萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)
　　1、使學(xué)生能應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決天體問(wèn)題：
　　2、通過(guò)萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運(yùn)行的速度等；
　　3、通過(guò)應(yīng)用萬(wàn)有引力定律使學(xué)生能在頭腦中建立一個(gè)清晰的解決天體問(wèn)題的圖景：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是兩行星間的萬(wàn)有引力提供的。

能力目標(biāo)
　　1、通過(guò)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用使學(xué)生能熟練的掌握萬(wàn)有引力定律；

情感目標(biāo)
　　1、通過(guò)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用使學(xué)生感受到自己能應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題——天體運(yùn)動(dòng)。

 

教學(xué)建議

　　應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決天體問(wèn)題主要解決的是：天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運(yùn)行的速度天文學(xué)的初步知識(shí)等。教師在備課時(shí)應(yīng)了解下列問(wèn)題：

　　1、天體表面的重力加速度是由天體的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的．

　　2、地球上物體的重力和地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力的關(guān)系：物體隨地球的自轉(zhuǎn)所需的向心力，是由地球?qū)ξ矬w引力的一個(gè)分力提供的，引力的另一個(gè)分力才是通常所說(shuō)的物體受到的重力．（相關(guān)內(nèi)容可以參考擴(kuò)展資料）

 

萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)重點(diǎn)：萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

教學(xué)難點(diǎn)：地球重力加速度問(wèn)題

教學(xué)方法：討論法

教學(xué)用具：計(jì)算機(jī)

教學(xué)過(guò)程：

一、地球重力加速度

問(wèn)題一：在地球上是赤道的重力加速度大還是兩極的加速度大？

這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生充分討論：

　　1、有的學(xué)生認(rèn)為：地球上的加速度是不變化的．

　　2、有的學(xué)生認(rèn)為：兩極的重力加速度大．

　　3、也有的的學(xué)生認(rèn)為：赤道的重力加速度大．

　　出現(xiàn)以上問(wèn)題是因?yàn)椋簩W(xué)生可能沒(méi)有考慮到地球是橢球形的，也有不記得公式的等．

教師板書并講解：

在質(zhì)量為 、半徑為 的地球表面上，如果忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，質(zhì)量為 的物體的重力加速度 ，可以認(rèn)為是由地球?qū)λ�的萬(wàn)有引力產(chǎn)生的．由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律有：

　　則該天體表面的重力加速度為：

　　由此式可知，地球表面的重力加速度是由地球的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的．而又因?yàn)榈厍蚴菣E球的赤道的半徑大，兩極的半徑小，所以赤道上的重力加速度小，兩極的重力加速度大．也可讓學(xué)生發(fā)揮得：離地球表面的距離越大，重力加速度越�。�

問(wèn)題二：有1kg的物體在北京的重力大還是在上海的重力大？

　　這個(gè)問(wèn)題有學(xué)生回答

問(wèn)題三：

　　1、地球在作什么運(yùn)動(dòng)？人造地球衛(wèi)星在作什么運(yùn)動(dòng)？

　　通過(guò)展示圖片為學(xué)生建立清晰的圖景．

　　2、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是誰(shuí)提供的？

　　回答：地球與衛(wèi)星間的萬(wàn)有引力即由牛頓第二定律得：

　　3、由以上可求出什么？

　�、傩l(wèi)星繞地球的線速度：

　�、谛l(wèi)星繞地球的周期：

　�、坌l(wèi)星繞地球的角速度：

教師可帶領(lǐng)學(xué)生分析上面的公式得：

　　當(dāng)軌道半徑不變時(shí)，則衛(wèi)星的周期不變、衛(wèi)星的線速度不變、衛(wèi)星的角速度也不變．

　　當(dāng)衛(wèi)星的角速度不變時(shí)，則衛(wèi)星的軌道半徑不變．

課堂練習(xí)：

　　1、假設(shè)火星和地球都是球體，火星的質(zhì)量 和地球質(zhì)量 ．之比 ，火星的半徑 和地球半徑 之比 ，那么離火星表面 高處的重力加速度 和離地球表面 高處的重力加速度 ． 之比等于多少?

　　解：因物體的重力來(lái)自萬(wàn)有引力，所以：

　　則該天體表面的重力加速度為：

　　所以：

　　2、若在相距甚遠(yuǎn)的兩顆行星 和 的表面附近，各發(fā)射一顆衛(wèi)星 和 ，測(cè)得衛(wèi)星 繞行星 的周期為 ，衛(wèi)星 繞行星 的周期為 ，求這兩顆行星密度之比 是多大?

　　解：設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為 ，行星質(zhì)量為 ，衛(wèi)星質(zhì)量為 ．

　　由萬(wàn)有引力定律得：



　　解得：

　　所以：

　　3、某星球的質(zhì)量約為地球的的9倍，半徑約為地球的一半，若從地球上高 處平拋一物體，射程為60米，則在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為：

　　A、10米      B、15米       C、90米      D、360米

　　解得：（A）

布置作業(yè)：

 

 

探究活動(dòng)
　　組織學(xué)生收集資料，編寫相關(guān)論文，可以參考下列題目：
　　1、月球有自轉(zhuǎn)嗎？（針對(duì)這一問(wèn)題，學(xué)生會(huì)很容易回答出來(lái)，但是關(guān)于月球的自轉(zhuǎn)情況卻不一定很清楚，教師可以加以引伸，比如月球自轉(zhuǎn)周期，為什么我們看不到月球的另一面？）
　　2、觀察月亮
　　有條件的讓學(xué)生觀察月亮以及星體，收集相關(guān)資料，練習(xí)地理天文知識(shí)編寫小論文．

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