高中物理教案

　　在教學(xué)工作者實際的教學(xué)活動中，總不可避免地需要編寫教案，編寫教案有利于我們弄通教材內(nèi)容，進而選擇科學(xué)、恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。那么教案應(yīng)該怎么寫才合適呢？以下是小編收集整理的高中物理教案，希望對大家有所幫助。

高中物理教案1

　　教學(xué)目標(biāo)

　　知識目標(biāo)

　　1、使學(xué)生能應(yīng)用萬有引力定律解決天體問題：

　　2、通過萬有引力定律計算天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度等;

　　3、通過應(yīng)用萬有引力定律使學(xué)生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景：衛(wèi)星作圓周運動的向心力是兩行星間的萬有引力提供的。

　　能力目標(biāo)

　　1、通過萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用使學(xué)生能熟練的掌握萬有引力定律;

　　情感目標(biāo)

　　1、通過萬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)物理知識解決實際問題——天體運動。

　　教學(xué)建議

　　應(yīng)用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是：天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學(xué)的初步知識等。教師在備課時應(yīng)了解下列問題：

　　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引力的一個分力提供的，引力的另一個分力才是通常所說的物體受到的重力.(相關(guān)內(nèi)容可以參考擴展資料)

　　萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計

　　教學(xué)重點：萬有引力定律的應(yīng)用

　　教學(xué)難點：地球重力加速度問題

　　教學(xué)方法：討論法

　　教學(xué)用具：計算機

　　教學(xué)過程：

　　一、地球重力加速度

　　問題一：在地球上是赤道的重力加速度大還是兩極的加速度大

　　這個問題讓學(xué)生充分討論：

　　1、有的學(xué)生認為：地球上的加速度是不變化的

　　2、有的學(xué)生認為：兩極的重力加速度大.

　　3、也有的的學(xué)生認為：赤道的重力加速度大.

　　出現(xiàn)以上問題是因為：學(xué)生可能沒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，可以認為是由地球?qū)λ�的萬有引力產(chǎn)生的由萬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定的而又因為地球是橢球的赤道的半徑大，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，重力加速度越小.

　　問題二：有1kg的物體在北京的重力大還是在上海的重力大

　　這個問題有學(xué)生回答

　　問題三：

　　1、地球在作什么運動人造地球衛(wèi)星在作什么運動

　　通過展示圖片為學(xué)生建立清晰的圖景.

　　2、作勻速圓周運動的向心力是誰提供的

　　回答：地球與衛(wèi)星間的萬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：

　　②衛(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，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，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：因物體的重力來自萬有引力，所以：

　　則該天體表面的重力加速度為：

　　所以：

　　2、若在相距甚遠的兩顆行星和的表面附近，各發(fā)射一顆衛(wèi)星和，測得衛(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)運動半徑為，行星質(zhì)量為，衛(wèi)星質(zhì)量為.

　　由萬有引力定律得：

　　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

　　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(針對這一問題，學(xué)生會很容易回答出來，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)地理天文知識編寫小論文.

高中物理教案2

　　本節(jié)教材分析

　　這節(jié)課通過對一些天體運動的實例分析，使學(xué)生了解：通常物體之間的萬有引力很小，常常覺察不出來，但在天體運動中，由于天體的質(zhì)量很大，萬有引力將起決定性作用，對天文學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用，其中一個重要的應(yīng)用就是計算天體的質(zhì)量.

　　在講課時，應(yīng)用萬有引力定律有兩條思路要交待清楚.

　　1.把天體（或衛(wèi)星）的運動看成是勻速圓周運動，即F引=F向，用于計算天體（中心體）的質(zhì)量，討論衛(wèi)星的速度、角速度、周期及半徑等問題.

　　2.在地面附近把萬有引力看成物體的重力，即F引=mg.主要用于計算涉及重力加速度的問題.

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1．通過對行星繞恒星的運動及衛(wèi)星繞行星的運動的研究，使學(xué)生初步掌握研究此類問題的基本方法：萬有引力作為物體做圓周運動的向心力。

　　2．使學(xué)生對人造地球衛(wèi)星的發(fā)射、運行等狀況有初步了解，使多數(shù)學(xué)生在頭腦中建立起較正確的圖景。

　　二、重點、難點分析

　　1．天體運動的向心力是由萬有引力提供的，這一思路是本節(jié)課的重點。

　　2．第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，是衛(wèi)星運行的最大速度，它們的統(tǒng)一是本節(jié)課的難點。

　　三、教具

　　自制同步衛(wèi)星模型。

　　四、教學(xué)過程

　　(一)引入新課

　　1．復(fù)習(xí)提問：

　　(1)物體做圓周運動的向心力公式是什么？分別寫出向心力與線速

　　(2)萬有引力定律的內(nèi)容是什么？如何用公式表示？(對學(xué)生的回答予以糾正或肯定。)

　　(3)萬有引力和重力的關(guān)系是什么？重力加速度的決定式是什么？(學(xué)生回答：地球表面物體受到的重力是物體受到地球萬有引力的一個分力，但這個分力的大小基本等于物體受到地球的萬有引力。如不全面，教師予以補充。)

　　2．引課提問：根據(jù)前面我們所學(xué)習(xí)的知識，我們知道了所有物體之間都存在著相互作用的萬有引力，而且這種萬有引力在天體這類質(zhì)量很大的物體之間是非常巨大的。那么為什么這樣巨大的引力沒有把天體拉到一起呢？(可由學(xué)生討論，教師歸納總結(jié)。)

　　因為天體都是運動的，比如恒星附近有一顆行星，它具有一定的速度，根據(jù)牛頓第一定律，如果不受外力，它將做勻速直線運動。現(xiàn)在它受到恒星對它的萬有引力，將偏離原來的運動方向。這樣，它既不能擺脫恒星的控制遠離恒星，也不會被恒星吸引到一起，將圍繞恒星做圓周運動。此時，行星做圓周運動的向心力由恒星對它的萬有引力提供。(教師邊講解，邊畫板圖。)

　　可見萬有引力與天體的運動密切聯(lián)系，我們這節(jié)課就要研究萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。

　　板書：萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用人造衛(wèi)星

　　(二)教學(xué)過程

　　1．研究天體運動的基本方法

　　剛才我們分析了行星的運動，發(fā)現(xiàn)行星繞恒星做圓周運動，此時，恒星對行星的萬有引力是行星做圓周運動的向心力。其實，所有行星繞恒星或衛(wèi)星繞行星的運動都可以基本上看成是勻速圓周運動。這時運動的行星或衛(wèi)星的受力情況也非常簡單：它不可能受到彈力或摩擦力，所受到的力只有一種——萬有引力。萬有引力作為其做圓周運動的向心力。

　　板書：F萬=F向

　　下面我們根據(jù)這一基本方法，研究幾個天文學(xué)的問題。

　　(1)天體質(zhì)量的計算

　　如果我們知道了一個衛(wèi)星繞行星運動的周期，知道了衛(wèi)星運動的軌道半徑，能否求出行星的質(zhì)量呢？根據(jù)研究天體運動的基本方法：萬有引力做向心力，F(xiàn)萬=F向

　　(指副板書)此時知道衛(wèi)星的圓周運動周期，其向心力公式用哪個好呢？

　　等式兩邊都有m，可以約去，說明與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)。我們就可以得

　　(2)衛(wèi)星運行速度的比較

　　下面我們再來看一個問題：某行星有兩顆衛(wèi)星，這兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量和軌道半徑都不相同，哪顆衛(wèi)星運動的速度快呢？我們?nèi)匀焕�用研究天體運動的基本方法：以萬有引力做向心力

　　F萬=F向

　　設(shè)行星質(zhì)量為M，某顆衛(wèi)星運動的軌道半徑為r，此衛(wèi)星質(zhì)量為m，它受到行星對它的萬有引力為

　　(指副板書)于是我們得到

　　等式兩邊都有m，可以約去，說明與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)。于是我們得到

　　從公式可以看出，衛(wèi)星的運行速度與其本身質(zhì)量無關(guān)，與其軌道半徑的平方根成反比。軌道半徑越大，運行速度越�。卉壍腊霃皆叫�，運行速度越大。換句話說，離行星越近的衛(wèi)星運動速度越大。這是一個非常有用的結(jié)論，希望同學(xué)能夠給予重視。

　　(3)海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)

　　剛才我們研究的問題只是實際問題的一種近似，實際問題要復(fù)雜一些。比如，行星繞太陽的運動軌道并不是正圓，而是橢圓；每顆行星受到的引力也不僅由太陽提供，除太陽的引力最大外，還要受到其他行星的引力。這就需要更復(fù)雜一些的運算，而這種運算，導(dǎo)致了海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)。

　　200年前，人們認識的太陽系有7大行星：水星、金星、地球、火星、土星、木星和天王星，后來，人們發(fā)現(xiàn)最外面的行星——天王星的運行軌道與用萬有引力定律計算出的有較大的偏差。于是，有人推測，在天王星的軌道外側(cè)可能還有一顆行星，它對天王星的引力使天王星的軌道發(fā)生偏離。而且人們計算出這顆行星的可能軌道，并且在計算出的位置終于觀測到了這顆新的行星，將它命名為海王星。再后，又發(fā)現(xiàn)海王星的軌道也與計算值有偏差，人們進一步推測，海王星軌道外側(cè)還有一顆行星，于是用同樣的方法發(fā)現(xiàn)了冥王星�？梢娙f有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用價值。

　　2．人造地球衛(wèi)星

　　下面我們再來研究一下人造地球衛(wèi)星的發(fā)射及運行情況。

　　(1)衛(wèi)星的發(fā)射與運行

　　最早研究人造衛(wèi)星問題的是牛頓，他設(shè)想了這樣一個問題：在地面某一高處平拋一個物體，物體將走一條拋物線落回地面。物體初速度越大，飛行距離越遠�？紤]到地球是圓形的，應(yīng)該是這樣的圖景：(板圖)

　　當(dāng)拋出物體沿曲線軌道下落時，地面也沿球面向下彎曲，物體所受重力的方向也改變了。當(dāng)物體初速度足夠大時，物體總要落向地面，總也落不到地面，就成為地球的衛(wèi)星了。

　　從剛才的分析我們知道，要想使物體成為地球的衛(wèi)星，物體需要一個最小的發(fā)射速度，物體以這個速度發(fā)射時，能夠剛好貼著地面繞地球飛行，此時其重力提供了向心力。

　　其中，g為地球表面的重力加速度，約9.8m/s2。R為地球的'半徑，約為6.4×106m。代入數(shù)據(jù)我們可以算出速度為7.9×103m/s，也就是7.9km/s。這個速度稱為第一宇宙速度。

　　板書：第一宇宙速度v=7.9km/s

　　第一宇宙速度是發(fā)射一個物體，使其成為地球衛(wèi)星的最小速度。若以第一宇宙速度發(fā)射一個物體，物體將在貼著地球表面的軌道上做勻速圓周運動。若發(fā)射速度大于第一宇宙速度，物體將在離地面遠些的軌道上做圓周運動。

　　現(xiàn)在同學(xué)思考一個問題：剛才我們分析衛(wèi)星繞行星運行時得到一個結(jié)論：衛(wèi)星軌道離行星越遠，其運動速度越小。現(xiàn)在我們又得到一個結(jié)論：衛(wèi)星的發(fā)射速度越大，其運行軌道離地面越遠。這兩者是否矛盾呢？

　　其實，它們并不矛盾，關(guān)鍵是我們要分清發(fā)射速度和運行速度是兩個不同的速度：比如我們以10km/s的速度發(fā)射一顆衛(wèi)星，由于發(fā)射速度大于7.9km/s，衛(wèi)星不可能在地球表面飛行，將會遠離地球表面。而衛(wèi)星遠離地球表面的過程中，其在垂直地面方向的運動，相當(dāng)于豎直上拋運動，衛(wèi)星速度將變小。當(dāng)衛(wèi)星速度減小到7.9km/s時，由于此時衛(wèi)星離地球的距離比剛才大，根據(jù)萬有引力定律，此時受到的引力比剛才小，仍不能使衛(wèi)星在此高度繞地球運動，衛(wèi)星還會繼續(xù)遠離地球。衛(wèi)星離地面更遠了，速度也進一步減小，當(dāng)速度減小到某一數(shù)值時，比如說5km/s時，衛(wèi)星在這個位置受到的地球引力剛好滿足衛(wèi)星在這個軌道以這個速度運動所需向心力，衛(wèi)星將在這個軌道上運動。而此時的運行速度小于第一宇宙速度。所以，第一宇宙速度是發(fā)射地球衛(wèi)星的最小速度，是衛(wèi)星地球運行的最大速度。

　　板書：第一宇宙速度是發(fā)射地球衛(wèi)星的最小速度，是衛(wèi)星繞地球運行的最大速度。

　　如果物體發(fā)射的速度更大，達到或超過11.2km/s時，物體將能夠擺脫地球引力的束縛，成為繞太陽運動的行星或飛到其他行星上去。11.2km/s這個速度稱為第二宇宙速度。

　　板書：第二宇宙速度v=11.2km/s

　　如果物體的發(fā)射速度再大，達到或超過16.7km/s時，物體將能夠擺脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外。16.7km/s這個速度稱為第三宇宙速度。

　　板書：第三宇宙速度v=16.7km/s

　　(2)同步通訊衛(wèi)星

　　下面我們再來研究一種衛(wèi)星——同步通信衛(wèi)星。這種衛(wèi)星繞地球運動的角速度與地球自轉(zhuǎn)的速度相同，所以從地面上看，它總在某地的正上方，因此叫同步衛(wèi)星。這種衛(wèi)星一般用于通訊，又叫同步通訊衛(wèi)星。我們平時看電視實況轉(zhuǎn)播時總聽到解說員講：正在通過太平洋上空或印度洋上空的通訊衛(wèi)星轉(zhuǎn)播電視實況，為什么北京上空沒有同步衛(wèi)星呢？大家來看一下模型(出示模型)：

　　若在北緯或南緯某地上空真有一顆同步衛(wèi)星，那么這顆衛(wèi)星軌道平面的中心應(yīng)是地軸上的某點，而不是地心，其需要的向心力也指向這一點。而地球所能夠提供的引力只能指向地心，所以北緯或南緯某地上空是不可能有同步衛(wèi)星的。另外由于同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以此衛(wèi)星離地球的距離只能是一個定值。換句話說，所有地球的同步衛(wèi)星只能分布在赤道正上方的一條圓弧上，而為了衛(wèi)星之間不相互干擾，大約3度角左右才能放置一顆衛(wèi)星，地球的同步通訊衛(wèi)星只能有120顆。可見，空間位置也是一種資源。(可視時間讓學(xué)生推導(dǎo)同步衛(wèi)星的高度)

　　五、課堂小結(jié)

　　本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了如何用萬有引力定律來研究天體運動的問題；掌握了萬有引力是向心力這一研究天體運動的基本方法；了解了衛(wèi)星的發(fā)射與運行的一些情況；知道了第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，是衛(wèi)星繞地球運行的最大速度。最后我們還了解了通訊衛(wèi)星的有關(guān)情況，本節(jié)課我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容較多，希望及時復(fù)習(xí)。

　　六、說明

　　1．設(shè)計思路：本節(jié)課是一節(jié)知識應(yīng)用與擴展的課程，所以設(shè)計時注意加大知識含量，引起學(xué)生興趣。同時注意方法的培養(yǎng)，讓學(xué)生養(yǎng)成用萬有引力是天體運動的向心力這一基本方法研究問題的習(xí)慣，避免套公式的不良習(xí)慣。圍繞第一宇宙速度的討論，讓學(xué)生形成較正確的衛(wèi)星運動圖景。

　　2．同步衛(wèi)星模型是用一地球儀改制而成，用一個小球當(dāng)衛(wèi)星，小球與地球儀用細線相連，細線的一端可在地球儀的不同緯度處固定。

　　第六章萬有引力定律（四、萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用）

　　第六章萬有引力定律（四、萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用）

　　教材分析

　　這節(jié)課通過對一些天體運動的實例分析，使學(xué)生了解：通常物體之間的萬有引力很小，常常覺察不出來，但在天體運動中，由于天體的質(zhì)量很大，萬有引力將起決定性作用，對天文學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用，其中一個重要的應(yīng)用就是計算天體的質(zhì)量。

　　在講課時，應(yīng)用萬有引力定律有兩條思路要交待清楚。

　　1．把天體（或衛(wèi)星）的運動看成是勻速圓周運動，即F引=F向，用于計算天體（中心體）的質(zhì)量，討論衛(wèi)星的速度、角速度、周期及半徑等問題。

　　2．在地面附近把萬有引力看成物體的重力，即F引=mg.主要用于計算涉及重力加速度的問題。

　　這節(jié)內(nèi)容是這一章的重點，這是萬有引力定律在實際中的具體應(yīng)用.主要知識點就是如何求中心體質(zhì)量及其他應(yīng)用，還是可發(fā)現(xiàn)未知天體的方法。

　　教學(xué)目標(biāo)

　　一知識目標(biāo)

　　1．了解行星繞恒星運動及衛(wèi)星繞行星的運動的共同點：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運動的向心力。

　　2．了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。

　　3．會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。

　　二能力目標(biāo)

　　通過萬有引力定律在實際中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

　　教學(xué)重點

　　1．人造衛(wèi)星、月球繞地球的運動；行星繞太陽的運動的向心力是由萬有引力提供的。

　　2．會用已知條件求中心天體的質(zhì)量。

　　教學(xué)難點

　　根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。

　　教學(xué)步驟

　　一導(dǎo)入新課

　　復(fù)習(xí)舊課：

　　1．卡文迪許實驗測萬有引力常量的原理是什么？

　　答：利用引力矩與金屬絲的扭轉(zhuǎn)力矩的平衡來求得。

　　2．萬有引力常量的測出的物理意義。

　　答：使萬有引力定律有了其實際意義，可以求得地球的質(zhì)量等。

　　對了，萬有引力常量一經(jīng)測出，萬有引力定律對天文學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用，這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。

　　二新課教學(xué)

　　(一）天體質(zhì)量的計算

　　提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：在天文學(xué)上，天體的質(zhì)量無法直接測量，能否利用萬有引力定律和前面學(xué)過的知識找到計算天體質(zhì)量的方法呢？

　　1．基本思路：在研究天體的運動問題中，我們近似地把一個天體繞另一個天體的運動看作勻速圓周運動，萬有引力提供天體作圓周運動的向心力。

　　2．計算表達式：

　　例如：已知某一行星到太陽的距離為r，公轉(zhuǎn)周期為T，太陽質(zhì)量為多少？

　　分析：設(shè)太陽質(zhì)量為M，行星質(zhì)量為m，由萬有引力提供行星公轉(zhuǎn)的向心力得：

　　，∴

　　提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考：如何計算地球的質(zhì)量？

　　分析：應(yīng)選定一顆繞地球轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星，測定衛(wèi)星的軌道半徑和周期，利用上式求出地球質(zhì)量。因此上式是用測定環(huán)繞天體的軌道半徑和周期方法測被環(huán)繞天體的質(zhì)量，不能測定環(huán)繞天體自身質(zhì)量。

　　對于一個天體，M是一個定值.所以，繞太陽做圓周運動的行星都有。即開普勒第三定律。

　　老師總結(jié)：應(yīng)用萬有引力定律計算天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)行星（或衛(wèi)星）運動的情況，求出行星（或衛(wèi)星）的向心力，而F向=F萬有引力。根據(jù)這個關(guān)系列方程即可。

　　例如：已知月球到地球的球心距離為r=4×108m,月亮繞地球運行的周期為30天，求地球的質(zhì)量。

　　解：月球繞地球運行的向心力即月地間的萬有引力即有：

　　F向=F引=

　　得：

　　求某星體表面的重力加速度

　　例：一個半徑比地球大2倍，質(zhì)量是地球的36倍的行星，它表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的

　　A．6倍B．18倍C．4倍D．13.5倍

　　分析：在星體表面處，F(xiàn)引≈mg.所以，在地球表面處：

　　在某星球表面處：

　　∴

　　即正確選項為C

　　學(xué)生自己總結(jié)：求某星球表面的重力加速度，一般采用某物體在星體表面受到的重力等于其萬有引力.一般采用比例計算法。

　　練習(xí)：金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量是地球的0.82倍，金星表面的重力加速度是多大？

　　3．發(fā)現(xiàn)末知天體

　　用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量是天文學(xué)上的重要應(yīng)用之一，一個科學(xué)的理論，不但要能說明已知事實，而且要能預(yù)言當(dāng)時不知道的事實，請同學(xué)們閱讀課本并思考：科學(xué)家是如何根據(jù)萬有引力定律發(fā)現(xiàn)海王星的？

　　請同學(xué)們推導(dǎo)：已知中心天體的質(zhì)量及繞其運動的行星的運動情況，在太陽系中，行星繞太陽運動的半徑r為：

　　根據(jù)F萬有引力=F向=,而F萬有引力=,兩式聯(lián)立得：

　　在18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的第七個行星──天王星的運動軌道，總是同根據(jù)萬有引力定律計算出來的有一定偏離。當(dāng)時有人預(yù)測，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星。后來，亞當(dāng)斯和勒維列在預(yù)言位置的附近找到了這顆新星。后來，科學(xué)家利用這一原理還發(fā)現(xiàn)了許多行星的衛(wèi)星，由此可見，萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，有極為重要的意義。

　　海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)，顯示了萬有引力定律對研究天體運動的重要意義，同時證明了萬有引力定律的正確性。

　　三例題分析

　　例1．木星的一個衛(wèi)星運行一周需要時間1.5×104s，其軌道半徑為9.2×107m，求木星的質(zhì)量為多少千克？

　　解：木星對衛(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星公轉(zhuǎn)的向心力：

　　，例2．地球繞太陽公轉(zhuǎn)，軌道半徑為R，周期為T。月球繞地球運行軌道半徑為r，周期為t，則太陽與地球質(zhì)量之比為多少？

　　解：⑴地球繞太陽公轉(zhuǎn)，太陽對地球的引力提供向心力

　　則，得：

　�、圃虑蚶@地球公轉(zhuǎn)，地球?qū)υ虑虻囊�力提供向心�?/p>

　　則,得：

　�、翘�陽與地球的質(zhì)量之比

　　例3．一探空箭進入繞太陽的近乎圓形的軌道運行，軌道半徑是地球繞太陽公轉(zhuǎn)半徑的9倍，則探空火箭使太陽公轉(zhuǎn)周期為多少年？

　　解：方法一：設(shè)火箭質(zhì)量為m1，軌道半徑R，太陽質(zhì)量為M，地球質(zhì)量為m2，軌道半徑為r。

　　⑴火箭繞太陽公轉(zhuǎn)，則

　　得：………………①

　�、频厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)，則

　　得：………………②

　　∴∴火箭的公轉(zhuǎn)周期為27年。

　　方法二：要題可直接采用開普勒第三定律求解，更為方便。

　　四鞏固練習(xí)

　　1．將一物體掛在一彈簧秤上，在地球表面某處伸長30mm,而在月球表面某處伸長5mm.如果在地球表面該處的重力加速度為9.84m/s2,那么月球表面測量處相應(yīng)的重力加速度為

　　A．1.64m/s2B．3.28m/s2

　　C．4.92m/s2D．6.56m/s2

　　2．地球是一個不規(guī)則的橢球，它的極半徑為6357km，赤道半徑為6378km，物體在兩極所受的引力與在赤道所受的引力之比為

　　參考答案：

　　1．A2．1.0066

　　五小結(jié)（用投影片出示）

　　這節(jié)課我們主要掌握的知識點是：

　　1．萬有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用，一般有兩條思路：

　　(1)F萬有引力=環(huán)繞體所需的向心力

　　(2)地面（或某星球表面）的物體的重力=F萬有引力。

　　2．了解萬有引力定律在天文學(xué)中具有的重要意義。

　　五作業(yè)

高中物理教案3

　　教學(xué)目標(biāo)

　　知識目標(biāo)

　　1、在開普勒第三定律的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)得到萬有引力定律，使學(xué)生對此定律有初步理解;

　　2、使學(xué)生了解并掌握萬有引力定律;

　　3、使學(xué)生能認識到萬有引力定律的普遍性(它存在宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，不管它們之間是否還有其它作用力).

　　能力目標(biāo)

　　1、使學(xué)生能應(yīng)用萬有引力定律解決實際問題;

　　2、使學(xué)生能應(yīng)用萬有引力定律和圓周運動知識解決行星繞恒星和衛(wèi)星繞行星運動的天體問題.

　　情感目標(biāo)

　　1、使學(xué)生在學(xué)習(xí)萬有引力定律的過程中感受到萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是經(jīng)歷了幾代科學(xué)家的不斷努力，甚至付出了生命，最后牛頓總結(jié)了前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上才發(fā)現(xiàn)的讓學(xué)生在應(yīng)用萬有引力定律的過程中應(yīng)多觀察、多思考.

　　教學(xué)建議

　　萬有引力定律的內(nèi)容固然重要，讓學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程更重要.建議教師在授課時，應(yīng)提倡學(xué)生自學(xué)和查閱資料.教師應(yīng)準(zhǔn)備的資料應(yīng)更廣更全面.通過讓學(xué)生閱讀“萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程”，讓學(xué)生根據(jù)牛頓提出的幾個結(jié)果自己去猜測萬有引力與那些量有關(guān).教師在授課時可以讓學(xué)生自學(xué)，也可由教師提出問題讓學(xué)生討論，也可由教師展示出開普勒三定律和牛頓的一些故事引導(dǎo)學(xué)生討論.

　　教學(xué)目的：

　　1、了解萬有引力定律得出的思路和過程;

　　2、理解萬有引力定律的含義并會推導(dǎo)萬有引力定律;

　　3、掌握萬有引力定律，能解決簡單的萬有引力問題;

　　教學(xué)難點：萬有引力定律的應(yīng)用

　　教學(xué)重點：萬有引力定律

　　教具：

　　展示第谷、哥白尼，伽利略、開普勒和牛頓等人圖片.

　　教學(xué)過程

　　(一)新課教學(xué)(20分鐘)

　　1、引言

　　展示第谷、哥白尼，伽利略、開普勒和牛頓等人照片并講述物理學(xué)史：

　　十七世紀(jì)中葉以前的漫長時間中，許多天文學(xué)家和物理學(xué)家(如第谷、哥白尼，伽利略和開普勒等人)，通過了長期的觀察、研究，已為人類揭示了行星的運動規(guī)律.但是，長期以來人們對于支配行星按照一定規(guī)律運動的'原因是什么.卻缺乏了解，更沒有人敢于把天體運動與地面上物體的運動聯(lián)系起來加以研究.

　　偉大的物理學(xué)家牛頓在哥白尼、伽利略和開普勒等人研究成果的基礎(chǔ)上，進一步將地面上的動力學(xué)規(guī)律推廣到天體運動中，研究、確立了《萬有引力定律》.從而使人們認識了支配行星按一定規(guī)律運動的原因，為天體動力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ).那么：

　　(1)牛頓是怎樣研究、確立《萬有引力定律》的呢

　　(2)《萬有引力定律》是如何反映物體間相互作用規(guī)律的

　　以上兩個問題就是這節(jié)課要研究的重點.

　　2、通過舉例分析，引導(dǎo)學(xué)生粗略領(lǐng)會牛頓研究、確立《萬有引力定律》的科學(xué)推理的思維方法.

　　蘋果在地面上加速下落：(由于受重力的原因)：

　　月亮繞地球作圓周運動：(由于受地球引力的原因);

　　行星繞太陽作圓周運動：(由于受太陽引力的原因)，(牛頓認為)

　　牛頓將上述各運動聯(lián)系起來研究后提出：這些力是屬于同種性質(zhì)的力，應(yīng)遵循同一規(guī)律;并進一步指出這種力應(yīng)存在于宇宙中任何具有質(zhì)量的物體之間.

　　3、引入課題.

　　板書：第二節(jié)、萬有引力定律

　　(1)萬有引力：宇宙間任何有質(zhì)量的物體之間的相互作用.(板書)

　　(2)萬有引力定律：宇宙間的一切物體都是相互吸引的兩個物體間的引力大小，跟他們之間質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比.(板書)

　　式中：為萬有引力恒量;為兩物體的中心距離.引力是相互的(遵循牛頓第三定律).

　　(二)應(yīng)用(例題及課堂練習(xí))

　　學(xué)生中存在這樣的問題：既然宇宙間的一切物體都是相互吸引的，哪為什么物體沒有被吸引到一起(請學(xué)生帶著這個疑問解題)

　　例題1、兩物體質(zhì)量都是1kg，兩物體相距1m，則兩物體間的萬有引力是多少

　　解：由萬有引力定律得：

　　代入數(shù)據(jù)得：

　　通過計算這個力太小，在許多問題的計算中可忽略

　　例題2.已知地球質(zhì)量大約是，地球半徑為km，地球表面的重力加速度.

　　求：

　　(1)地球表面一質(zhì)量為10kg物體受到的萬有引力

　　(2)地球表面一質(zhì)量為10kg物體受到的重力

　　(3)比較萬有引力和重力

　　解：(1)由萬有引力定律得：

　　(2)代入數(shù)據(jù)得：

　　(3)比較結(jié)果萬有引力比重力大.原因是在地球表面上的物體所受萬有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力.

　　(三)課堂練習(xí)：

　　教師請學(xué)生作課本中的練習(xí)，教師引導(dǎo)學(xué)生審題，并提示使用萬有引力定律公式解題時，應(yīng)注意因單位制不同，值也不同，強調(diào)用國際單位制解題.請學(xué)生同時到前面，在黑板上分別作1、2、3題.其它學(xué)生在座位上逐題解答.此時教師巡回指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)隨時注意黑板上演算的情況.

　　(四)小結(jié)：

　　1、萬有引力存在于宇宙中任何物體之間(天體間、地面物體間、微觀粒子間).天體間萬有引力很大，為什么留學(xué)生去想(它是支配天體運動的原因).地面物體間，微觀粒子間：萬有引力很小，為什么它不足以影響物體的運動，故常常可忽略不計.

　　2、應(yīng)用萬有引力定律公式解題，值選，式中所涉其它各量必須取國際單位制.

　　(五)布置作業(yè)(3分鐘)：教師可根據(jù)學(xué)生的情況布置作業(yè).

　　探究活動

　　組織學(xué)生編寫相關(guān)小論文，通過對資料的收集，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，了解科學(xué)家們對知識的探究精神，下面就是相關(guān)的題目.

　　1、萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的歷史過程.

　　2、第谷在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律上的貢獻.

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