广东省揭阳市高中物理第六章万有引力与航天6.4万有引力定律得理论成就（1）教案新人教版必修2

6.4万有引力理论的成就(1)
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重要应用。
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、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、培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。
（三）情感、态度与价值观
1、体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，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。
重点
难点
重点：万有引力定律和圆周运动知识在天体运动中的应用
难点：用已知条件求中心天体的质量
教具
准备
多媒体
课时
安排
1课时
教学过程与教学内容
教学方法、教学手段与学法、学情
引入：天体之间的作用力主要是万有引力，万有引力常量一经测出，使万有引力定律有了其实际的意义
一、测量天体的质量
1、称量地球质量
物体m在纬度为θ的位置，万有引力指向地心，分解为两个分力：m随地球自转围绕地轴运动的向心力和重力 。
通常情况下，只有赤道和两极的重力才严格指向地心。但因为地球自转的并不快，所以向心力是一个很小的值。在运算要求不是很准确的条件下，我们可以粗略的让万有引力等于重力。
即：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。
例：设地面附近的重力加速度g=9.8m/，地球半径R =6.4×10m，引力常量，试估算地球的质量。
解：
kg
【总结】：已知某一行星表面物体自由下落的加速度及行星的半径，可以计算行星的质量，黄金代换公式-----。
利用行星估算中心天体的质量
例： 为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径，地球质量，日地中心距离，地球表面处的重力加速度，1年约为，试估算目前太阳的质量M（保留一位有效数字，引力常量未知）
分析：根据太阳对地球的引力提供地球绕太阳做圆周运动的向心力列出相关方程，再根据地球表面重力等于万有引力列出方程联立求解。
解答：设T为地球绕太阳运动的周期，则由万有引力定律和动力学知识得

对地球表面物体又有
两式联立得
代入数据得
【总结】：计算天体质量的思路方法：将天体的运动近似看成匀速圆周运动，其所需的向心力都来自于万有引力，然后结合向心力公式，根据题中所给的出的条件，选择适当的形式进行分析和求解。（行星轨道半径r，公转周期T）
3、计算天体质量
1、地球表面，不考虑（忽略）地球自转的影响，物体的重力近似等于重力
地球质量：
2、建立模型求中心天体质量
围绕天体做圆周运动的向心力为中心天体对围绕天体的万有引力，通过围绕天体的运动半径和周期求中心天体的质量。
中心天体质量 ：
二、发现未知天体
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---海王星的轨道，进而在计算的位置观察新的行星。
天王星的发现，海王星和冥王星的发现，以及对哈雷彗星回归的语言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。
引导学生认识重力和万有引力的关系
引导学生思考计算
积极应用已学知识解决问题
充分调动学生的自主学习性，激发学生对科学的热爱
总结方法
板
书
6.4 万有引力理论的成
1、称量地球质量
2、计算天体的质量：
计算太阳的质量
4.发现未知天体
教学
反思
在课堂上，学生在问题的引领下自主学习课本内容，按照“称量地球的质量”太阳的质量”这条思路，总结出求天体质量的两种方法，然后自己解决例题，由具体条件来寻找解决问题的正确方法，在学生体会的基础上的针对存在的一些问题来进行重点强调讲解，以引起学生的足够重视。