2019-2020年人教版必修二6.4《萬有引力理論的成就》WORD教案3.doc
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2019-2020年人教版必修二6.4《萬有引力理論的成就》WORD教案3 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 了解萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用 2. 會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量和密度 3. 掌握綜合運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動學(xué)知識分析具體問題的方法 能力目標(biāo) 通過求解太陽.地球的質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的運(yùn)用能力 德育目標(biāo) 通過介紹用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)未知天體的過程,使學(xué)生懂得理論來源于實踐,反過來又可以指導(dǎo)實踐的辨證唯物主義觀點 【自主學(xué)習(xí)】 一.天體質(zhì)量的估算 對一個物體的物理特性進(jìn)行測量的方法主要有兩種:直接測量和間接測量。而直接測量往往很困難,無法測出結(jié)果,所以間接測量就成為一種非常有用的方法,但間接測量需要科學(xué)的方法和科學(xué)理論作為依據(jù)。 求天體質(zhì)量的方法主要有兩種:一種方法是根據(jù)重力加速度求天體質(zhì)量,即引力=重力mg=GMm/R2; 另一種方法是根據(jù)天體的圓周運(yùn)動,即其向心力由萬有引力提供, 1.某行星的一顆小衛(wèi)星在半徑為r的圓軌道上繞行星運(yùn)行,運(yùn)行的周期是T。已知引力常量為G,這個行星的質(zhì)量M=__ 2. 已知地球表面的重力加速度為g,引力常量為G,地球半徑為R,則地球質(zhì)量M=__ 二.發(fā)現(xiàn)未知天體 關(guān)于萬有引力定律應(yīng)用于天文學(xué)研究上的事實,下列說法中正確的是( ) A.天王星.海王星和冥王星都是運(yùn)用萬有引力定律,經(jīng)過大量計算以后發(fā)現(xiàn)的 B.在18世紀(jì)已發(fā)現(xiàn)的7個行星中,人們發(fā)現(xiàn)第七個行星天王星的運(yùn)動軌道總是根據(jù)萬有引力定律計算出來的理論軌道有較大的偏差,于是有人推測在天王星軌道外還有一個行星,是它的存在引起上述偏差. C.海王星是運(yùn)用萬有引力定律,經(jīng)過大量計算以后發(fā)現(xiàn)的 D. 冥王星是英國的亞當(dāng)斯和法國的勒維列運(yùn)用萬有引力定律,經(jīng)過大量計算以后發(fā)現(xiàn)的 【典型例題】 解決天體運(yùn)動問題的基本思路 很多天體運(yùn)動都可以近似地看成圓周運(yùn)動,其向心力由萬有引力提供 [例1] 已知太陽光從太陽射到地球需時間500s,地球公轉(zhuǎn)軌道可近似看成圓軌道,地球半徑為6400km,試計算太陽質(zhì)量M與地球質(zhì)量m之比? 跟蹤練習(xí) 所有行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)其軌道半徑的立方和運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方的比值即r3/T2=k,那么k的大小決定于( ) A.只與行星質(zhì)量有關(guān) B.只與恒星質(zhì)量有關(guān) C.與行星及恒星的質(zhì)量都有關(guān) D.與恒星質(zhì)量及行星的速率有關(guān) 地球表面物體的重力近似等于物體受到地球的引力 [例2] 某物體在地面上受到的重力為160N,將它放置在衛(wèi)星中,在衛(wèi)星以a=1/2 g隨火箭向上加速度上升的過程中,當(dāng)物體與衛(wèi)星中的支持物的相互擠壓力為90N時,求此時衛(wèi)星距地球表面有多遠(yuǎn)? (地球半徑R=6.4103km,g=10m/s2) 估算天體的密度 [例3]一艘宇宙飛船飛近某一個不知名的行星,并進(jìn)入靠近該行星表面的圓形軌道,宇航員進(jìn)行預(yù)定的考察工作,宇航員能不能僅用一只表通過測定時間來測定該行星的密度? 說明理由及推導(dǎo)過程. 雙星問題 [例4]兩個星球組成雙星,它們在相互之間的萬有引力作用下,繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運(yùn)動,現(xiàn)測得兩星中心距離為R,其運(yùn)動周期為T,求兩星的總質(zhì)量? 答案 自主學(xué)習(xí) 1 M=4π2r3/GT2 2 M=gR2/G BC 例1 3105 B 例2 1.92km 例3 ρ=3π/GT2 例4 4π2r3/GT2 【能力訓(xùn)練】 一、選擇題 1.設(shè)在地球上和在x天體上,以相同的初速度豎直上拋一物體,物體上升的最大高度比為K(均不計阻力),且已知地球和x天體的半徑比也為K,則地球質(zhì)量與x天體的質(zhì)量比為( ) A.1 B.K C.K2 D.1/K 2.(1988年全國高考)設(shè)地球表面重力加速度為g0,物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處,由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g,則g/g0為( ) ?。粒? B.1/9 C.1/4 D.1/16 3.對于萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F=,下列說法正確的是( ) ?。粒街蠫為引力常數(shù),是人為規(guī)定的 ?。拢畆趨近于零時,萬有引力趨于無窮大 C.m1、m2之間的萬有引力總是大小相等,與m1、m2的質(zhì)量是否相等無關(guān) D.m1、m2之間的萬有引力總是大小相等方向相反,是一對平衡力 4.地球的半徑為R,地球表面處物體所受的重力為mg,近似等于物體所受的萬有引力.關(guān)于物體在下列位置所受萬有引力大小的說法中,正確的是( ) ?。粒x地面高度R處為4mg ?。拢x地面高度R處為mg/2 ?。茫x地面高度-3R處為mg/3 ?。模x地心R/2處為4mg 5.物體在月球表面的重力加速度是在地球表面的重力加速度的1/6,這說明了( ) A.地球的半徑是月球半徑的6倍 B.地球的質(zhì)量是月球質(zhì)量的6倍 C.月球吸引地球的力是地球吸引月球的力的1/6 D.物體在月球表面的重力是其在地球表面的重力的1/6 6.關(guān)于天體的運(yùn)動,下列敘述正確的是( ) A.地球是靜止的,是宇宙的中心 B.太陽是宇宙的中心 C.地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動 D.九大行星都繞太陽運(yùn)動,其軌道是橢圓 7.太陽表面半徑為R’,平均密度為ρ ′,地球表面半徑和平均密度分別為R和ρ ,地球表面附近的重力加速度為g0 ,則太陽表面附近的重力加速度g′( ) A. B.r r g0 C.g0 D.g0 8.假設(shè)火星和地球都是球體,火星質(zhì)量M火和地球質(zhì)量M地之比為M火/M地=p,火星半徑R火和地球半徑R地之比為R火/R地=q,那么火星表面處的重力加速度g火和地球表面處的重力加速度g地之比g火/g地等于( ) A.p/q2 B.pq2 C.p/q D.pq 二、非選擇題 9.已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,萬有引力恒量為G,用以上各量表示地球質(zhì)量M=________. 10.已知地球半徑約為6.4106 m,又知月球繞地球的運(yùn)動可近似看做圓周運(yùn)動,則可估算出月球到地心的距離為________m.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 11.火星的半徑是地球半徑的一半,火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9,那么地球表面質(zhì)量為50 kg的物體受到地球的吸引力約是火星表面同質(zhì)量的物體受到火星吸引力的______倍. 12.假如地球自轉(zhuǎn)速度達(dá)到使赤道上的物體“飄”起來(即完全失重),那么地球上一天等于多少小時?(地球半徑取6.4106 m) 13.飛船以a=g/2的加速度勻加速上升,由于超重現(xiàn)象,用彈簧秤測得質(zhì)量為10 kg的物體重量為75 N.由此可知,飛船所處位置距地面高度為多大?(地球半徑為6400 km, g=10 m/s2) 14.兩顆靠得很近的恒星,必須各以一定的速率繞它們連線上某一點轉(zhuǎn)動,才不至于由于萬有引力的作用而將它們吸引到一起.已知這兩顆恒星的質(zhì)量為m1、m2,相距L,求這兩顆恒星的轉(zhuǎn)動周期. 【學(xué)后反思】 _____________________________________________________________________________________________________________________________________。 參考答案 一、選擇題 1.解析:mg=G,g=GH=,g= 兩式聯(lián)立求解得:M∶M′=K∶1 答案:B 2.解析:本題考查萬有引力定律的簡單應(yīng)用.地球表面處的重力加速度和在離地心高4R處的加速度均由地球?qū)ξ矬w的萬有引力產(chǎn)生,所以有 F=G=mg, 答案:D 3.C 4解析:F=mg=G,F(xiàn)′=mg′=G,F(xiàn)′=F=mg.故C選項正確. 答案:C 5.D 6.D 7.解析:mg0=G,g0=G=Gp R3r /R2,g0=p Gr R.同理可得g′=p Gr ′R′.故g′=g0,則C選項正確. 答案:C 8.解析:由G=mg,得g= 所以,=()2=P/q2 答案:A 二、非選擇題 9.解析:地球表面上物體重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力,即mg=G 所以 M= 答案: 10.解析:地球?qū)υ虑虻娜f有引力提供月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)所需的向心力,月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期為27天,即 G=mr ① T=27243600 s G=m′g ② 由①、②兩式可得 r===4108 m 答案:4108 11.解析:物體受地球的吸引力為 F=G ① 物體受火星的吸引力為 F′=G ② 兩式相除得 答案: 12.解析:由萬有引力提供向心力,則 G=mg=mw 2R=mR 所以T=2p =2p ?。?p s ?。?6p 102 s=h=1.396 h=1.4 h 答案:1.4 h 13.解析:該題應(yīng)用第二定律和萬有引力的知識來求解,設(shè)物體所在位置高度為h,重力加速度為g′,物體在地球表面重力加速度為g,則 F-mg′=ma ① g′=G ② g=G ③ 由①式得: g′=-a=-= 由②、③得: 所以h=R=6400 km. 答案:6400 km 14.解析:由萬有引力定律和向心力公式來求即可.m1、m2做勻速圓周運(yùn)動的半徑分別為R1、R2,它們的向心力是由它們之間的萬有引力提供,所以 G=m1R1 ① G=m2R2 ② R1+R2=L ③ 由①②③得: ,得:R1=L 代入①式 T2= 所以:T=2p 答案:2p- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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