1、文檔從互聯(lián)網(wǎng)中收集，已重新修正排版 格支持編輯，如有幫助歡迎載支持。萬引理的就三目知識與技能1了解地球表面物體的萬有引兩個分力的大小關(guān)系，計算地球質(zhì)量；2行星繞恒星運動、衛(wèi)星的運的共同點：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運動的向心 力，會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量；3了解萬有引力定律在天文學有重要應用。過程與方法1培養(yǎng)學生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到物的主要因素和次要因素的一般過程和方法；2培養(yǎng)學生根據(jù)事件的之間相性采取類比方法分析新問題的能力與方法；3培養(yǎng)學生歸納總結(jié)建立模型能力與方法。情感態(tài)度與價值觀1培養(yǎng)學生認真嚴禁的科學態(tài)和大膽探究的心理品質(zhì)；2體會物理學規(guī)律的簡潔性和適性，領(lǐng)略物理學的優(yōu)美。教重1地

2、球質(zhì)量的計算、太陽等中天體質(zhì)量的計算。2通過數(shù)據(jù)分析、類比思維、納總結(jié)建立模型來加深理解。教難根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。教方教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。教準多媒體課件教過新課導入天體之間的作用力主要是萬有引力力常量的測出使萬有引力定律有了實際意義有引力定律對天文學的發(fā)展起了很大的推動作用示天體運動的規(guī)律這節(jié)課我們將舉 例來學習萬有引力定律在天文學上的應用。新課教學一 “科真迷”1word 格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。文檔從互聯(lián)網(wǎng)中收集，已重新修正排版 格支持編輯，如有幫助歡迎載支持。地球的質(zhì)量是多少？這不可能用天平稱量，但是可以通過萬有引力定律來“稱量

3、若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上質(zhì)量為 m 的物體所受的重力 mg 等于地球?qū)ξ矬w的引力，即 2式中 是球的質(zhì)量，R 是球的半徑，也就是物體到地心的距離。由此得到 GM（金代換式）G2地面的重力加速度 g 和球半徑 R 在卡迪許之前就已知道，一旦測得引力常量G，就 可以算出地球的質(zhì)量 ?？ㄎ牡显S把他自己的實驗說成是“稱量地球的重量無道理 的。在實驗室里測量幾個鉛球之間的作用力以稱量地球能不說是一個科學奇跡。 難怪一位外行人、著名文學家馬克溫滿懷激情地說真是迷人。根據(jù)零星的事實， 增添一點猜想，竟能贏得那么多收獲二計天的量1中心天體質(zhì)量計算的公式應用萬有引力定律還可以計算太陽等中心天體的質(zhì)量考這個

4、問題的出發(fā)點是星 或衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動的向心力是由它們之間的萬有引力提供的以列出 方程，從中解出中心天體的質(zhì)量。設(shè) M 是太陽的質(zhì)量m 是某個行星的質(zhì)量r 是星與太陽 之間的距離 是星公轉(zhuǎn)的角速度。Fmv根據(jù)萬有引力提供行星繞太陽運動的向心力，有：MF Mmr 2ma rm rmr4T r行星的質(zhì)量 m 在方兩側(cè)被消去只能求出中心天體的質(zhì)量將有引力和右側(cè)向心加度的不同表達式聯(lián)立到中 心天體質(zhì)量的計算公式為Mr 2 aGr G2 2GrGT 23r2 vG測出行星的公轉(zhuǎn)周期 和與太陽的距離 r 等，可以算出太陽的質(zhì)量。根據(jù)已知條件的不同選不的計算公式來計算中心天體的質(zhì)量同個中心天 體，

5、M 是一個定值。所以2word 格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。文檔從互聯(lián)網(wǎng)中收集，已重新修正排版 格支持編輯，如有幫助歡迎載支持。rT32GM2即在開普勒第三定律中，k 是中心天體質(zhì)量 M 決定的常量。同樣的道理果知衛(wèi)星繞行運動的周期和衛(wèi)星與行星之間的距離可以算出行 星的質(zhì)量。目前，觀測人造衛(wèi)星的運動，是測量地球質(zhì)量的重要方法之一?！菊n堂練習】地球質(zhì)量的計算已知月球到地球的球心距離為 m，月亮繞地球運行的周為 30 天，地球的 質(zhì)量。解：月球繞地球運行的向心力，由月地間的萬有引力提供，即有：F Gr 2mr ()得： M地4r4 2 10 )3 6.67 10 (30 kg5.89 10

6、kg太陽質(zhì)量和地球質(zhì)量的數(shù)量級希望同學們能記住，在今后判斷有關(guān)問題時可使用。 2天體平均密度的計算利用環(huán)繞中心天體表面運行的行星或衛(wèi)星，可以計算中心天體的平均密度。設(shè)中心天體的半徑為 R，平均密度為，中心天體表面的重力加速度為 g行星或衛(wèi)星的質(zhì)量為 ，軌道半徑為 r，線速度為 ，角速度為 ， 為行或衛(wèi)星的周期。當行星或衛(wèi)星環(huán)繞中心天體表面運行時，軌道半徑 近似認與中心天體的半徑 R 相等。根據(jù) 萬有引力提供向心力有mFvrFG(4 /3) R 2ma m 2RmR (2T)2由上式可得中心天體平均密度的計算公式為3RG gRG3v 2G3 2G 2vRG由上式還可得到一個有用的結(jié)論：對環(huán)繞任何

7、中心天體表面的行星或衛(wèi)星，有 2是一個普適常量。3星球表面附近的重力加速度（1）重力及重力加速度與緯度關(guān)系由于地球的自轉(zhuǎn)面物體將地球一起做勻速圓周運動球?qū)Φ孛嫖矬w的萬有引力 F 的一分力 F 提供物體做圓周運動的向心力一分力表F3word 格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。Fmg文檔從互聯(lián)網(wǎng)中收集，已重新修正排版 格支持編輯，如有幫助歡迎載支持。為物體的重力 。所以除赤道和兩極外，物體的重力并不嚴格向地球的球心。同一物體的重力在赤道位置最小兩處大導赤道位置的重力加速度最小緯度位置的增加 而逐漸增大，兩極處最大。在兩極位置： G 1在赤道位置： G 2R 2 2 （2）重力加速度與高度的關(guān)系設(shè)

8、中心天體的質(zhì)量為 ，半徑為 R。距星體表面高度為 h 處一質(zhì)量為 m 的體物體 在該處的重力等于星體對它的萬有引力，該處的重力加速度為 g，則F Mm ( R mrGM ( )2當 0物體在星球表面時， g GMR 。由此可知物體在地球表面處的力加速度方面與緯度位置有關(guān)另方面還與高 度有關(guān)。三發(fā)未天到了 18 世人們已經(jīng)知道太系有 7 顆行星中 1781 發(fā)現(xiàn)的第七個行星天 王星的運動軌道有些“古怪據(jù)萬有引力定律計算出來的軌道與實際觀測的結(jié)果總有一 些偏差有人據(jù)此認為萬有引力律的準確性有問題另一些人則推測在王星軌道外 面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星，它對天王星的吸引使其軌道產(chǎn)生了偏離。到底誰是誰非呢？

9、有人問李政道教授在他做學生剛接觸物理學什么東西給他的印象最深？他毫 不遲疑地回答，是物理學法則的普適性深深地打動了他。物理學基本規(guī)律的簡潔性和普適性人充分領(lǐng)略了它的優(yōu)美激勵著一代又一代科學 家以無限熱情獻身于對科學規(guī)律的探索。英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文愛好者勒維耶相信未知行星的存在 根據(jù)天王星的觀測資料自獨地利用萬有引力定律計算出這顆“新”行星的軌道 年 9 月 23 日晚德國的伽勒在勒維耶預言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星們其筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星來這顆行星命名為王星。用類似的方法，人們又發(fā)現(xiàn)了太陽系外的其它天體。 17054word 格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。文檔從互聯(lián)網(wǎng)中收集

10、，已重新修正排版 格支持編輯，如有幫助歡迎載支持。年英國天文學家哈雷根據(jù)萬有引力定律計算了一顆著名彗星的軌道并正確預言了它的回歸。 海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星按回歸最確立了萬有引力定律的地位也成為科學史上的美談。諾貝爾物理學獎獲得者，物理學家馮勞厄說有任何東西像牛頓引力理 論對行星軌道的計算那樣如此有力地樹立起人們對年輕的物理學的尊敬此后這門 自然科學成了巨大的精神王國”海王星的軌道之外殘存著太陽系形成初期遺留的物質(zhì) 100 年來們這里發(fā)現(xiàn)了 冥王星、卡戎等幾個較大的天體。但是，距離遙遠，太陽的光芒到達那里已經(jīng)太微弱了，從 地球上很難看出究竟盡管如此暗寒冷的太陽系邊緣依然牽動著人們的心搜尋工作從

11、來沒有停止過。小結(jié)這節(jié)課我們主要掌握的知識點是萬有引力定律在天文學中的應用時通常根據(jù)萬有引力提供向心力、地面（或某星球表面的重力等于萬有引力來建立關(guān)系式通過本節(jié)的學習們方面應用了萬有力一面了解了萬有引力定律在天文學中具有的重要 意義。天體運動問題有行星或衛(wèi)星繞著中心天體作勻速圓周運動行星繞恒星與衛(wèi)星繞行星兩種類型。基本思路是根據(jù)行星（或衛(wèi)星）運動的情況，求出行星（或衛(wèi)星）的向心加速度，而向心力是由萬有引力提供的，這樣，列出方程即可求得中心天體（太陽或行星）的質(zhì)量。由此可知算中心天體質(zhì)量的思路只有一條：萬有引力提供向心力合向心力公式 計算。布置作業(yè)教材第 40 頁“問題與練習”板設(shè)：4萬有引力理

12、論的成就一、 “科真是迷人” 2G二、計算天體的質(zhì)量1中心天體質(zhì)量計算的公式設(shè) 是陽的質(zhì)量 是個行星的質(zhì)量 是星與太陽之間的距離 是行星公轉(zhuǎn)5word 格式支持編輯，如有幫助歡迎下載支持。2文檔從互聯(lián)網(wǎng)中收集，已重新修正排版 格支持編輯，如有幫助歡迎載支持。2的角速度。根據(jù)萬有引力提供行星繞太陽運動的向心力，有：FmvF Mmr 2mamrm rmr4T MMr 2 aGr G2 2Gr 3 GT 2r 2 vGr2天體平均密度的計算設(shè)中心天體的半徑為 R，平均密為 ，中心天體表面的重力加速度為 g行星或衛(wèi)星的質(zhì)量為 ，軌道半徑為 r，線速度為 ，角速度為 ， 為行或衛(wèi)星的周期。當行星或衛(wèi)星環(huán)繞中心天體表面運行時，軌道半徑 近似認與中心天體的半徑 R 相等。根據(jù) 萬有引力提供向心力有mFvrFG(4 /3) R 2ma m 2RmR (2T)2由上式可得中心天體平均密度的計算公式為3 g 3 2 3 2 RG RG 2 G 4 2vRG 2是一個普適常量。F3星