第六章 万有引力与航天单元备课教案
高中物理第六章万有引力与航天万有引力定律教案新人教必修
6.3 万有引力定律C.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4例7、半径为R,质量为M的均匀球体,在其内部挖去一个半径为R/2的小球,在距离大球圆心为L处有一个质量为为m的小球,求此两个球体之间的万有引力.【解析】：化不规则为规则——先补后割（或先割后补）,等效处理在没有挖去前，大球对m的万有引力为2LMmGF=，该力等效于挖去的直径为R的小球对m的力和剩余不规则部分对m的力这两个力的合力。
则设不规则部分对m的引力为xF，有2233)2()2(3434LMmGRLmRRMGFx=-⋅⋅+ππ【问题】：为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？【解析】：下面我们粗略地来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力F=GMm/R2=6.67×10-7N【答案】:那么太阳与地球之间的万有引力又是多大？【解析】：已知：太阳的质量为M=2.0×1030kg，地球质量为m=5.9×1024kg，日地之间的距离为R=1.5×1011m F=GMm/R2=3.5×1023N五、万有引力与重力：一、理论：万向F mg F =+：在赤道，向心力最大，重力最小；在两极，无向心力，重力最大；纬度越高，重力越大，g 越大。
二、计算中：因为物体自转向心加速度很小，与重力加速度相比可以忽略，即使是在赤道，向心加速度也只有0.034m/s 2，而重力加速度为9.8m/s 2。
22r GMg r GMm mg =⇒=，离地越高，g 越小。
【牢记】：实际计算中忽略地球自转影响，近似认为物体受到的重力就是地球对物体的万有引力。
[课堂练习]板 书6.3 万有引力定律1、万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用2、万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的．两个物体间的引力大小，跟他们之间质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比．，式中所涉其它各量必须取国际单位制．2r Mm G F =2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，以19.6m/的水平初速v 0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ为450的斜面上，可知物体完成这段飞行的时间是A ．1sB ．2sC ．3sD ．3s2．如图所示，理想变压器的原线圈两端接在交流电源上，电压有效值为U 。
高中物理第六章万有引力与航天3万有引力定律教学设计必修2
万有引力定律教学流程图教学目标一、知识与技能目标（１）理解万有引力定律的推导思路和过程。
（２）理解并掌握万有引力定律。
（３）知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。
二、过程与方法目标（１）认识科学研究活动中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力；（２）结合“月－地检验”通过思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。
三、情感态度与价值观目标（１）学习科学家们谦逊美德，使学生学习中互相协作、互相借鉴，培养团队精神。
（２）认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。
（３）学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苛的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质；教学重点１．万有引力定律的推导思路和过程。
２．万有引力定律的内容及表达公式。
教学难点１．对万有引力定律的理解；２．对万有引力的理解：任意物体间都有万有引力作用。
３．计算万有引力时物体间距离的含义。
教学媒体与环境（１）电脑、投影仪、屏幕、视频展示台；（２）Ｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ、自制多媒体Ｆｌａｓｈ积件：行星绕太阳的运动动画、苹果落地的受力动画、地球引力作用于运动着的月球的受力动画等等。
教学方法启发诱思，分析推理、猜想假设、事实验证、归纳总结等方法。
教学过程一、复习提问，导入新课教师：我们上节课学习了两个问题：其一是追寻牛顿的足迹学习了行星运动的动力学问题，找到了太阳与行星间引力的规律，谁能回答一下其具体内容呢？学生：（引导学生复习上节课内容）教师：同学们掌握得很好。
根据其间引力的作用规律，完全可以解释行星的运动了。
正是由于行星受到了太阳对它的引力作用，行星才不会飞离太阳，而是按开普勒发现的三个规律绕太阳运动。
教师：我们上节课学习的另一个问题是：太阳与行星间的引力规律是否适用于卫星绕行星的运动。
高中物理第六章 万有引力与航天 单元教学设计
高中物理第六章万有引力与航天单元教学设计一、任务分析1、课程标准：（1）通过有关事实了解万有引力定律的发现过程。
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索未知世界的作用。
（2）会计算人造卫星的环绕速度。
知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。
（3）初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。
（4）初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识。
（5）通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。
（6）体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。
举例说明物理学的进展对于自然科学的促进作用。
高考说明解读：万有引力定律及其应用、环绕速度Ⅱ级要求，第二宇宙速度、第三宇宙速度Ⅰ级要求。
一级与了解、认识相当，二级与理解、应用相当。
初中教材：未有涉及各版本教材分析：相互借鉴、去长补短、对教学很有帮助。
上海科教版：安排了两章，第五章，万有引力与航天，侧重于规律的发现过程、物理学史及航天事业的学习。
第六章，经典力学与现代物理，侧重于现代物理学的了解与认识。
山东科技版：安排了两章，第五章，万有引力定律及其应用，侧重于章节引入，规律简介、应用及物理学史、航天事业的学习。
第六章，相对论与量子论初步，侧重于现代物理学的了解与认识。
人教版：兼顾二者。
2、本单元在教材中的地位作用及主要内容本章主要知识是万有引力定律及其在天体运动中的应用，重点是第一宇宙速度、卫星线速度、角速度、周期等的计算、比较。
本章是匀速圆周运动、牛顿定律的进一步应用，在高考中占一定的分数。
除知识外，本章内容是对学生进行“过程与方法、情感、态度与价值观”教育的好机会，让学生充分体会“人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程”，让学生充分体验托勒密、哥白尼、第谷、开普勒、布鲁诺、伽利略等物理学家坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度、科学精神和科学思维方法（求真、求简、求美）,让学生充分感知航天活动是一项高顶尖的事业，正改变着我们的生活及正确评价经典力学。
《万有引力大单元教学》李永亮
教材分析与教学建议 第1节 行星的运动 1.2 设计思路
以问题探究与史料讲解相结合的方式组织课堂教学。
万有引力与航天大单元教学设计
二、指向核心素养的教学目标研制*
核心素养描述的是学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终 身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。用物理的语言来表述，它是一个状 态量。
教学目标通常是指课堂通过教学活动预期达到的结果(学生心理与行为的变化)， 它是一个过程量。
第六章 万有引力与航天大单元教学设计
万有引力与航天大单元教学设计
一、本章教材概述：
（1）从知识结构上看，本章教材是应用牛顿运动定律和曲
线运动的知识研究天体运动。牛顿运动定律和万有引力定律构 成了牛顿力学的核心内容。
本章前三节内容充分展现了万有引力定律发现的科学过程， 也向我们展现了前辈科学家富有创造而又严谨的科学思维。教 学中可以充分利用这些材料进行物理学史及物理研究方法教育， 培养学生的科学素养进而发展学生的科学思维能力。
二万、有指引向力核与心航素天养大的单教元学教目学标设研计制 “万有引力与航天”的教学目标
1.物理知识（客观性） (1)人类对行星运动规律的认识历程（地心说、日心说） (2)行星运动规律：开普勒三大定律及万有引力定律 (3)人造卫星运动规律。 (4)三大宇宙速度（对地心的发射速度） (5) 解决天体圆周运动问题的一般步骤（解决问题）
二万、有指引向力核与心航素天养大的单教元学教目学标设研计制
2.科学思维 (1)行星圆周运动模型。（模型建构） (2)人造卫星运动模型。（模型建构） (3)月—地检验。（科学论证）
高中物理必修二第六章-万有引力与航天-教案
授课班级：安排课时：6.1行星的运动三维教学目标1、学问与技能（1）知道地心说和日心说的基本内容；（2）知道全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；（3）知道全部行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关；（4）理解人们对行星运动的相识过程是漫长困难的，真理是来之不易的。
2、过程与方法：过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同相识，了解人类相识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。
3、情感、看法与价值观（1）澄清对天体运动裨秘、模糊的相识，驾驭人类相识自然规律的科学方法。
（2）感悟科学是人类进步不竭的动力。
教学重点：理解和驾驭开普勒行星运动定律，相识行星的运动。
学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的相识，驾驭人类相识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。
教学难点：对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神奇、模糊的相识。
教学方法：探究、讲授、探讨、练习教具打算：教学过程：第一节行星的运动（一）新课导入多媒体演示：天体运动的图片阅读。
（二）新课教学1、“地心说”和“日心说”之争2、开普勒行星运动定律运第肯定律：全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
这肯定律说明白行星运动轨迹的形态，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗？（不同）其次定律：对随意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，假如时间间隔相等，即t2-t1=t4-t3，那么面积A=面积B。
由此可见，行星在远日点a 的速率最小，在近日点b的速率最大。
第三定律：全部行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。
由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在近似计算中，可以授课备注（教学班级的授课详细时间、老师自由调整内容、课堂教学记录等。
高中物理 第六章 万有引力与航天 第2节 太阳与行星间的引力教案
2．太阳与行星间的引力三维目标知识与技能1．理解太阳与行星间引力的存在；2．能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式。
过程与方法1．通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性；2．体会推导过程中的数量关系。
情感、态度与价值观感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘。
教学重点据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，记住推导出的引力公式。
教学难点太阳与行星间的引力公式的推导过程。
教学方法探究、讲授、讨论、练习。
教具准备多媒体课件。
教学过程［新课导入］请同学们从运动的描述角度思考，开普勒行星运动定律的物理意义？第一定律揭示了描述行星运动的参考系及其运动轨迹；第二定律揭示了行星在椭圆轨道上运动经过不同位置的快慢情况；第三定律揭示了不同行星虽然椭圆轨道和环绕周期不同，但由于中心天体相同，所以共同遵循轨道半长轴的三次方与周期的二次方比值相同的规律。
开普勒定律发现之后，人们开始更深入地思考：是什么原因使行星绕太阳运动？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿（René Descartes，1596－1650）都提出过自己的解释。
牛顿时代的科学家，如胡克、哈雷等对这一问题的认识更进一步。
胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。
但是我们现在关于运动的清晰概念是在他们以后由牛顿建立的。
他们没有这些概念，无法深入研究。
牛顿在前人对惯性研究的基础上，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”这一问题。
他的回答是：以任何方式改变速度（包括改变速度的方向）都需要力。
这就是说，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力。
于是，牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系起来了。
不仅如此，牛顿还认为，这种引力存在于所有物体之间，从而阐述了普遍意义下的万有引力定律。
第六章--万有引力与航天单元备课教案
第六章万有引力与航天单元教学目标知识与技能1.能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式；2.了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式；3.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；4.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；了解万有引力定律在天文学上有重要应用。
5.了解人造卫星的有关知识；知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
6.知道牛顿运动定律的适用范围；了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用；过程与方法：1.通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。
通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性；2.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；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；培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。
3.通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。
情感、态度与价值观1.澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。
2.感悟科学是人类进步不竭的动力。
感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘。
培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质；体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。
3.通过介绍我国在卫星发射方面的情况．激发学生的爱国热情；感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观。
通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。
教学重点：1.理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。
学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。
高中物理第六章万有引力与航天宇宙航行教案新人教必修
宇宙航行高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题1．用起重机将物体匀速吊起一段距离,作用在物体上的各力做功的情况是( )A．重力做正功,拉力做负功,合力做功为零B．重力做负功,拉力做正功,合力做正功C．重力做负功,拉力做正功,合力做功为零D．重力不做功,拉力做正功,合力做正功2．二十一世纪新能源环保汽车在设计阶段要对其各项性能进行测试，某次新能源汽车性能测试中，图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第20s以后的数据，如图乙所示，已知汽车质量为1500kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始直线运动，设汽车所受阻力恒定，由分析可得( )A．由图甲可得汽车所受阻力为1000NB．20s末的汽车的速度为26m/sC．由图乙可得20s后汽车才开始匀速运动D．前20s内汽车的位移为426m3．篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎球，手触到球瞬间顺势后引。
这样可以减小A．球对手的力的冲量 B．球对手的力的大小C．球的动量变化量D．球的动能变化量4．如图所示为甲、乙两质点做直线运动的位移—时间图象，由图象可知（）A．甲、乙两质点会相遇，但不在1s时相遇B．甲、乙两质点在1s时相距4mC．甲、乙两质点在第1s内运动方向相反D．在5s内两质点速度方向一直不同5．每种原子都有自己的特征谱线，所以运用光谱分析可以鉴别物质成分。
氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为：=(–)，n=3，4，5，…，其中E1为氢原子基态能量，h为普朗克常量，c为真空中的光速。
万有引力与航天教案
万有引力与航天教案第六章万有引力与航天一、教材分析1．总体概述经典力学的基础是牛顿运动定律，在此基础上诞生的万有引力定律更是树立了人们对物理学的尊敬和兴趣。
本章在教材中的地位可说是承前启后，承前是针对本模块第二主题“圆周运动”而言，是其涉及的基本概念和规律在天体运动中的应用，启后是指它是解决后续许多万有引力问题的理论依据。
本章我们将学习万有引力定律及其在天体运动中的应用。
万有引力定律是在哥白尼、伽利略、开普勒等人的天文学研究成果的基础上，由牛顿运用动力学原理而发现的重要定律。
它不仅能解释重力产生的原因，也能够解释行星和卫星的运动规律。
它是天文学上研究各种天体运动规律的依据，它所揭示的万有引力是自然界中四种基本相互作用之一。
要理解和掌握万有引力定律，并能用它解决相关的一些实际问题，注意多结合航天技术、人造地球卫星等现代科技知识来认识万有引力定律的应用，理解天体的运动，掌握其重点公式。
人造地球卫星和航天技术属于现代科技发展的重要领域，因而有关人造地球卫星和万有引力定律的考查每年都有相关题目，本章是近年高考的热点。
2．课时建议第一单元第一节行星的运动（1学时）第二单元第二节太阳与行星间的引力（1学时）第三节万有引力定律（1学时）第三单元第四节万有引力理论的成就（2学时）第五节宇宙航行（2学时）第四单元第六节经典力学的局限性（1学时）二、教学建议6.1 行星的运动★新课标要求（一）知识与技能1、知道地心说和日心说的基本内容。
2、知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
3、知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。
4、理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。
（二）过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。
人教版必修二第六章《万有引力与航天》单元教案4
第六章 《万有引力与航天》知识提纲一、知识网络托勒密：地心说人类对行 哥白尼：日心说星运动规 开普勒 第一定律（轨道定律）行星 第二定律（面积定律）律的认识 第三定律（周期定律）运动定律万有引力定律的发现万有引力定律的内容 万有引力定律 F ＝G221r m m 引力常数的测定万有引力定律 称量地球质量M ＝GgR 2万有引力 的理论成就 M ＝2324GTr π与航天 计算天体质量 r ＝R,M=2324GT R πM=G gR 2人造地球卫星 M=2324GTr π 宇宙航行 G 2r Mm = m rv 2mr 2ωma第一宇宙速度7.9km/s 三个宇宙速度 第二宇宙速度11.2km/s 地三宇宙速度16.7km/s二、重点内容讲解 1、计算重力加速度（1）在地球表面附近的重力加速度，在忽略地球自转的情况下，可用万有引力定律来计算。
F 引=G 2R M =6.67*1110-*2324)10*6730(10*98.5=9.8(m/2s )=9.8N/kg 即在地球表面附近，物体的重力加速度g ＝9.8m/2s 。
这一结果表明，在重力作用下，物体加速度大小与物体质量无关。
（2）即算地球上空距地面h 处的重力加速度g ’。
有万有引力定律可得：g ’＝2)(h R GM +又g ＝2R GM ，∴g g '＝22)(h R R +，∴g ’＝2)(h R R +g （3）计算任意天体表面的重力加速度g ’。
有万有引力定律得： g ’＝2''R GM （M ’为星球质量，R ’卫星球的半径），又g ＝2R GM ，∴gg '＝2)'('R R M M ∙。
注意：在地球表面物体受到地球施与的万有引力与其重力是合力与分力的关系，万有引力的另一个分量给物体提供其与地球一起自转所需要的向心力。
由于这个向心力很少，我们可以忽略，所以在地球表面的物体F 引=G 2、天体运行的基本公式在宇宙空间，行星和卫星运行所需的向心力，均来自于中心天体的万有引力。
第六章万有引力与航天4万有引力理论的成就教学设计
第六章万有引力与航天4万有引力理论的成就Jl 嘗秦设计--------------------- --- - ---- ---- +f++5ff-学习目标1•通过学习未知天体的发现，了解万有引力定律在天文学上的应用•2•通过计算地球和太阳的质量掌握利用万有引力定律计算天体的质量和密度的方法.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自主探究1 •卡文迪许是如何测量地球质量的？2•人造地球卫星、月球绕地球的运动，行星绕太阳的运动的向心力是分别由谁提供的？3.如何求太阳的质量？4•海王星是如何发现的？合作探究一、称量地球的质量【创设情景1】设地面附近的重力加速度g取9.8m/s2,地球半径R= 6.4Xl06m,引力常量G=6.67X1Q'11N -m2/kg2,试估算地球的质量.【拓展】1 .利用以上数据能否求出地球的密度？如果能请列出公式2.若已知月球表面的重力加速度g o和月球半径R o,求月球的质量和密度【结论1】求天体质量的方法一：_二、计算中心天体的质量【自主探究】1 •应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么2•求解天体质量的方程依据是什么【小组合作1]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【结论2 ]求天体质量的方法二：_•【创设情景2]把地球绕太阳公转看作是匀速圆周运动,平均半径为1.5 x1Q11m,已知引力常量G= 6.67X1 - N -m2/kg2,则可估算出太阳的质量大约是多少？（结果取一位有效数字）【拓展】1 •利用以上数据能否求出太阳的密度？如果能请列出公式2•能否用类似办法求地球质量？需要选谁为研究对象？需要知道哪些量？请列出表达式三、发现未知天体【小组合作2]1 •应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用2•应用万有引力定律发现了哪些天体3•人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的？发表你的看法【课堂小结]1 •求天体质量的两条思路：①一②一2•用万有引力定律研究天体运动时，将天体的运动近似地看作运动,其所需向心力都来自于________ •然后结合向心力公式，据题目中所给的实际情况,选择适当的形式进行研究•3•测出卫星绕天体做圆周运动的轨道半径R和周期T,由万有引力F=G—= _____________ ，可解得天体质量________ •若已知该天体的半径为R o,据M= p- ，可知天体密度尸•这就是估算天体质量和密度的方法•如果卫星在天体表面绕天体运动，则R=R o,故p= __________ •由此可知只要知道近天体表面运行的________ 即可估算天体的密度•4•现在我们知道太阳系有八大行星，其中被称为笔尖下发现的行星”的是______________ 因为它是据 ________ 算出来的•它的发现也更进一步地证明了万有引力定律的正确性课堂检测1 •利用下列哪组数据，可以计算出地球的质量（ ）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轨道半径r 和周期TC. 已知地球半径 R 和卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度 vD. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度 v 和周期T 2. 若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，已知其周期为T,引力常量为G,那么该行星的平均密度为（）产生的加速度为g,则一为（）6. 下面说法错误的是（ ）A. 海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的B. 天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的C. 天王星的运行轨道偏离，其原因是天王星受到轨道外面其他行星的引力作用D. 冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的火7. 假设火星和地球都是球体 ，火星质量 M 火和地球质量 M 地之比为——=p,火星半径R 火和地火地球半径R 地之比为一=q ，那么火星表面处的重力加速度g 火和地球表面处的重力加速度 g 地地之比二等于（）地2A. —B.pq8.已知月球的质量是 M,半径是R,求在月球表面的物体自由下落H 所用的时间89.已知月球到地球的球心距离为r= 4X10 m,月亮绕地A.——B.——C.D.3.设地球表面的重力加速度为g o ,物体在距离地心 4R （R 是地球半径）处，由于地球的作用A.1B-4. 若已知某行星的一颗卫星绕其运转的轨道半径为 （ ）A. 该卫星的质量 C.该卫星的平均密度 5. 地球公转的轨道半径是 阳质量与地球质量之比是（R,周期为T,引力常量为 G,可求得B.行星的质量 D.行星的平均密度R i ,周期是T i ,月球绕地球运转的轨道半径是R 2,周期是T 2,则太）A.B.C.D.C. 一D.pq球运行的周期为30天，求地球的质量.参考答案自主探究1.根据重力加速度求天体质量,即mg=G——2.地球太阳23.利用G—=m(—) r得——,其中M是太阳质量,r是某行星到太阳的距离,T是该行星绕太阳公转的周期.4.利用万有引力定律计算出来的.合作探究【创设情景1】由mg=G —得:M= — ----------------- :—kg = 6.0xi024kg【拓展】1 .由—和V= -------- 得尸 ---2. ------------------------------------ 由mg°=G 得M°=由p=—禾廿V= ----- 得p= -------【结论1】根据重力加速度求天体质量，即mg=G —【自主探究】1.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.2.天体之间存在着相互作用的万有引力，行星绕恒星做近似圆周运动，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.【小组合作1】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轨道处理为圆形轨道，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，我们引入了线速度V、角速度3、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 心=_(2)a 心=3 r(3)a 心=—4•应用天体运动的动力学方程一一万有引力充当向心力，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(1)F弓i=G——=F心=ma心=m—,即卩:G——=m—①得：M=—.2 2(2)F |=G ——=F 心=口 3 r,即:G——=m 3 r②得:M=——.(3)F 引=6—=F u=ma 心=口,即：G—=m ③得:M= -------上述三种表达式分别对应已知环绕天体的线速度v,角速度3,周期T时求解中心天体质量的方法.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.【结论2】根据天体的圆周运动，即其向心力由万有引力提供.【创设情景2]30M=2X10 kg【拓展]1.不能，因为不知道太阳的半径2.可以选地球的一颗卫星，需要知道卫星到地球球心的距离r和卫星绕地球运动的周期T,利用G—=m (―)2r 得M=——【小组合作2]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3.人们在长期的观察中发现天王星的实际运行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，计算出了另一颗行星的轨道，后来在计算的位置观察到新的行星.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.【课堂小结]1.求天体质量的两条思路：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.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.2.匀速圆周万有引力3.m(—)2R M= -------- ------- 一4.海王星万有引力定律课堂检测1.ABD 2 .D 3.D 4.B 5 .B 6 .B 8. ——9.5.89 X1024kg 卫星的周期7.A。
高中物理必修2_第六章万有引力与航天教案
6.1 行星的运动知识与技能1.知道地心说和日心说的基本内容.2.知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上.3.知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等,且这个比值与行星的质量无关,但与太阳的质量有关.4.理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的,真理是来之不易的.过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识,了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解.情感、态度与价值观1.澄清对天体运动裨秘、模糊的认识,掌握人类认识自然规律的科学方法.2.感悟科学是人类进步不竭的动力.教学重点理解和掌握开普勒行星运动定律, 认识行星的运动. 学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识, 掌握人类认识自然规律的科学方法, 并有利于对人造卫星的学习.教学难点对开普勒行星运动定律的理解和应用,通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识.[新课导入 ]【多媒体演示】天体运动的图片浏览。
教师 :在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体,如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。
关于天体的运动,历史上有过不同的看法 .(课件投影中国古代天文学观我国古代先民看到北极星常年不动,以及北斗七星等拱极星的回转,便以为星空是圆的,就像是一只倒扣着的半球大锅,覆整在大地上, 而北极则是这盖天的顶,又认为地是方的,就像一张围棋盘,此即“天圆地方”说.东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说,认为天就像一个大鸡蛋,地球就是其中的蛋黄.中国古代通常将历法和天文联系在一起.历法注重天体运行的长时间段的重复周期,而不注重天体在三维空间中的运行情况.与古希腊人和中世纪的欧洲人不同,中国历法家很少关心宇宙结构方面的讨论.在汉朝的大部分时期,人们满足于这样的假设:有人居住的世界是一小块中心区域.靠近平面大地中央,这个平面大地是一个绕着倾斜的轴旋转的天球的直径面.天体在该天球的内面移动,但它们靠何种机制来进行这种运动则没有讨论.中国古代有丰富的天文记录.公元前第二个千年的后期,甲骨文中已记载了新星现象.从约公元苗 200年开始,在官方文件中已有关于新星的连年记载,还有流星雨、彗星、日食、太阳黑子以及异乎寻常的云、板光之类的记载,或对蕾星的跟踪观测的记录.这些现象的观测者都使用了制作精良的大型浑天仪和其他刻度仪器,所观测的天体位置,其精确程度毫不逊色于欧洲在第谷之前的观测.学生阅读后对探索宇宙产生兴趣.师:在广袤无垠的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体.如太阳、月亮、夜空中闪烁的星星……吸引了人们的注意,智麓的头脑开始探索天体运动的奥秘.它们的运动是靠神的支配,还是物理规律的约束 ? 经过不懈的努力,科学家们对它已有初步的了解,这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况.[新课教学 ]一. “地心说”和“日心说”之争[讨论与交流 ]展示问题:请阅读教材第一段1.古人对天体运动存在哪些看法 ?生:“地心说”和“日心说” .师:2.什么是“地心说” ? 什么是“日心说” ’ ?生:” 地心说” 认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动, “日心说”则认为太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动.“地心说’的代表人物:托勒密 (古希腊. “地心说’符合人们的直接经验,同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识, 故地心说一度占据了统治地位.生:“日心说”战胜了“地心说” ,最终被接受.[讨论与交流 ]展示问题:师:“日心说”战胜了“地心说” ,最终真理战胜了谬误.请同学们阅读第 64页《人类对行星运动规律的认识,中托勒密:地心宇宙,哥白尼:拦住了太阳,推动了地球.交流讨论,找出“地心说”遭遇的尴尬和“日心说’的成功之处.生:地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多,如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的位置,换一个角度来考虑天体的运动,许多问题都可以解决,行星运动的描述也变得筒单了.“日心说”代表人物:哥白尼, “日心说”能更完美地解释天体的运动.二、开普勒行量运动定律[做一做 ]用图钉和细绳画椭圆可以用一条细绳和两图钉来画椭圆.如图 7. 1— l 所示,把白纸镐在木板上,然后按上图钉.把细绳的两端系在图钉上,用一枝铅笔紧贴着细绳滑动,使绳始终保持张紧状态.铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆,图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点.想一想,椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距寓之和有什么关系 ?[课堂训练 ](分四小组进行师;阅读教材第二段到最后,并阅读第 64页《人类对行星运动规律的认识中第谷:天才观察家,开普勒:真理超出期望,投影展示以下问题:师:1. 古人认为天体做什么运动 ?生:古人把天体的运动看得十分神圣,他们认为天体的运动不同于地面物体的运动,天体做的是最完美、最和谐的匀逮圆周运动. 师:2.开普勒认为行星做什么样的运动 ? 他是怎样得出这一结论的 ?生:开普勒认为行星做椭圆运动.他发现假设行星傲匀逮圆周运动,计算所得的数据与观测数据不符,只有认为行星做椭圆运动,才能解释这一差别.师:3.开普勒行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律 ? 具体表述是什么 ?生:开普勒行星运动定律从行星运动轨道,行墨运动的线速度变化,轨道与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律.具体表述为:第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上.师:这一定律说明了行星运动轨迹的形状,不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗 ?生:不同.第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积.教师 :如图所示,行星沿着椭圆轨道运行,太阳位于椭圆的一个焦点上.如果时间间隔相等,即 t 2-t 1=t4-t 3,那么面积 A=面积 B .由此可见, 行星在远日点 a 的速率最小,在近日点 b 的速率最大.开普勒第三定律:3.所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.由于行星的椭圆轨道都跟圆近似,在近似计算中,可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动,在这种情况下,若用 R 代表轨道半径, T 代表公转周期,开普勒第三定律可以用下面的公式表示:比值 k 是一个与行星无关的恒量.只与太阳有关。
高中物理必修二第六章万有引力与航天教案-(20229)
授课班级：6.1 行星的运动三维教学目标1、知识与技能（1）知道地心说和日心说的基本内容；（2）知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；（3）知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关；（4）理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。
2、过程与方法：过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。
3、情感、态度与价值观（1）澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。
（2）感悟科学是人类进步不竭的动力。
教学重点：理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。
学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。
教学难点：对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识。
教学方法：探究、讲授、讨论、练习教具准备：教学过程：第一节行星的运动（一）新课导入多媒体演示：天体运动的图片浏览。
（二）新课教学1、“地心说”和“日心说”之争2、开普勒行星运动定律运第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗？（不同）第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，如果时间间隔相等，即 t2t1=t4t3，那么面积 A=面积 B。
由此可见，行星在远日点 a 的速率最小，在近日点 b 的速率最大。
计划课时：授课备注（教学班级的授课具体时间、教师自由调整内容、课堂教学记录等。
）第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。
2019最新人教版必修二第六章《万有引力与航天》单元教案1
2019最新人教版必修二第六章《万有引力与航天》单元教案1 班级： 姓名：第六章 万有引力与航天课型：复习课(3)．开普勒第三定律:【例题1】有关开普勒关于行星运动的描述,下列说法中正确的是( )A.所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上B.所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆心上C.所有的行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等D.不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的〖练习1〗某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1／3,则此卫星运行的周期大约是( )A.1～4天B.4～8天C.8～16天D.16～20天二、万有引力定律的理解：(1)．内容：(2)．表达式：(2)．适用条件：【例题2】两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起,它们之间的万有引力为F ,若两半径为小铁球半径2倍的实心大铁球紧靠在一起,则它们之间的万有引力为（ ） A ．2F B ．4F C ．8F D ．16F 〖练习2〗两个质量均为M 的球体,其连线的垂直平分线为MN,O 为两球体连线的中点,如图：一个质量为m 的物体从O 点沿OM 方向运动,则它受到的万有引力大小变化情况是：（ ）A ．一直增大B ．一直减小C ．先减小后增大D ．先增大后减小〖练习2′〗设想人类开发月球,不断把月球上的矿藏搬运到地球上,假定经过长期开采后,地球仍可看作均匀球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动,则与开采前相比（ ）A ．地球与月球间的万有引力将变大B ．地球与月球间的万有引力将变小C ．月球绕地球运动的周期将变长D ．月球绕地球运动的周期将变短三、用万有引力判断v 、ω、T 、a 与r 的关系:（1）由 得：g = （2）由 得：v =（3）由 得：ω= （4）由 得：T=【例题3】火星有两颗卫星,分别是火卫一和火卫二,它们的轨道近似为圆,已知火卫一的周期为7小时39分,火卫二的周期为30小时18分,则两颗卫星相比（ ）A ．火卫一距火星表面近B ．火卫二的角速度大C ．火卫一的运动速度大D ．火卫二的向心加速度大 〖练习3〗如图：a 、b 、c 是地球大气层外圆形轨道上运动的三颗卫星,a 和b的质量相等且小于c 的质量,则（ ）A ．b 所需向心力最小B ．b 、c 的周期相同,且大于a 的周期C ．b 、c 的向心加速度大小相等,且大于a 的向心加速度D ．b 、c 的线速度大小相等,且小于a 的线速度〖练习3′〗地球半径为R ,地面重力加速度为g ,一卫星做匀速圆周运动,距地面高度是R ,则该卫星的（ ）A ．线速度为22gRB ．角速度为R g 8C ．加速度为2gD ．周期为gR 22π 四、测中心天体的质量及密度:（1）忽略中心天体的自转：由 得：M=由 及M 的表达式得：ρ=（2）天体运行：由 = 得：M= （提示：向心力表达式用含T 的表示）由 及M 的表达式得：（近地表测量R =r ）【例题4】已知引力常量G 和下列某几组算出地球的质量,这几组数据是 （ ）A ．地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离B ．月球绕地球运行的周期及月球离地心的距离C ．人造卫星在地面附近绕行的速度及运行周期D ．忽略自转,已知地球的半径及重力加速度〖练习4〗地球表面的平均重力加速度为g ,地球半径为R ,万有引力常量为G ,则可以用下列哪一式来估算地球的平均密度（ ）A ．GR g π43B ．243GR g πC ．RG gD ．GR g 2 〖练习4′〗一艘宇宙飞船沿着围绕未知天体表面的圆形轨道飞行,航天员只用一块秒表能测量出的物理量是（ ）A ．飞船的线速度B ．飞船的角速度C ．未知天体的质量D ．未知天体的密度〖练习4″〗一飞行探测器在半径为R 的某天体上空离该天体表面高为h 的圆形轨道上绕天体飞行,环绕n 周飞行时间为t ,求：该天体的质量及平均密度。
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第六章万有引力与航天
单元教学目标
知识与技能
1.能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式；
2.了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式；
3.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；
4.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；了解万有引力定律在天文学上有重要应用。
5.了解人造卫星的有关知识；知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
6.知道牛顿运动定律的适用范围；了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用；
过程与方法：
1.通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。
通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性；
2.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；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；培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。
3.通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。
情感、态度与价值观
1.澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。
2.感悟科学是人类进步不竭的动力。
感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘。
培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质；体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。
3.通过介绍我国在卫星发射方面的情况．激发学生的爱国热情；感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观。
通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。
教学重点：
1.理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。
学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。
2.根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，记住推导出的引力公式。
3.地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算。
4第一宇宙速度的推导。
5牛顿运动定律的适用范围。
教学难点：
1.对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识。
2.太阳与行星间的引力公式的推导过程，根据已有条件求中心天体的质量。
运行速率与轨道半径之间的关系。
3.高速运动的物体，速度和质量之间的关系。
单元课时安排
6.1行星的运动1课时
6.2太阳与行星间的引力1课时
6.3万有引力定律2课时
6.4万有引力的成就2课时
6.5宇宙航行2课时
6.6经典力学的局限性1课时
学情分析：。