7.3万有引力理论的成就的教案

7.3万有引力理论的成就的教案 【教学目标】 一、教学目标 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。 二、核心素养 物理观念：建立天体运动模型的物理观念，培养学生的时空观念、和相互作用观念。 科学思维：通过学习培养学生善于观察、善于思考，善于动手的能力。 科学探究：探究重力与地球自转之间的关系。 科学态度与责任：培养学生认真严谨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。 【教学重难点】 教学重点 　　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。 教学难点 　　根据已有条件求中心天体的质量。 　　教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 【新课导入】 在初中，我们已经知道物体的质量可以用天平来测量，生活中物体的质量常用电子秤或台秤来称量。对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？ 【教师提出问题】有了万有引力定律，我们就能“称量”地球的质量！ “称量”地球的质量时，我们应选择哪个物体作为研究对象？运用哪些物理规律？需要忽略的次要因素是什么？ 学生观察图片思考讨论 设计意图: 通过生活中常见知识，激发学生的学习兴趣，引出本节课题 【新课讲解】 “称量”地球的质量 1.利用地面上物体的重力加速度计算地球的质量： 应用万有引力定律,可以计算地球的质量。如不考虑地球自转的影响，地面上物体的重力可认为等于地球对物体的万有引力，具体如下： 设M为地球的质量,R是地球的半径，m是地球表面物体的质量, g是地球表面的重力加速度，则根据万有引力定律有 GmM/R2=mg 由此可以解出 M=gR2/G 已知g和R,就可以算出地球质量M的大小.例如: 地球半径R=6.37×106m, 表面的重力加速度g=9.8m/s2, 所以地球的质量约为: M=5.96×1024kg. 2.利用行星、卫星的圆周运动计算太阳或行星的质量: 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为: M=5.96×1024kg 3.海王星、冥王星的发现: ⑴指导学生阅读课本“发现未知天体”。 ⑵多媒体投影海王星、冥王星图片。 ⑶总结：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所起到的重要作用. 计算天体的质量 教师活动：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 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 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、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. 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，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 ... ...