万有引力的应用教学设计

1、优质资料欢迎下载万有引力定律的应用教学设计08级物理教育武琳教学目标：知识与技能：1、会用万有引力定律计算天体的质量，了解称量地球质量、计算太阳质量的基本思路。2、了解可以利用万有引力定律对未知天体进行预测。2、知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。4、分析人造卫星的运动规律，并能用所学知识求解卫星基本问题。过程与方法：1、培养学生科学推理、探索能力；2、 培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力3、学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。情感态度与价值观：通过介绍世界及我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。教学重点

2、：1、2、会用万有引力定律计算天体的质量。会推导第一宇宙速度。3、分析人造卫星的运动规律，并能用所学知识求解卫星基本问题。教学难点：分析人造卫星的运动规律，并能用所学知识求解卫星基本问题。教学方式：演示、讲授、合作交流教学手段：多媒体、课件教学过程设计：一、新课导入：以提问的方式回顾上节课所学的知识（万有引力定律的内容，方向，表达式），引导学生思考行星在围绕中心天体做匀速圆周运动时，所受的向心力有谁来提供 （万有引力定律），得出万有引力和向心力相等的公式，由此点出这个公式是我们研究天体运动的核 心，我们科研工作者也根据这个公式取得的了不起的成就。通过课件展示对天体的研究成果， 以此激发学生的学

3、习兴趣！ 进而引出今天的新课内容。1 kv讲授新课1、测量天体的质量和密度先引导学生思考如何利用万有引力定律测出地球的质量。方法一：月球围绕地球做匀速圆周运动，我们知道万有引力提供向心力。 即:Mm v22兀 22G =m=mr© =mr（）=mr（2兀 f） rrT对于我们，月球的周期及地月之间的距离是容易测量的，所以选择公式G=mr（¥）2rT3通过公式计算的43_GT2兀R3方法二：引导学生思考还可以用其他方法测量。在地球附近的物体受到的重力与物体所受到的万有引力相等。得:吨=GR，有此种方法测出地球的质量和密度。“234： r引导学生，既然地球的质量可以测量，其他天

4、体的质量也可以测量。并总结方法。"冇1M =2訥浮）2u JGT-GT2 R3rTI V例题：把地球绕太阳公转看作是匀速圆周运动，量G=6.67 X 10 11 N m2/kg2，则可估算出太阳的质量约为 解】地球绕太阳运转周期：T=365的向心力由万有引力提供1.5X 1011km，已知引力常 kg。X 24 X 60X 60=3.15 X 107s，地球绕太阳做匀速圆周运动轨道半径约为2兀、2G-mr（拿rT4 兀2r34X3.142x（1.5"0 ）32 JU "xi0kgGT26.67X10 咒（3.2咒107）22、预测未知天体学生通过阅读课本,简单介绍

5、。3、人造地球卫星和宇宙速度引导学生思考地面上的物体满足怎样的条件才能成为地球卫星。介绍最早对卫星研究的是牛顿， 并简单介绍牛顿的猜想， 在相同的高度物体做平抛运动, 度越大，水平方向位移越大。当初速度达到一定速度事， 物体围绕地球做匀速圆周运动。 时播放动画）。速（同引导学生思考，此时物体作圆周运动的向心力由万有引力提供，得:C m'mv1/Gm'G 2 = m = Vi = JrrYrv了 曆=J6.67X1O1X5.89巫m/s 二7.9km/s6.37X106点出该速度就是宇宙第一速度，及物体速度达到第一宇宙速度时，可成为地球的卫星。进一步认识人造卫星：提问：我们可以用

6、那些物理量描述人造卫星的运动规律。这些物理量与卫星运动轨道半径有什么关系呢？引导学生推导，行星运动过程中，万有引力提供向心力。即:（角速度、线速度、周期）GMGMmr2mr 32r3mr422GMm2r通过以上关系由学生自己总结关系【例题】人造卫星的天线偶然折断，天线将做:A. 自由落体运动B. 平抛运动C. 远离地球飞向太空D. 继续和卫星一起沿轨道运转介绍宇宙速度：第一宇宙速度：解释第一宇宙速度一一人造卫星的最小发射速度与最大运行速度发射速度是指卫星在地面附近离开发射火箭的初速度。假若卫星发射后不再补充能 量，那么要发射一颗人造地球卫星，其发射速度就不能小于第一宇宙速度。地面运行速度指卫星

7、在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时, 于第一宇宙速度。运行速度小第二宇宙速度： 使物体挣脱地球束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度,V2=11.2km/s第三宇宙速度：使物体挣脱太阳的引力束缚的最小发射速度，也称为“逃逸速度”也称为“脱离速度”。V3=16.7km/s最后通过图片形象展示:介绍同步卫星：简单介绍什么是同步卫星， 即:这种卫星绕地球运动的角速度与地球自转的速度相同， 所 以从地面上看，它总在某地的正上方，因此叫同步卫星。 这种卫星一般用于通讯， 又叫同步 通讯卫星。参照图片通过观查图片提

8、问：同步卫星的特点。1、同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为242 2、同步卫星运行方向与地球自转的方向相同。3、同步卫星定点在赤道上方，离地的高度、运行的速率是唯一确定 的。提问：能否发射一颗定点在诸城正上方的同步卫星？解释：若在诸城上空上空真有一颗同步卫星，那么这颗卫星轨道平面的中心应是地轴上的某点，而不是地心，其需要的向心力也指向这一点。而地球所能够提供的引力只能指向地心，所以北纬或南纬某地上空是不可能有同步卫星的。思考与讨论、如图所示，A、B、C、D四条轨道中可以作为同步卫星轨道的是哪一条?设疑：同步卫星的线速度与高度是一定的，如何计算呢?(R + h)2 T24兀2-R=3.6