速度之比.6.某人在某一星球上以速率v 竖直上抛一物体，经t 秒钟落回抛出点，已知该星球的半径为R ，若要在该星球上发射一颗靠近该星运转的人造星体，则该人造星体的速度大小为多少？7.一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R 的行星表面飞行，环绕一周飞行时间为T . 求：该行星的质量和平均密度.参考答案：1.AD2.BD3.AC4.B5.（1）81∶16 （2）9∶26.速度等于tvR 2 7.解：设宇宙飞船的质量为m ，行星的质量为M .宇宙飞船围绕行星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供. ∴R T m R Mm G 22)2(π= ∴2324GT R M π= 又334R v π= ∴23GT v M πρ==。