高中物理 第5章 万有引力与航天 5.3 万有引力定律与天文学的新发现教案 沪科版必修2

1、学必求其心得，业必贵于专精5.3 万有引力定律与天文学的新发现教研中心教学指导一、课标要求1.进一步理解万有引力定律。2.了解万有引力定律在天文学中的重要应用。3.会用万有引力定律计算天体的质量和密度。4。通过对万有引力定律的应用和联系天文知识的学习,培养学生学习物理的浓厚兴趣.5。体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。二、教学建议1.万有引力定律在天文学上的一个重要应用就是计算天体的质量.在天文学上，像太阳、地球等无法直接测定的天体的质量，就是根据行星或卫星的轨道半径和周期(可直接测量)间接计算得来的。2。教学中也可提醒学生注意，用测定环绕天体(如卫星）半径和周期的方法测质量，只能测定其

2、中心天体（如地球)的质量，不能测定其自身的质量。3。通过这节的教学应使学生了解，通常物体之间的万有引力很小，以致察觉不出,但在天体运动中，由于天体的质量很大,万有引力将起决定性的作用，万有引力定律的发现对天文学的发展起了很大推动作用.资源参考太阳系两个问题简介一、关于太阳 太阳是距地球最近的一颗恒星,它是一颗质量十分巨大的球状炽热气团.由于它有着巨大的体积（是地球的133倍）和质量（是地球的33万倍）,所以它的强大引力控制着整个太阳系中所有星体的运动。太阳是太阳系中唯一的本身发光发热的天体，是一个巨大的能源.它每秒辐射的能量达400亿亿亿焦耳（这么多的能量可在一小时内熔解并烧开25亿立方千米的

3、冰）;总辐射功率达3 700万亿亿瓦；它的总光强约为300亿亿亿坎德拉（相当50万个满月月亮的亮度）。太阳的表面温度为6 000 ，中心温度达2 000万摄氏度左右(针尖大小的物体有了这样高的温度，就能把周围2 000千米以内的一切东西化为焦灰）；中心压强约为3 000亿大气压.太阳的辐射能大多射向了无边的空间，只有20亿分之一的太阳能落在地球上，如能将这些能量全部转化成电能，每秒会获得500亿度的电力。由于地球大气层的反射,地球表面和空气所吸收的太阳能又只占落在地球上太阳能的55. 太阳的结构分三大部分：中心部分是核反应和辐射区;中间部分为对流层，外部为大气层。大气层又分三部分：一是平常所见

4、的光彩夺目的圆面,即光球层;二是光球层外面的色球层；三是最外面的日冕.太阳的形状、大小就是根据光球层而确定的，它的表面温度指的是光球层的温度.所见的太阳光基本上都是从光球层发出的，太阳黑子也出现在这层大气上.太阳自西向东自转着,但各处的自转周期不等.赤道处快(25天）,两极处慢(纬度80度处为34天）；平均周期是27天。太阳的寿命一般认为是100亿年，现在年龄为46亿年.太阳周围有一个较完整的磁场，磁场的两极分别在自转轴北极附近.太阳的磁场并不强，极区附近只有210-4特斯拉(太阳黑子的磁场强度可达0.45特斯拉）,不过它的磁场范围很大，可延伸到日地之间，甚至布满整个太阳系。 太阳的组成物质和

5、地球相仿，只是含量不同。太阳上已发现的元素达70多种，其中最丰富的元素是氦，占82左右（氦是先在太阳光谱中发现，再在地球上找到的)；其次是氢，占17左右.二、太阳系的特点 太阳系是以太阳为中心的天体，由八大行星和八大行星控制下的42颗卫星、数千个小行星、众多的彗星和数不清的流星、固态粒子、气态分子以及很多的人造天体而构成的天体系统。太阳系的疆域十分辽阔，以冥王星为边界其半径达6亿千米.太阳系绕银河系中心运行速度达250千米/秒，它绕银河系中心运转一周要2亿年。太阳系在太阳的率领下正以20千米/秒的速度向武仙座方向进发.太阳系中天体的运动具有如下的特点：(1）轨道共面性:大行星的轨道面基本上都在

6、一个共同的平面上.(2）轨道共圆性：行星的椭圆轨道偏心率都不大（即椭圆的两个焦点距椭圆中心不远），接近于正圆（水星的偏心率大一点）.大多数的卫星也都绕相应的行星沿接近圆形的轨道运转。（3）自转、公转同向性:大行星的自转、公转方向大多是一致的,且都自西向东运转,自转、公转轴也大致平行（天王星、金星例外)。卫星公转方向大多也和行星自转方向相同(海王星、木星、土星和各自的某些卫星例外）.(4）距离分布规律性：以日地平均距离为单位,行星至太阳的平均距离按离太阳的近远排列,接近一个等比数列，数列公式是0。40.32n,n取、0、1、2。不过天王星例外.行星的卫星系也有类似的特点.各行星的彼此间隔随着它们离太阳的距离而依次增大。（5)“两面平行或共面性：太阳的赤道面接近平行于行星的轨道面；卫星的轨道面大多也在相应行星的赤道面上.行星的赤道面也都近似平行于各行星的轨道面（天王星例外).（6）角动量分配不均性：太阳的质量占整个太阳系质量