万有引力理论的成就教案
6.4万有引力理论的成就学习教案正式版本
第四节万有引力理论的成就教课目的：（一）知识与技术1、认识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质量。
3、理解并运用万有引力定律办理天体问题的思路和方法。
（二）过程与方法1、经过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。
2、认识天体中的知识。
（三）感情、态度与价值观领会万有引力定律在人类认识自然界神秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又能够指导实践的辩证唯心主义看法教课要点：1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力供给的。
2、会用已知条件求中心天体的质量。
教课难点：依据已有条件求中心天体的质量。
教课方法：教师启迪、指引，学生自主阅读、思虑，议论、沟通学习成就。
教课器具：相关练习题的投电影、计算机、投影仪等多媒体教课设施教课过程：（一）复习发问，引入新课发问：万有引力定律的内容及公式是什么？公式中的G 又是什么？G的测定有何重要意义？内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。
公式：F=G m1m2.2r公式中的G是引力常量，它在大小上等于质量为1kg的两个物体相距1m时所—1122 。
产生的引力大小，经测定其值为×10 N·m /kg总结：万有引力定律的发现有侧重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展拥有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律一致同来；对科学文化发展起到了踊跃的推进作用，解放了人们的思想，给人们研究自然的神秘成立了极大信心，人们有能力理解天地间的各样事物。
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）新课教课 1、“科学真切迷人”指引学生阅读教材“科学真切迷人”部分的内容，思虑问题［投影出示］ ：（1）推导出地球质量的表达式，说明卡文迪许为何能把自己的实验说成 是“称量地球的重量”？（2）设地面邻近的重力加快度 2，地球半径R×106m ，引力常量G×-112 ，试估量地球的质量。
万有引力理论的成就(最新教案)
万有引力理论的成就体到地心的距离。
由此解出:gR2m=地G已知重力加速度g=9.8m/s2，地球半径学生推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计锻炼学生的计算能力，规范解题步骤(1)简化模型：将行星绕太阳的运动看成是匀学生思考讨论并说出基本思锻炼学生的总结以及语言表达能1、计算地球质量不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即:mmmg=G地R2m地是地球的质量；R是地球的半径，也就是物R=6.4x106m，引力常量G=6.67x10Nm2/kg2,试估算地球的质量。
解:gR29.8X（6.4X106）2m==kg=6x1024kg地G6.67x10-ii答：地球的质量约为6x1024kg地面的重力加速度g和地球半径R在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量G,就可以算出地球的质量m地。
因此，卡文迪什把他自己的实验说成是“称量地球的重量”。
出示图片：卡文迪什二、计算天体的质量应用万有引力可算出地球的质量，能否算出太阳速圆周运动。
力，为下面的计 算做铺垫学生思考讨论 明确中心天体的质量与环行天体质量m 无关。
(2)万有引力充当向心力F 引=F n(3)依据万有引力定律和牛顿第二定律列出方 程，从中解出太阳的质量。
设是太阳的质量，m 是某个行星的质量，r 太是行星与太阳之间的距离。
解：万有引力充当向心力：G 太=me 2rr 2行星运动的角速度①不能直接测出，但可测出它的周期T 。
把①和T 的关系①=测出行星的公转周期T 和它与太阳的距离r ,就可以算出太阳的质量，与环行天体质量m 无关。
只能求出中心天体的质量。
思考讨论：已知太阳与地球间的平均距离约为1.5X 1011m ,你能估算太阳的质量吗？换用其他行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？mm2解:G 太=m(—)2rr 2Tmm2代入上式得到：G 太=m(——)2rr 2T得：42r 3m =太GT 242r 3思考讨论：m=该表达式与环行天体质太GT 2量m 有没有关系？学生推导出太 阳质量的表达 式，在练习本 上进行定量计 算。
7.3 万有引力理论的成就(教学设计)-高中物理人教版(2019)必修第二册
4.计算太阳的质量（万有引力充当向心力）
师：那么这个方法能否称量太阳呢？显然以万有引力等于重力不可行了，咱们再换一个思路，万有引力除了充当重力，也可以充当向心力使得物体绕中心天体做圆周运动。以行星为研究对象，可以得到：
但是行星绕行的线速度比较难以测量，因此我们以 来带替，得到:
解得：
已知太阳与地球的平均距离约为 你能估算太阳的质量吗？太阳的质量约为2×1030kg，你算对了吗？换用其他行星的数据进行估算，结果会相近吗？答案自然是相近的，所有行星都环绕太阳做近似圆周运动，根据开普勒第三定律可知对于相同的中心天体， 为定值。
师：故事得从公元前古希腊那帮哲学家对地球的探索说起。首先毕达哥拉斯提出了地球是球形的观点，后由亚里士多德以船靠岸时最先出现的是桅杆为证据，进行了科学的论证。而后埃拉托色尼通过测量两个不同的城市正午时分影子角度的数据，较为精确的计算出了地球的半径。而关于这个问题最终的实验验证，则是由麦哲伦率领船队进行环球航行完成的。这个时候，聪明的同学们，如果你是科学家，你还会想要研究地球的什么呢？答案显然意见，地球的质量。用实验直接测量地球的质量很有难度，因为世界上没有这样巨大的天平，可以容纳地球。因此这个问题直到十七世纪依然没有解决。直到艾萨克牛顿以他卓越的才能发现了万有引力定律，事情才迎来转机。然而，首个被称为“称量地球”的人却是卡文迪什，这是为何呢？
第4节 万有引力理论的成就(教案)
〔总结这类计算题提高结果准确性的考前须知；涉及到木星—太阳—木星的卫星三者的运动，为了计算木星的质量选择的研究对象究竟是谁？〕
许多天体的质量都可以用这个方法算出。能否用这种方法测量地球的质量呢？〔这是测量地球质量的一种重要的方法〕
小结：
估测地球的质量〔密度〕的方法：
〔1〕利用重力加Biblioteka 度的值来计算假设地球的半径R和地球外表的重力加速度g
mg=GMm/R2 M=gR2/G
〔2〕利用月球绕地球做圆周运动来计算
GMm/r2=mr(2π/T)2 M=4π2r3/GT2
假设地球半径为R，还可测出地球的密度ρ。
到了18，人们已经知道太阳系有7颗行星，而海王星、冥王星是在笔尖下被发现的，这是怎么回事呢？
板书：3、发现未知天体
〔1〕海王星的发现
〔2〕冥王星的发现
〔3〕X行星哪里寻？
(运用图片展示及阅读课本，对发现未知行星这一历程有所了解，使学生深刻体会万有引力理论的巨大威力)。
教学过程
教学内容
二次备课
问题：
〔1〕地球的质量怎样称量？
不可能用天平，但通过万有引力律可以“称量〞！
〔2〕用万有引力律如何“称量〞地球的质量？
从地面上物体的重力谈起。通过前面的学习，我们了解到在地球外表的重力近似于地球对它的万有引力。如果不考虑地球自转的影响，地面上物体的重力=地球对物体的引力〔根据不同层次的学生，适当由于地球自转同一物体在赤道与两极所受重力有差异的原因〕
批扯州址走市抄坝学校总课题
万有引力与
总课时
1课时
课题
万有引力理论的成就
课型
授
教学目标
使学生理解用万有引力律称量地球质量的原理；
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计高中物理《万有引力理论的成就》教学设计作为一名教师，时常需要用到教学设计，借助教学设计可使学生在单位时间内能够学到更多的知识。
那么写教学设计需要注意哪些问题呢？以下是小编为大家整理的高中物理《万有引力理论的成就》教学设计，仅供参考，大家一起来看看吧。
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计1一、内容人教版普通高中课程标准试验教科书物理必修2第六章第4节《万有引力理论的成就》二、教学分析1.教材分析本节课是《万有引力定律》之后的一节，内容是万有引力在天文学上的应用。
教材主要安排了“科学真是迷人”、“计算天体质量”和“发现未知天体”三个标题性内容。
学生通过这一节课的学习，一方面对万有引力的应用有所熟悉，另一方面通过卡文迪许“称量地球的质量”和海王星的发现，促进学生对物理学史的学习，并借此对学生进行情感、态度、价值观的学习。
2．教学过程概述本节课从宇宙中具有共同特点的几幅图片入手，对万有引力提供天体圆周运动的向心力进行了复习引入万有引力在天体运动中有什么应用呢？接下来，通过“假设你成为了一名宇航员，驾驶宇宙飞船……发现前方未知天体”，围绕“你有什么办法可以测出该天体的质量吗”全面展开教学。
密度的计算以及海王星的发现自然过渡和涉及。
在教材的处理上，既立足于教材，但不被教科书所限制，除了介绍教科书中重要的基本内容外，关注科技新进展和我国天文观测技术的发展，时代气息浓厚，反映课改精神，着力于培养学生的科学素养。
三、教学目标1.知识与技能（1）通过“计算天体质量”的学习，学会估算中数据的近似处理办法，学会运用万有引力定律计算天体的质量；（2）通过“发现未知天体”，“成功预测彗星的回归”等内容的学习，了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2.过程与方法运用万有引力定律计算天体质量，体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。
3.情感、态度、价值观（1）通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”的学习，体会科学定律在人类探索未知世界的作用；（2）通过了解我国天文观测技术的发展，激发学习的兴趣，养成热爱科学的情感。
万有引力理论成就教案
万有引力理论成就教案一、教学目标1. 让学生了解万有引力定律的发现过程，掌握万有引力定律的基本概念。
2. 让学生了解万有引力理论在物理学和天文学领域的应用，以及其对社会发展的影响。
3. 培养学生的科学思维能力，提高学生对物理学和天文学的兴趣。
二、教学内容1. 万有引力定律的发现过程：牛顿与苹果实验，开普勒定律。
2. 万有引力定律的基本概念：万有引力，引力常数，质量，距离。
3. 万有引力理论的应用：天体运动，地球引力，卫星发射，宇宙探索。
4. 万有引力理论对社会发展的影响：科技革新，人类对宇宙的认识。
三、教学方法1. 讲授法：讲解万有引力定律的发现过程，基本概念，应用及影响。
2. 案例分析法：分析万有引力理论在实际生活中的应用案例。
3. 讨论法：组织学生讨论万有引力理论的意义和价值。
四、教学步骤1. 引入新课：通过苹果实验，引导学生思考万有引力的存在。
2. 讲解万有引力定律的发现过程：介绍牛顿与开普勒定律，引导学生理解万有引力定律的背景。
3. 讲解万有引力定律的基本概念：解释引力常数、质量、距离等概念，让学生掌握万有引力定律的核心内容。
4. 应用案例分析：分析万有引力理论在天体运动、地球引力、卫星发射等方面的应用，让学生了解其现实意义。
5. 讨论万有引力理论的价值：组织学生讨论其在物理学和天文学领域的重要地位，以及对社会发展的影响。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对万有引力定律发现过程、基本概念的理解。
2. 课后作业：布置有关万有引力定律应用的练习题，检验学生对知识的掌握。
3. 小组讨论：评估学生在讨论中的表现，了解学生对万有引力理论价值的认识。
六、教学拓展1. 介绍其他科学家对万有引力理论的贡献：如伽利略、胡克、卡文迪许等。
2. 讲解万有引力理论的局限性：如暗物质、暗能量等问题的提出。
3. 引导学生关注现代物理学和天文学的研究动态，如引力波的发现。
七、实践环节1. 学生分组，设计一个简单的卫星发射模拟实验，应用万有引力定律计算卫星轨道。
(完整word)万有引力理论的成就教案
高一物理必修2第六章万有引力与航天4。
《万有引力理论的成就》教案设计人：孙维坤1。
目标要求:知道万有引力定律。
认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探未知世界的作用。
2。
学习对象分析（1）学生的年龄特点和认知特点高一的学生学习兴趣浓厚，他们的观察不只停留在一些表面现象，具有更深层次的探究愿望。
在思维方式上由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡.（2)学习者在学习本课之前应具备的基本知识和技能知道万有引力定律及其应用条件,圆周运动相关知识。
3。
教学内容分析本节教材先介绍通过万有引力计算地球质量，让学生体会万有引力的神奇。
再介绍天体质量的计算，最后介绍发现未知天体的应用。
体会科学定律对人类探索未知世界的作用。
【三维目标】知识与技能（1）了解万有引力定律在天文学上的重要作用。
(2）会用万有引力定律计算天体的质量。
(3）理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。
过程与方法（1）通过万有引力定律推导计算天体质量（如地球质量的测定)的计算公式。
(2)通过了解万有引力在天文学上的应用体会科学定律对人类探索未知世界的作用.情感态度与价值观（1）体会万有引力定律在人类认识宇宙奥秘中的巨大作用.(2）让学生亲自参与掌握知识的情感，培养学生对科学的兴趣。
【教法、学法】1．教法启发、引导2．学法自主阅读、思考，讨论、交流【重点、难点】重点:(1）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。
【教学过程】一、新课导入教师活动:上节我们学习了万有引力定律的有关知识，现在请同学们回忆一下,万有引力定律的内容及公式是什么？公式中的各字母代表的物理量是什么?学生活动:思考并回答上述问题：教师活动：万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响。
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）“科学真实迷人"学生阅读教材“科学真实迷人"部分的内容，思考问题学生活动:阅读课文，推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算。
《万有引力理论的成就》 教学设计
《万有引力理论的成就》教学设计一、教材设计《万有引力理论的成就》是中学物理选修二中的一篇文章，主要介绍了牛顿万有引力定律的发现及其应用。
教材中对牛顿定律的阐述比较深入，涉及到重力势能、万有引力势能、从地球出发卫星运动的推导等内容，要求学生具备一定的物理基础知识和数学知识，所以在教学中需要选择适当的教学方法和手段，以帮助学生更好地掌握和理解相关知识点。
二、教学目标1. 知识目标:(1) 熟悉牛顿万有引力定律的内容和基本原理;(2)了解重力势能和万有引力势能的概念和应用;(3)理解从地球出发卫星运动的推导过程和应用。
2.能力目标：(1)通过引导学生提出疑问，培养探究问题的能力；(2)培养学生分析、归纳物理问题的能力；(3)培养学生应用数学知识解决实际问题的能力。
3.情感目标：(1) 培养学生的好奇心和求知欲，鼓励学生学以致用；(2) 培养学生爱学习、爱科学的态度。
三、教学重点和难点教学重点：(1) 理解万有引力定律和以万有引力定律为基础的相关物理概念；(2) 掌握从地球发射卫星的物理原理和数学方法。
四、教学方法及过程1. 激发学生兴趣，提出问题通过简单的引导，让学生在对文章重点内容有足够理解的基础上提出自己感兴趣的问题。
例如：万有引力定律的发现和证明过程是怎样的？在地球表面和离地球表面相比，万有引力的值会有所变化吗？2. 讲解内容，巩固基础知识引导学生查阅有关物理书籍，用举例等方式讲解万有引力定律的内容和基本原理，并结合课堂实验进行说明，加深学生对受力和运动的理解。
同时，通过复习上一章节中的基础知识进行提醒和巩固，为接下来探讨的万有引力定律做好铺垫。
引导学生通过例题和实例，深入理解重力势能和万有引力势能的概念和应用，同时阐述它们在宏观物理基础理论和微观原子和分子间相互作用中的重要性。
4. 探究地球上空卫星的运动原理引导学生了解卫星运动的基本概念和定量表示方法，并结合文章中的图示和例题展开探究，让学生初步了解从地球表面出发发射卫星的物理原理和数学方法。
万有引力理论的成就(教案)
万有引力理论的成就一、教学目标1. 让学生了解万有引力理论的基本概念。
2. 使学生掌握万有引力定律的发现过程及其意义。
3. 培养学生对科学探究方法和科学精神的认识。
二、教学重点与难点1. 教学重点：万有引力理论的基本概念。
万有引力定律的发现过程及其意义。
2. 教学难点：万有引力定律的数学表达及其应用。
三、教学准备1. 教师准备：万有引力理论的相关教材和参考资料。
教学PPT或黑板。
2. 学生准备：预习万有引力理论的相关内容。
准备好笔记本和笔。
四、教学过程1. 导入：教师通过提问方式引导学生回顾已学的物理学知识，为新课的导入做铺垫。
2. 知识讲解：教师详细讲解万有引力理论的基本概念，包括万有引力、引力常数等。
教师介绍万有引力定律的发现过程，如牛顿发现万有引力定律的经历。
3. 案例分析：教师通过PPT或黑板展示万有引力定律的应用实例，如地球引力、物体掉落等。
学生分组讨论，分析实例中万有引力的作用和影响。
4. 课堂互动：教师提出问题，引导学生思考和讨论万有引力定律的数学表达及其应用。
学生分享自己的观点和理解。
5. 总结与拓展：教师对本节课的主要内容进行总结，强调万有引力理论的重要性。
教师提出拓展问题，激发学生对万有引力理论进一步学习的兴趣。
五、课后作业1. 复习本节课所学内容，整理笔记。
2. 完成课后练习题，巩固对万有引力理论的理解。
3. 查找相关资料，了解万有引力理论在现实生活中的应用。
六、教学评估1. 课堂问答：教师通过提问的方式，了解学生对万有引力理论的理解程度。
2. 课后作业：检查学生完成的课后练习题，评估学生对万有引力理论的掌握情况。
3. 学生报告：鼓励学生就万有引力理论在现实生活中的应用进行研究，并进行报告，评估学生的探究能力。
七、教学反思1. 学生对万有引力理论的理解程度是否达到预期？2. 教学方法和教学内容是否适合学生？3. 有哪些教学环节可以改进，以提高教学效果？八、教学拓展1. 邀请相关领域的专家或学者，进行专题讲座，加深学生对万有引力理论的理解。
高中物理_万有引力理论的成就教学设计学情分析教材分析课后反思
《万有引力理论的成就》教学设计【学习目标】一、知识与技能1）会用万有引力定律计算天体的质量。
2）理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。
二、过程与方法1）通过合作探究天体质量和天体密度的计算，理解称量天体质量和计算天体密度的方法。
2）通过天体质量的计算、未知天体的发现，明确万有引力定律的应用。
三、情感、态度与价值观通过天体质量的计算、未知天体的预测的学习活动，体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用。
【学习重难点】重点：掌握求解天体质量和密度的一般方法。
难点：（1）求解天体质量和密度的方法。
（2）应用万有引力定律求解天体问题的基本思路。
【教学方法】探究式教学、问题导向式教学法。
【教学过程设计】《万有引力理论的成就》学习对象分析：学生的年龄特点和认知特点：高一的学生学习兴趣浓厚，他们的观察不只停留在一些表面现象，具有更深层次的探究愿望。
在思维方式上由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡。
学生在学习本节内容之前，已经学习了匀速圆周运动的相关知识，知道匀速圆周运动的向心力由合外力提供，初步掌握了利用牛顿第二定律和向心力表达式处理匀速圆周运动的方法。
在前一节又学习了万有引力定律，但不熟悉运用万有引力定律解决实际问题的思路和方法。
学生对天文学的研究方法相对比较陌生，不了解万有引力理论所取得的成就。
教学内容分析：本节教材先介绍通过万有引力计算地球质量，让学生体会万有引力的神奇。
再介绍天体质量的计算，最后介绍发现未知天体的应用。
体会科学定律对人类探索未知世界的作用。
《万有引力理论的成就》效果分析：本节课主要采用探究式教学、问题导向式教学法，学生在教师的指导下，积极参与到课堂教学中来，多数学生能够掌握了“天体质量和密度的测量”的基本思路和方法。
在探究万有引力理论成就的过程中，学生经历了猜想，讨论，探究，模型建立，公式推导的过程，培养了学生严谨的思维能力，团结协作能力。
在讨论了地球质量和密度的测量方法之后，学生通过演绎推理，分组合作，探讨交流太阳以及其他天体的质量、密度测量的方法。
7.3 万有引力理论的成就(教学设计)高一物理(人教版2019必修第二册)
第3节万有引力理论的成就教学设计关系？3.若考虑地球自转，试分析任意纬度处万有引力和重力是何种关系？4.静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响，万有引力和重力是何种关系？我们是否可以怎样估算巨大的地球的质量呢?如果可以，你是否可以说一下你的称量地球质量的思想？5.如果不知道地球表面的重力加速度，你还能用其他的方法估算出地球的质量吗？二、计算天体的质量1.建立模型：环绕天体围绕中心天体作圆周运动，向心力由中心天体对环绕天体的万有引力来提供2.具体方法思考与讨论：(1)根据以上模型，你认为如何来估算是哪个天体的质量？(2)需要测量哪些物理来完成测量该天体的目的？(3)已知太阳与地球间的平均距离约为1.5×1011m，你能估算太阳的质量吗？换用其他行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？(4)你是否有方法估算月球的质量呢？(5)当你估算出中心天体的质量后，是否可以估算出中心天体的球体密度？如何来估算？三、发现未知天体到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星——天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。
思考与讨论：(1)是天文观测数据不准确？(2)是万有引力定律的准确性有问题？(3)还是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？四、预言哈雷彗星回归英国天文学家哈雷挑选24颗彗星，依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。
发现 1531 年、1607 年和1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图 7.3-3），周期约为 76 年，并预言它将于 1758 年底或 1759 年初再次回归。
1759 年 3 月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。
五、课堂练习7.3 万有引力理论的成就一、“称量”地球的质量1.物体的重力随纬度的升高而增大。
高中物理必修2《万有引力理论的成就》教案
高中物理必修2《万有引力理论的成就》教案高中物理必修2《万有引力理论的成就》教案教学目标1、知识与技能(1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量;(2)行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量;(3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。
2.过程与方法：(1)培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法;(2)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法;(3)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。
3.情感态度与价值观：(1)培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质;(2)体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。
教学重难点教学重点地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算。
教学难点根据已有条件求中心天体的质量。
教学工具多媒体、板书教学过程一、计算天体的质量1.基本知识(1)地球质量的计算①依据：地球表面的物体，若不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力，即②结论：只要知道g、R的值，就可计算出地球的质量.(2)太阳质量的计算①依据：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力充当向心力，即②结论：只要知道卫星绕行星运动的周期T和半径r，就可以计算出行星的质量.2.思考判断(1)地球表面的物体，重力就是物体所受的万有引力.(×)(2)绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力.(√)(3)利用地球绕太阳转动，可求地球的质量.(×)3.探究交流若已知月球绕地球转动的周期T和半径r，由此可以求出地球的质量吗?能否求出月球的质量呢?【提示】能求出地球的质量.利用为中心天体的质量.做圆周运动的月球的质量m在等式中已消掉，所以根据月球的周期T、公转半径r，无法计算月球的质量.二、发现未知天体1.基本知识(1)海王星的发现英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道.1846年9月23日，德国的加勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星.(2)其他天体的发现近100年来，人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体.2.思考判断(1)海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性.(√)(2)科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律来分析.(√)3.探究交流航天员翟志刚走出“神舟七号”飞船进行舱外活动时，要分析其运动状态，牛顿定律还适用吗?【提示】适用.牛顿将牛顿定律与万有引力定律综合，成功分析了天体运动问题.牛顿定律对物体在地面上的运动以及天体的运动都是适用的.三、天体质量和密度的计算【问题导思】1.求天体质量的思路是什么?2.有了天体的质量，求密度还需什么物理量?3.求天体质量常有哪些方法?1.求天体质量的思路绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动，做圆周运动的天体(或卫星)的向心力等于它与中心天体的万有引力，利用此关系建立方程求中心天体的质量.2.计算天体的质量下面以地球质量的计算为例，介绍几种计算天体质量的方法：(1)若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T，半径为r，根据万有引力等于向心力，即(2)若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径r和月球运行的线速度v，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得(3)若已知月球运行的线速度v和运行周期T，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得(4)若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g，根据物体的重力近似等于地球对物体的引力，得解得地球质量为3.计算天体的密度若天体的半径为R，则天体的密度ρ误区警示1.计算天体质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体.注意方法的拓展应用.明确计算出的是中心天体的质量.2.要注意R、r的区分.R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径.以地球为例，若绕近地轨道运行，则有R=r.例：要计算地球的质量，除已知的一些常数外还需知道某些数据，现给出下列各组数据，可以计算出地球质量的有哪些?( )A.已知地球半径RB.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度vC.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期TD.已知地球公转的周期T′及运转半径r′【答案】ABC归纳总结：求解天体质量的技巧天体的质量计算是依据物体绕中心天体做匀速圆周运动，万有引力充当向心力，列出有关方程求解的，因此解题时首先应明确其轨道半径，再根据其他已知条件列出相应的方程.四、分析天体运动问题的思路【问题导思】1.常用来描述天体运动的物理量有哪些?2.分析天体运动的主要思路是什么?3.描述天体的运动问题，有哪些主要的公式?1.解决天体运动问题的基本思路一般行星或卫星的运动可看做匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，所以研究天体时可建立基本关系式：2.四个重要结论设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动以上结论可总结为“越远越慢，越远越小”.误区警示1.由以上分析可知，卫星的an、v、ω、T与行星或卫星的质量无关，仅由被环绕的天体的质量M和轨道半径r决定.2.应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件，如地球的公转周期是365天，自转一周是24小时，其表面的重力加速度约为9.8 m/s2.例：)据报道，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”，名为“55 Cancri e”，该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的480(1)，母星的体积约为太阳的60倍.假设母星与太阳密度相同，“55 Cancri e”与地球均做匀速圆周运动，则“55 Cancri e”与地球的( )【答案】 B归纳总结：解决天体运动的关键点解决该类问题要紧扣两点：一是紧扣一个物理模型：就是将天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动;二是紧扣一个物体做圆周运动的动力学特征，即天体(或卫星)的向心力由万有引力提供.还要记住一个结论：在向心加速度、线速度、角速度和周期四个物理量中，只有周期的值随着轨道半径的变大而增大，其余的三个都随轨道半径的变大而减小五、双星问题的分析方法例：天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星.双星系统在银河系中很普遍.利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量.(引力常量为G)归纳总结：双星系统的特点1.双星绕它们共同的圆心做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变;2.两星之间的万有引力提供各自需要的向心力;3.双星系统中每颗星的角速度相等;4.两星的轨道半径之和等于两星间的距离.高中教学计划小编推荐各科教学设计：语文、数学、英语、历史、地理、政治、化学、物理、生物、美术、音乐、体育、信息技术语文、数学、英语、历史、地理、政治、化学、物理、生物、美术、音乐、体育、信息技术。
教学设计4：6.4 万有引力理论的成就
《万有引力理论的成就》教学设计教学重点运用万有引力定律计算天体的质量.在具体的天体运动中应用万有引力定律解决问题.三维目标知识与技能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.过程与方法1.理解运用万有引力定律处理天体问题的思路、方法,体会科学定律的意义.2.了解万有引力定律在天文学上的重要应用,理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路方法.情感态度与价值观1.通过测量天体的质量、预测未知天体的学习活动,体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用,体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用.2.通过对天体运动规律的认识,了解科学发展的曲折性,感悟科学是人类进步不竭的动力.教学过程导入新课故事导入在1781年3月13日,这是一个很平常的日子,晴朗而略带寒意的夜晚,英国天文学家威廉·赫歇尔（1738—1822）跟往常一样，在其妹妹加罗琳（1750—1848）的陪同下，用自己制造的口径为16厘米、焦距为213厘米的反射望远镜，对着夜空热心地进行巡天观测.当他把望远镜指向双子座时,他发现有一颗很奇妙的星星,乍一看像是一颗恒星,一闪一闪地发光,引起了他的怀疑.经过一段时间的观测和计算这后,这颗一直被看作是“彗星”的新天体,实际上是一颗在土星轨道外面的大行星——天王星.天王星被发现以后,天文学家们都想目睹这颗大行星的真面目.在人们观测和计算中,发现天王星理论计算位置与实际观测位置总有误差,就是这一误差,引起了人们对“天外星”的探究，并于1846年9月23日发现了太阳系的第八颗行星——海王星.海王星被称为“从笔尖上发现的行星”，原因就是计算出来的轨道和预测的位置跟实际观测的结果非常接近.你知道科学家在推测海王星的轨道时,应用的物理规律主要有哪些吗?情景导入“9·11”恐怖事件发生后，美国为了找到本·拉登的藏身地点，使用了先进的侦察卫星．据报道：美国将多颗最先进的KH11、KH12“锁眼”系列照相侦察卫星调集到中亚地区上空，“锁眼”系列照相侦察卫星绕地球沿椭圆轨道运动，近地点265km（指卫星离地的最近距离）、远地点650km（指卫星离地面的最远距离），质量13.6 t—18.2 t，这些照相侦察卫星上装有先进的CCD数字照相机，能够分辨出地面上0.1m大小的目标，并自动地将照片转给地面接收站及指挥中心．由开普勒定律知道：如果卫星绕地球做圆周运动的圆轨道半径跟椭圆轨道的半长轴相等，那么，卫星沿圆轨道运动的周期跟卫星沿椭圆轨道运动的周期相同．学习本节内容后,我们就可由上述数据估算这些“锁眼”系列侦察卫星绕地球运动的周期.推进新课万有引力定律的发现,给天文学的研究开辟了一条新的道路.可以应用万有引力定律“称量”地球的质量，计算天体的质量，发现未知天体，这些累累硕果体现了万有引力定律的巨大理论价值.一、“科学真是迷人”教师：引导学生阅读教材“科学真是迷人”部分的内容，思考问题.课件展示问题:1.著名文学家马克·吐温曾满怀激情地说：“科学真是迷人，根据零星的事实，增添一点猜想，竟能获得那么多收获!”对此，你是怎样理解的？2.卡文迪许在实验室里测量几个铅球之间的作用力，测出了引力常量G的值，从而“称量”出了地球的质量.测出G 后,是怎样“称量”地球的质量的呢？3.设地面附近的重力加速度g=9.8 m/s 2,地球半径R=6.4×106 m ，引力常量G=6.67×10-11 N·m 2/kg 2,试估算地球的质量. 学生活动：阅读课文，推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算.教师活动：让学生回答上述三个问题,投影学生的推导、计算过程,归纳、总结问题的答案,对学生进行情感态度教育. 总结：1.自然界中万物是有规律可循的,我们要敢于探索,大胆猜想,一旦发现一个规律,我们将有意想不到的收获.2.在地球表面,mg=,只要测出G 来，便可“称量”地球的质量.3.M=kg=6.0×1024 kg. 通过用万有引力定律“称”出地球的质量，让学生体会到科学研究方法对人类认识自然的重要作用，体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用.我们知道了地球的质量,自然也想知道其他天体的质量,下面我们探究太阳的质量. 二、计算天体的质量引导学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容，同时考虑下列问题. 课件展示问题：1.应用万有引力定律求解天体的质量基本思路是什么?2.求解天体质量的方程依据是什么? 学生阅读课文,从课文中找出相应的答案. 1.应用万有引力求解天体质量的基本思路是：根据环绕天体的运动情况，求出向心加速度，然后根据万有引力充当心力，进而列方程求解. 2.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,这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在.教师引导学生深入探究,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.G gR M R GMm 22=⇒112621067.6)104.6(8.9-⨯⨯⨯=G gR问题探究1.天体实际做什么运动？而我们通常可以认为做什么运动？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.学生代表发言.1.天体实际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（1）a= (2)a=ω2r (3)a=·r4.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达方式可得三种形式的方程，即 （以月球绕地球运行为例）（1）若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T ，半径为r ,根据万有引力等于向心力，即,可求得地球质量M 地=.（2）若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径r 和月球运行的线速度v ，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得.解得地球的质量为M 地=rv 2/G.（3）若已知月球运行的线速度v 和运行周期T ，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得=m 月·v·. r v 2224Tπ22)2(T r m r m GM π月月地=•2324GT r πrv m r m M G 22月月地=•2r m M G月地•Tπ2=m 月v 2/r.以上两式消去r,解得M 地=v 3T/(2πG).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. 师生互动：听取学生代表发言，一起点评.综上所述，应用万有引力计算某个天体的质量，有两种方法：一种是知道这个天体的表面的重力加速度，根据公式M=求解；另一种方法必须知道这个天体的一颗行星（或卫星）运动的周期T 和半径r .利用公式M=求解.知识拓展天体的质量求出来了，能否求天体的平均密度？如何求？写出其计算表达式. 展示学生的求解过程，作出点评、总结： 1.利用天体表面的重力加速度来求天体的自身密度 由mg=和M=·ρ 得：ρ= 其中g 为天体表面重力加速度，R 为天体半径. 2.利用天体的卫星来求天体的密度.设卫星绕天体运动的轨道半径为r ，周期为T ，天体半径为R ，则可列出方程：M=ρ·得ρ= 当天体的卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径r 等于天体半径R ，则天体密度为：ρ=. 例1 地球绕太阳公转的轨道半径为1.49×1011 m ，公转的周期是3.16×107 s ，太阳的质量是多少？2rm M G月地•G gR 22324GT r π2RMm G334R πGR gπ43r T m r Mm G 2224π=334R π32332323334/434R GT r R GT r R Mππππ==23GT π解析：根据牛顿第二定律，可知：F 向=ma 向=m ·()2r ① 又因为F 向是由万有引力提供的所以F 向=F 万=G· ② 所以由①②式联立可得M==1.96×1030 kg. 说明：（1）同理，根据月球绕地球运行的轨道半径和周期，可以算出地球的质量是5.98×1024 kg ，其他行星的质量也可以用此法计算.（2）有时题干不给出地球绕太阳的运动周期、月球绕地球运转的周期，但日常生活常识告诉我们：地球绕太阳一周为365天，月球绕地球一周为27.3天. 课堂训练1.一颗行星上一昼夜时间T=6小时，用弹簧秤称一物体，发现在其赤道上的视重比在其两极的视重小10%，据此，求此行星的平均密度.解析：本题主要考查万有引力和重力的联系，物体放在两极称，重力即为万有引力,故 =mg′，行星质量M=.设该行星的半径为r ,则该行星体积为,该行星密度ρ=所以ρ= ① 在赤道称物体，视重小10%，即mg′×10%=mω2r即=10ω2= ② 将②式代入①得ρ=kg/m 3=3.03×103 kg/m 3. 答案：3.03×103 kg/m 32.经过用天文望远镜长期观测，人们在宇宙中已经发现了许多双星系统，双星系统由两个星Tπ22rMmkg GT r 27113112232)1016.3(1067.6)1049.1(14.344⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-π2rMmGG r g 2'334r πV M r G g r G r g ππ4'334'32=r g '222240410T T ππ=2112222)36006(1067.614.330304403⨯⨯⨯⨯==⨯-GT G T πππ体构成，其中每个星体的线度都远小于它们之间的距离，一般双星系统距离其他星体很远，可以当作孤立系统处理.现观察到一对双星A 、B 绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，其周期为T ，A 、B 之间的距离为L ，它们的线速度之比v 1/v 2=2，试求这两个星体的质量. 解析：由题意知，彼此之间的万有引力对两者的运动有显著影响，提供它们做匀速圆周运动的向心力，因此可直接应用万有引力定律公式解题.双星A 、B 绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，距离L 保持不变，故它们的角速度必定相等（设为ω），周期必相同，设为T ，其轨道半径不同，分别设为r 1、r 2，则有r 1+r 2=L ①=2 ② 所以r 1=2r 2=③ r 2=④ 设它们的质量分别为M 1、M 2，则根据牛顿第二定律有：⑤ ⑥ 由④⑥式得A 星质量：M 1= ⑦由③⑤式得B 星质量：M 2=. ⑧三、发现未知天体让学生阅读课文“发现未知天体”部分的内容，考虑以下问题：课件展示问题：1.应用万有引力定律除可计算天体的质量外，在天文学上还有何应用？2.应用万有引力定律发现了哪个行星？ 学生阅读课文，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天体. 2.海王星就是应用万有引力定律发现的.ωω2121r r v v =L 32L r 31211=211221)2(T r M LM M Gπ=222221)2(T r M LM M Gπ=23234GT L π23238GT L π阅读材料：1781年发现天王星后，许多国家的天文学家都对它进行不断的观察，结果发现，根据不同时间的资料算出来的天王星轨道各不相同，根本无法根据以前的观察资料预报天王星未来的位置.亚当斯天王星的“出轨”现象，引起了许多天文学家的思考：是星表有错？是牛顿力学的理论有误？还是有另外的未知行星在干扰？……天王星的“出轨”现象，也激发了法国青年天文爱好者勒维耶和英国剑桥大学学生亚当斯的浓厚兴趣，勒维耶经常到巴黎天文台去查阅天王星观察资料，并把这些资料跟自己理论计算的结果对比.亚当斯也不断到剑桥大学天文台去，他还得到一份英国皇家格林尼治天文台的资料，这使他的理论计算能及时跟观察资料比较.他们两人根据自己的计算结果，各自独立地得出结论：在天王星的附近，还有一颗新的行星！勒维耶笔尖下发现的行星——海王星1846年9月23日晚，德国的天文学家伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星”，这就是海王星.凭借着万有引力定律，通过计算，在笔尖下发现了新的天体，这充分显示了科学理论的威力.问题探究1.地球表面上物体的重力和地球对物体的万有引力的关系是什么？2.地球表面物体的重力是否是恒定不变的？若变，怎么变？ 学生思考、交流、讨论，并尝试回答.教师活动：对学生的回答点评，引导学生准确地解决上述问题.明确：1.地球上物体的重力是由于地球的吸引而产生的，它并不等于万有引力.这是因为地球上的物体要随地球自转而做匀速圆周运动，设运动半径r 是物体到地轴的距离，所需向心力大小为F需=mω2r,方向垂直指向地轴.物体随地球的自转所需的向心力是由地球对物体的引力的一个分力提供的，引力的另一个分力才是通常所说的物体受到的重力.2.地球上物体的重力会随纬度变化而变化.这里的原因有两个：一个是由于在不同纬度上物体随地球自转时的运动半径不同，因而所需的向心力有所不同；另一个是由于地球并不是一个理想的球体，从精确的测量可知，地球是一个极半径比赤道半径略小的椭球体，因而物体位于不同纬度上，地球对它的引力也就有所不同.所以随着纬度的增加，地球对物体的引力逐渐增大，物体随地球自转所需向心力逐渐减小，物体的重力逐渐增大.实际上，物体随地球自转所需的向心力最大也不过是地球对它引力的千分之几，所以在一般情况下，重力和重力加速度随纬度变化可忽略不计. 在地球表面，物体重力mg 0=,g 0=，但随高度增大，万有引力变为： =mg′,g′=.由此可看出物体随高度的增大其重力减小.例2 2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空.飞船绕地球14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场.这次成功的发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础.基于此问题情境，请完成下列问题.（1）飞船在升空过程中，要靠多级火箭加速推进.若飞船内悬挂一把弹簧秤，弹簧秤下悬吊0.5 kg 的物体，在火箭上升到某一高度时发现弹簧秤示数为9 N ，则此时火箭的加速度是多大？（g 取10 m/s 2)（2）遨游太空的杨利伟在航天飞船里可以见到多少次日落日出？（3）在太空微重力状态下，在太空舱内，下列测量仪器能否使用？请说明理由. A.液体温度计 B.天平2R GMm 2R GM2)(h R GMm +2)(h R GM+C.弹簧秤D.液体密度计解答：（1）飞船在升空过程中不断加速，产生超重现象.以物体为研究对象，物体在随火箭加速过程中，受到重力G 和弹簧秤对它的拉力T 两个力的作用，根据牛顿第二定律：F=ma 有T -G=ma 得到:a=(T -G)/m=8 m/s 2.（2）遨游太空的杨利伟随飞船绕地球运行14圈，所以他在航天飞船里可以见到14次日落日出.（3）在太空微重力状态下，在太空舱内，仪器能否使用，要看仪器的工作原理： A.因为液体温度计是根据液体的热胀冷缩的性质制成的，在太空舱内可以使用B.天平是根据杠杆原理制成的，在太空舱内，物体几乎处于完全失重状态，即微重力状态，所以杠杆在太空舱内不能工作，因此天平不能使用C.弹簧秤的工作原理是依据在弹簧的弹性限度内，弹力与弹簧长度的改变量成正比的规律制成的，在太空舱内，仍然可以使用它来测力.但是不能用它来测物体重力，正是因为这点，同学们有一个易犯的错误，误认为不能使用D.液体密度计是根据物体在液体中的浮力等于物体本身的重力的原理制成的，同B 的原因，故液体密度计不能使用 课堂训练美国于2005年1月12日升空的“深度撞击”号探测器，在2005年7月4日与“坦普尔一号”彗星相撞，产生4.5吨TNT 当量爆炸威力.这是美国独自搞的科学实验，可谓前所未有. 我们国家也有自己的“深度撞击”计划，这一计划目前已经列入了“十一五”规划之中，在探月成功后，便将付诸实施.假设“坦普尔一号”彗星上用弹簧秤称得质量为m 的砝码重力为G 0，撞击器在靠近彗星表面运行时，其测得环绕周期是T 0.试根据上述数据求该“坦普尔一号”彗星的质量. 解析：设“坦普尔一号”彗星表面的重力加速度为g ，“坦普尔一号”彗星质量为M ，在“坦普尔一号”彗星上由G 0= 对于在“坦普尔一号”彗星表面的卫星由万有引力提供向心力，所以由上两式可知：M=G 03T 04/16Gm 3π4. 答案：G 03T 04/16Gm 3π42RMmG20224T mR R Mm G π=课堂小结1.本节学习了万有引力定律在天文学上的成就，计算天体质量的方法是F 引=F 向.2.解题思路：（1） （2）. 布置作业板书设计4 万有引力理论的成就活动与探究课题：“称”出地球的质量.内容：假如要你“称”出我们生活的地球的质量，请你通过查阅我国发射的某一颗人造卫星或飞船的有关数据，推算出地球的质量，写出相关活动报告.⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⇒=⇒===⇒=⇒=3222232323222243)(3344GR r v G r v M rv m R r GT R GT r GT r M T mr r GMm πρππρππGR g G gR M mg R GMm πρ4322=⇒=⇒=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧∝→=→∝→=→∝→=→=⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+======•=====发现未知天体近地卫星各物理量的关系得由处在离地得由在天体表面度求天体表面的重力加速有则若近地卫星得及由天体密度的计算得或由天体质量的计算用应律定332223322222202023233222222324411)(:)(':)(':::3,,,3:344::4:r T GM r T T mr r r GM mr r v r GM r v m mg r mM G h R GM g h R mM G mg h R GM g R mM G mg GT r R R GT r R M T mr r mM G G gR M R mM G mg GT r M ππωωωωπρπρπρππ设计点评在探究万有引力的成就中，教学设计要求教师放开手脚让学生大胆去想，怎样才能求出天体的质量？用两种方法得出来后教师再总结，在什么情况下用什么公式，学生掌握起来就容易得多.质量求出来了，如何求密度？这一点完全让学生自己处理.激发学生的探究动机.在探究发现未知天体过程中，教师通过展示发现未知天体的材料，让学生感知任何发现、发明离不开前人的经验和教训，激发学生的学习兴趣，要有所成就，必须学好现有知识.本教学设计始终以学生为主体精心设计探究活动.给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动获取知识.。
万有引力理论的成就+教学设计 高一下学期物理人教版(2019)必修第二册+
万有引力理论的成就一、教学目标1.物理观念①了解万有引力定律在天文学上的应用,会用万有引力定律计算天体的质量、密度。
2.科学思维①通过学习测量计算天体质量、密度的方法，来体验科学的迷人之处。
3.科学探究通过未知天体的发现，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的唯物主义的观点。
4.科学态度与责任①通过极限思想和数学知识的应用,体会学科知识间的联系,建立普遍联系的观点。
②体会应用知识的乐趣,感受物理就在身边,激发学生学习的兴趣。
二、教学重难点教学重点：了解万有引力定律在天文学上的应用。
教学难点：会用万有引力定律计算天体的质量、密度。
三、教学分析高一学生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论；从初中的形象思维到高中的抽象思维；从心理学的角度分析他们的一般能力已经具备，具有一定的观察力、记忆力、抽象概括力、想象力。
但其创造能力还比较欠缺，对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力很弱；在学习过程中对知识点的把握还不是很准确，数学的推理能力较弱；但学生对感性材料的认知能力较强，接受新知识的能力也很强.四、教学过程活动1【导入】（一）.预习内容1.物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。
2.万有引力定律的公式：__________。
3.画出两个图形：（1）地球，在图上标出地球的质量和地球的半径。
（2）日地系统，在图上标出太阳、地球的质量和太阳的半径，及日地距离。
4.如果一个球的半径为R，那么这个球的体积公式：________。
5通过预习，试写出本节课讲述了万有引力理论取得了哪几个方面的成就？同时并对自己在预习过程中没有解决的那部分进行标注（在括号中填写）（2）预习部分处理方法1.课件展示各小组的完成及得分情况，表扬做好的好的小组，鼓励得分较少的小组。
2.点评学生出错比较多的地方，找学生在电子白板上展示。
活动2【讲授】精讲点拨、合作探究1.科学真迷人----地球质量的测量在卡文迪许发现引力常量G之前，人们就知道了地球的半径R和地球表面的重力加速度g，试用G、R和g这三个物理量表示地球的质量M。
万有引力理论的成就(教案)
万有引力理论的成就教学目标：1. 了解万有引力定律的发现过程。
2. 掌握万有引力定律的表述和意义。
3. 了解万有引力理论的成就和影响。
教学重点：1. 万有引力定律的表述和意义。
2. 万有引力理论的成就和影响。
教学难点：1. 万有引力定律的数学推导。
2. 万有引力理论的成就和影响的深入理解。
教学准备：1. PPT课件。
2. 相关教材或参考资料。
3. 黑板和粉笔。
教学过程：第一章：引言1.1 引入话题教师通过展示地球、月球、太阳等天体的图片，引导学生思考这些天体之间的相互作用力。
1.2 学生讨论学生分组讨论这些天体之间的相互作用力可能是什么，并分享自己的1.3 总结教师总结引入的话题，指出这些天体之间的相互作用力就是万有引力。
第二章：万有引力定律的发现2.1 牛顿简介教师介绍牛顿的背景和成就，为学生学习万有引力定律做铺垫。
2.2 万有引力定律的表述教师通过PPT课件或黑板，展示万有引力定律的数学表述，并解释其意义。
2.3 学生理解学生通过阅读教材或参考资料，理解万有引力定律的表述和意义。
2.4 数学推导教师引导学生进行万有引力定律的数学推导，帮助学生深入理解定律。
第三章：万有引力定律的应用3.1 天体运动教师介绍万有引力定律在天体运动中的应用，如地球绕太阳的运动、月球绕地球的运动等。
3.2 学生实践学生通过模拟实验或计算题，应用万有引力定律解决实际问题。
第四章：万有引力理论的成就和影响教师介绍万有引力理论在科学、技术和工程领域中的成就，如航天技术、地球物理学等。
4.2 影响学生讨论万有引力理论对人类思想和文化的影响，如地心说和日心说的变迁。
第五章：总结5.1 课程回顾教师引导学生回顾本节课的学习内容，巩固知识点。
5.2 作业布置教师布置相关作业，要求学生进一步巩固万有引力定律的应用。
教学反思：教师在课后对自己的教学进行反思，看是否达到教学目标和重点，以及是否有学生提出难点问题，为下次课做准备。
第六章：行星运动的定律6.1 开普勒定律教师介绍开普勒的行星运动定律，特别是第三定律，即行星轨道半长轴的立方与公转周期的平方成正比。
物理：6.4《万有引力理论的成就》教案（新人教版必修2）
物理：6.4《万有引力理论的成就》教案（新人教版必修2）第六章万有引力与航天6.4 万有引力理论的成就★教学目标(一)知识与技能1.了解万有引力定律在天文学上的应用2.会用万有引力定律计算天体的质量和密度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方法(二)过程与方法4.培养学生归纳总结建立模型的能力与方法5.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)情感态度与价值观6.培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质7.体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美8.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★教学重点1.地球、太阳等中心天体质量的计算★教学难点1.根据已知条件求解天体质量★教学过程一、引入师：在上节课的学习中我们学习了万有引力定律，关于万有引力，大家可能只把它当作一个普通的知识点来看待，很多同学可能是这样想的：不就是用来求解两个物体之间的引力的一个公式嘛。
师：这里我要告诉大家的是，万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，使人们有能力理解天地间的各种事物。
时至今日，数千颗人造卫星正在按照万有引力定律为它们设定的轨道绕地球运转着。
所以没有万有引力定律，就没有今天的天空漫步，当然也没有卫星通信时代了。
以至于阿波罗8号从月球返航的途中，当地面控制中心问及“是谁在驾驶”的时候，指令长这样回答：“我想现在是牛顿在驾驶。
”师：我们都知道，是卡文迪许测出了万有引力常量，但大家不知道的是，卡文迪许把自己的实验又说成是“秤量地球的重量”，这是当时的说法，用现在物理学的术语，应该说是“称量地球的质量”。
大家知道这是为什么吗？请大家一起来看看下面的公式推导。
万有引力理论成就教案
万有引力理论成就教案第一章：引言1.1 课程背景本课程旨在帮助学生了解和掌握万有引力理论的基本概念、发现历程和应用领域。
通过学习，使学生能够理解万有引力在宇宙万物中的重要作用，培养学生的科学思维和探索精神。
1.2 教学目标了解万有引力理论的发现历程；掌握万有引力定律及其数学表达式；认识万有引力在现实生活中的应用。
第二章：万有引力的概念2.1 教学内容介绍万有引力的定义；解释万有引力定律的内容；探讨万有引力与质量、距离的关系。
2.2 教学方法采用讲解、演示、讨论等方式进行教学。
2.3 教学活动讲解万有引力的定义和万有引力定律；通过演示实验，让学生感受万有引力的存在；组织学生进行小组讨论，探讨万有引力与质量、距离的关系。
第三章：万有引力的发现历程介绍万有引力定律的发现历程；讲解牛顿和引力常数的概念；探讨万有引力理论在科学发展中的重要地位。
3.2 教学方法采用讲解、演示、讨论等方式进行教学。
3.3 教学活动讲解万有引力定律的发现历程和牛顿的贡献；通过演示实验，让学生了解引力常数的概念；组织学生进行小组讨论，探讨万有引力理论在科学发展中的重要地位。
第四章：万有引力的应用4.1 教学内容介绍万有引力在现实生活中的应用；讲解地球引力、月球引力和太阳引力的概念；探讨万有引力在航天、地理等领域的作用。
4.2 教学方法采用讲解、演示、讨论等方式进行教学。
4.3 教学活动讲解万有引力在现实生活中的应用和地球引力、月球引力、太阳引力的概念；通过演示实验，让学生感受万有引力在航天、地理等领域的作用；组织学生进行小组讨论，探讨万有引力在现实生活中的应用。
第五章：总结与展望总结万有引力理论的主要内容；展望万有引力理论的未来发展；强调万有引力理论在科学发展中的重要地位。
5.2 教学方法采用讲解、演示、讨论等方式进行教学。
5.3 教学活动总结万有引力理论的主要内容和发现历程；演示万有引力理论在现实生活中的应用；组织学生进行小组讨论，展望万有引力理论的未来发展。
万有引力理论的成就教案
万有引力理论的成就教案一、教学目标1. 让学生了解万有引力定律的发现过程，掌握万有引力定律的基本内容。
2. 使学生理解万有引力理论在物理学和天文学领域的重要地位和意义。
3. 培养学生的科学思维能力和创新意识，激发学生对自然科学的热爱。
二、教学内容1. 万有引力定律的发现：牛顿与苹果树下2. 万有引力定律的基本内容：物体之间的相互吸引力3. 万有引力常量的测定：卡文迪许的贡献4. 万有引力理论在天文学领域的应用：行星运动定律的解释5. 万有引力理论在现代科技中的应用：航天事业的发展三、教学重点与难点1. 教学重点：万有引力定律的发现过程及其意义万有引力定律的基本内容万有引力常量的测定方法万有引力理论在天文学领域的应用2. 教学难点：万有引力常量的测定原理万有引力理论的数学表达式及其计算方法四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生思考和探讨万有引力定律的发现过程和应用。
2. 利用多媒体课件，展示相关实验和观测现象，增强学生对知识点的理解。
3. 结合现实生活中的实例，让学生感受万有引力理论的实际意义。
4. 开展小组讨论和课堂互动，激发学生的学习兴趣和参与度。
五、教学安排1. 第一课时：万有引力定律的发现与基本内容引入：苹果树下启示讲解：万有引力定律的实验基础和数学表达式练习：万有引力定律的应用实例2. 第二课时：万有引力常量的测定讲解：卡文迪许的扭秤实验演示：实验原理和操作方法练习：计算两个物体之间的万有引力3. 第三课时：万有引力理论在天文学领域的应用讲解：行星运动定律与万有引力理论的关系演示：行星运动轨迹的模拟练习：分析实际观测数据，验证万有引力理论4. 第四课时：万有引力理论在现代科技中的应用讲解：航天事业的发展与万有引力理论的关系演示：航天器轨道计算和控制练习：分析航天任务，了解万有引力理论的实际应用5. 第五课时：总结与拓展回顾：本节课的主要内容和知识点讨论：万有引力理论的局限性和未来研究方向六、教学过程1. 导入：通过回顾上一个课时的内容，引导学生进入新的学习主题。
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万有引力理论的成就教案
第三章第三节万有引力定律的应用教学设计
课标分析：
本节课是在学习了万有引力定律的基础上，应用万有引力定律求解天体的质量和发现新的天体等，让学生感受万有引力定律经受了实践的检验及其取得的巨大成功，进而理解万有引力理论的巨大作用和价值。
教材分析：
本节内容是这一章的重点，是万有引力定律在实际中的具体应用，利用万有引力定律除了可求出中心天体的质量外，还可发现未知天体。
本节是“应用+检验”性的内容，着重讲清应用思路，通过本节课的学习，重点要使学生深刻体会科学定律对人类探索未知世界的作用，激起学生对科学探究的兴趣，培养学生热爱科学的情感。
学生分析：
学生要运用已有的概念和知识以及力和运动之间的关系，根据实际问题建立合理的物理模型，通过归纳总结、逻辑推理来解决问题。
教学目标：
知识与技能：
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。
过程与方法：
1、理解运用万有引力定律处理天体问题的思路、方法，体会科学定律的意义。
2、了解万有引力定律在天文学上的重要应用，理解并运用万有引力定律处理问题的思路方法。
情感、态度与价值观：
1、通过测量天体的质量、预测未知天体的学习活动，体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用，体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用。
2、通过对天体运动规律的认识，了解科学发展的曲折性，感悟科学是人类进步的动力。
教学重难点：
重点：运用万有引力定律和圆周运动公式计算天体的质量。
难点：在具体的天体运动中应用万有引力定律解决问题。
教学安排：1课时
教学方法：问题驱动法、小组合作互动探究法
教学资源：多媒体课件、学生学习学案
教学过程：。