高一物理必修2《万有引力理论的成就》优秀教案.pdfVIP

高一物理必修2《万有引力理论的成就》优秀教案

高一物理必修2《万有引力理论的成就》优秀教案

高一物理必修2《万有引力理论的成就》优秀教案

[学习目标]

1.了解万有引力定律的伟大成就，能测量天体的质量及预测未知天体等

2.熟练掌握应用万有引力定律测天体质量的思路和方法。

3.体会万有引力定律在天文学史上取得的巨大成功，激发学科学习激情和探

索精神。

[学习重难点]

1.重点：测天体的质量的思路和方法

2.难点：物体的重力和万有引力的区别和联系。

[学习方法]

自主学习、合作交流、讲授法、练习法等。

[课时安排]1课时

[学习过程]

一、导入新课：

万有引力定律发现后，尤其是卡文迪许测出引力常量后，立即凸显出定律的实用

价值，能利用万有引力定律测天体的质量，科学性的去预测未知的天体！这不仅进一

步证明了万有引力定律的正确性，而且确立了万有引力定律在科学史上的地位，有力

地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。二、多媒体展示问题，学生带着问题学习教材，

交流讨论。

1.说一说物体的重力和万有引力的区别和联系

2.写出应用万有引力定律测天体质量的思路和方法。

3.简述“笔尖下发现的行星”的天文学史事，该史事说明了什么？

三、师生互动参与上述问题的学习与讨论

1.学生互动学习交流发言。

2.教师指导、帮助学生进一步学习总结（结合课件展示）。

（1）万有引力和物体的重力

地球表面附近的物体随地球的自转而做匀速圆周运动，受力分析如图（1）

1）在两极点:

2）除两极点外：万有引力的一个分力提供向心力，

另外一个分力就是物体受到的重力，由于提供

向心力的力很小（即使在赤道上），物体的重力

的数值和万有引力相差很小。

3）在赤道处：，

显然，地球表面附近随纬度的增加，重力加速度值略微增大。若忽略地球自转的

影响，物体受到的万有引力约为物体在该处受到的重力，不予考虑二者的差别。

物体在距离地心距离为r（rR）处的加速度为ar:

则:

若忽略地球自转的影响，物体在距离地心距离为r处的重力加速度为gr:

则:

（2）“科学真是迷人”巧测地球的质量

若不考虑地球自转的影响：，则:

地面的重力加速度g和地球半径R在卡文迪许之前就已知道，卡文迪许测出了引

力常量G，就可以算出地球的质量M。这在当时看来就是一个科学奇迹。难怪著名文

学家马克·吐温满怀激情地说：“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜想，竟

能赢得那么多收获！”

（3）计算天体的质量

1）计算太阳的质量

核心思路方法:万有引力提供行星做匀速圆周运动的向心力。

对行星由牛顿第二定律得：可得：

2）计算其他中心天体的质量：

核心思路方法:万有引力提供小星体绕中心天体做匀速圆周运动的向心力。

对小星体由牛顿第二定律得：

思考与讨论：如何进一步测中心天体的密度？

中心天体的体积:，中心天体的密度：

联立以上各式得:。

若，则：这是很重要的一个结论。

（4）发现未知天体：

1）笔尖下发现海王星

1781年人们发现矛盾亚当斯和勒维耶计算并预言伽勒发现证实

2）哈雷彗星的“按时回归”

1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了一颗著名彗星的轨道并正确

预言了它的回归。

3）海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”不仅进一步证实了万有引力定律的正

确性，同时也确立了万有引力定律在科学史上的地位，也成为科学史上的美谈。科学

定律的可预测性体现的淋漓尽致！

四、随堂练习：

例1:开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统（如地月

系统）都成立。经测定月地距离为3.84×108m，月球绕地球运动的周期为2.36×106S，

试计算地球的质量M地。（G=6.67×10-11Nm2/kg2，结果保留一位有效数字）

例2:2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大

型黑洞，命名为MC