萬有引力定律在天文學上的應用(精選9篇)
萬有引力定律在天文學上的應用 篇1
教學目標
知識目標
1、使學生能應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、通過應用萬有引力定律使學生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景:衛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
1、通過使學生能熟練的掌握萬有引力定律;
情感目標
1、通過使學生感受到自己能應用所學物理知識解決實際問題——天體運動。
教學建議
應用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是:天體的質量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學的初步知識等。教師在備課時應了解下列問題:
1、天體表面的重力加速度是由天體的質量和半徑決定的.
2、地球上物體的重力和地球對物體的萬有引力的關系:物體隨地球的自轉所需的向心力,是由地球對物體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.(相關內容可以參考擴展資料)
教學設計
教學重點:萬有引力定律的應用
教學難點:地球重力加速度問題
教學方法:討論法
教學用具:計算機
教學過程:
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?
這個問題讓學生充分討論:
1、有的學生認為:地球上的加速度是不變化的.
2、有的學生認為:兩極的重力加速度大.
3、也有的的學生認為:赤道的重力加速度大.
出現以上問題是因為:學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:
在質量為 、半徑為 的地球表面上,如果忽略地球自轉的影響,質量為 的物體的重力加速度 ,可以認為是由地球對它的萬有引力產生的.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量和半徑決定的.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.也可讓學生發揮得: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?
這個問題有學生回答
問題三:
1、地球在作什么運動?人造地球衛星在作什么運動?
通過展示圖片為學生建立清晰的圖景.
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?
①衛星繞地球的線速度:
②衛星繞地球的周期:
③衛星繞地球的角速度:
教師可帶領學生分析上面的公式得:
當軌道半徑不變時,則衛星的周期不變、衛星的線速度不變、衛星的角速度也不變.
當衛星的角速度不變時,則衛星的軌道半徑不變.
課堂練習:
1、假設火星和地球都是球體,火星的質量 和地球質量 .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,各發射一顆衛星 和 ,測得衛星 繞行星 的周期為 ,衛星 繞行星 的周期為 ,求這兩顆行星密度之比 是多大?
解:設運動半徑為 ,行星質量為 ,衛星質量為 .
由萬有引力定律得:
解得:
所以:
3、某星球的質量約為地球的的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,射程應為:
A、10米 B、15米 C、90米 D、360米
解得:(A)
布置作業 :
探究活動
組織學生收集資料,編寫相關論文,可以參考下列題目:
1、月球有自轉嗎?(針對這一問題,學生會很容易回答出來,但是關于月球的自轉情況卻不一定很清楚,教師可以加以引伸,比如月球自轉周期,為什么我們看不到月球的另一面?)
2、觀察月亮
有條件的讓學生觀察月亮以及星體,收集相關資料,練習地理天文知識編寫小論文.
萬有引力定律在天文學上的應用 篇2
教學目標
知識目標
1、使學生能應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、通過應用萬有引力定律使學生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景:衛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
1、通過使學生能熟練的掌握萬有引力定律;
情感目標
1、通過使學生感受到自己能應用所學物理知識解決實際問題——天體運動。
教學建議
應用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是:天體的質量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學的初步知識等。教師在備課時應了解下列問題:
1、天體表面的重力加速度是由天體的質量和半徑決定的.
2、地球上物體的重力和地球對物體的萬有引力的關系:物體隨地球的自轉所需的向心力,是由地球對物體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.(相關內容可以參考擴展資料)
教學重點:萬有引力定律的應用
教學難點 :地球重力加速度問題
教學方法:討論法
教學用具:計算機
教學過程 :
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?
這個問題讓學生充分討論:
1、有的學生認為:地球上的加速度是不變化的.
2、有的學生認為:兩極的重力加速度大.
3、也有的的學生認為:赤道的重力加速度大.
出現以上問題是因為:學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:
在質量為 、半徑為 的地球表面上,如果忽略地球自轉的影響,質量為 的物體的重力加速度 ,可以認為是由地球對它的萬有引力產生的.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量和半徑決定的.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.也可讓學生發揮得: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?
這個問題有學生回答
問題三:
1、地球在作什么運動?人造地球衛星在作什么運動?
通過展示圖片為學生建立清晰的圖景.
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?
①衛星繞地球的線速度:
②衛星繞地球的周期:
③衛星繞地球的角速度:
教師可帶領學生分析上面的公式得:
當軌道半徑不變時,則衛星的周期不變、衛星的線速度不變、衛星的角速度也不變.
當衛星的角速度不變時,則衛星的軌道半徑不變.
課堂練習:
1、假設火星和地球都是球體,火星的質量 和地球質量 .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,各發射一顆衛星 和 ,測得衛星 繞行星 的周期為 ,衛星 繞行星 的周期為 ,求這兩顆行星密度之比 是多大?
解:設運動半徑為 ,行星質量為 ,衛星質量為 .
由萬有引力定律得:
解得:
所以:
3、某星球的質量約為地球的的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,射程應為:
A、10米 B、15米 C、90米 D、360米
解得:(A)
布置作業 :
探究活動
組織學生收集資料,編寫相關論文,可以參考下列題目:
1、月球有自轉嗎?(針對這一問題,學生會很容易回答出來,但是關于月球的自轉情況卻不一定很清楚,教師可以加以引伸,比如月球自轉周期,為什么我們看不到月球的另一面?)
2、觀察月亮
有條件的讓學生觀察月亮以及星體,收集相關資料,練習地理天文知識編寫小論文.
萬有引力定律在天文學上的應用 篇3
教學目標
知識目標
1、使學生能應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、通過應用萬有引力定律使學生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景:衛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
1、通過使學生能熟練的掌握萬有引力定律;
情感目標
1、通過使學生感受到自己能應用所學物理知識解決實際問題——天體運動。
教學建議
應用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是:天體的質量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學的初步知識等。教師在備課時應了解下列問題:
1、天體表面的重力加速度是由天體的質量和半徑決定的.
2、地球上物體的重力和地球對物體的萬有引力的關系:物體隨地球的自轉所需的向心力,是由地球對物體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.(相關內容可以參考擴展資料)
教學設計
教學重點:萬有引力定律的應用
教學難點 :地球重力加速度問題
教學方法:討論法
教學用具:計算機
教學過程 :
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?
這個問題讓學生充分討論:
1、有的學生認為:地球上的加速度是不變化的.
2、有的學生認為:兩極的重力加速度大.
3、也有的的學生認為:赤道的重力加速度大.
出現以上問題是因為:學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:
在質量為 、半徑為 的地球表面上,如果忽略地球自轉的影響,質量為 的物體的重力加速度 ,可以認為是由地球對它的萬有引力產生的.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量和半徑決定的.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.也可讓學生發揮得: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?
這個問題有學生回答
問題三:
1、地球在作什么運動?人造地球衛星在作什么運動?
通過展示圖片為學生建立清晰的圖景.
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?
①衛星繞地球的線速度:
②衛星繞地球的周期:
③衛星繞地球的角速度:
教師可帶領學生分析上面的公式得:
當軌道半徑不變時,則衛星的周期不變、衛星的線速度不變、衛星的角速度也不變.
當衛星的角速度不變時,則衛星的軌道半徑不變.
課堂練習:
1、假設火星和地球都是球體,火星的質量 和地球質量 .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,各發射一顆衛星 和 ,測得衛星 繞行星 的周期為 ,衛星 繞行星 的周期為 ,求這兩顆行星密度之比 是多大?
解:設運動半徑為 ,行星質量為 ,衛星質量為 .
由萬有引力定律得:
解得:
所以:
3、某星球的質量約為地球的的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,射程應為:
A、10米 B、15米 C、90米 D、360米
解得:(A)
布置作業 :
探究活動
組織學生收集資料,編寫相關論文,可以參考下列題目:
1、月球有自轉嗎?(針對這一問題,學生會很容易回答出來,但是關于月球的自轉情況卻不一定很清楚,教師可以加以引伸,比如月球自轉周期,為什么我們看不到月球的另一面?)
2、觀察月亮
有條件的讓學生觀察月亮以及星體,收集相關資料,練習地理天文知識編寫小論文.
萬有引力定律在天文學上的應用 篇4
教學目標
知識目標
1、使學生能應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、通過應用萬有引力定律使學生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景:衛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
1、通過使學生能熟練的掌握萬有引力定律;
情感目標
1、通過使學生感受到自己能應用所學物理知識解決實際問題——天體運動。
教學建議
應用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是:天體的質量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學的初步知識等。教師在備課時應了解下列問題:
1、天體表面的重力加速度是由天體的質量和半徑決定的.
2、地球上物體的重力和地球對物體的萬有引力的關系:物體隨地球的自轉所需的向心力,是由地球對物體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.(相關內容可以參考擴展資料)
教學設計
教學重點:萬有引力定律的應用
教學難點 :地球重力加速度問題
教學方法:討論法
教學用具:計算機
教學過程 :
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?
這個問題讓學生充分討論:
1、有的學生認為:地球上的加速度是不變化的.
2、有的學生認為:兩極的重力加速度大.
3、也有的的學生認為:赤道的重力加速度大.
出現以上問題是因為:學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:
在質量為 、半徑為 的地球表面上,如果忽略地球自轉的影響,質量為 的物體的重力加速度 ,可以認為是由地球對它的萬有引力產生的.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量和半徑決定的.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.也可讓學生發揮得: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?
這個問題有學生回答
問題三:
1、地球在作什么運動?人造地球衛星在作什么運動?
通過展示圖片為學生建立清晰的圖景.
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?
①衛星繞地球的線速度:
②衛星繞地球的周期:
③衛星繞地球的角速度:
教師可帶領學生分析上面的公式得:
當軌道半徑不變時,則衛星的周期不變、衛星的線速度不變、衛星的角速度也不變.
當衛星的角速度不變時,則衛星的軌道半徑不變.
課堂練習:
1、假設火星和地球都是球體,火星的質量 和地球質量 .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,各發射一顆衛星 和 ,測得衛星 繞行星 的周期為 ,衛星 繞行星 的周期為 ,求這兩顆行星密度之比 是多大?
解:設運動半徑為 ,行星質量為 ,衛星質量為 .
由萬有引力定律得:
解得:
所以:
3、某星球的質量約為地球的的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,射程應為:
A、10米 B、15米 C、90米 D、360米
解得:(A)
布置作業 :
探究活動
組織學生收集資料,編寫相關論文,可以參考下列題目:
1、月球有自轉嗎?(針對這一問題,學生會很容易回答出來,但是關于月球的自轉情況卻不一定很清楚,教師可以加以引伸,比如月球自轉周期,為什么我們看不到月球的另一面?)
2、觀察月亮
有條件的讓學生觀察月亮以及星體,收集相關資料,練習地理天文知識編寫小論文.
萬有引力定律在天文學上的應用 篇5
教學目標
知識目標
1、使學生能應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、通過應用萬有引力定律使學生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景:衛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
1、通過使學生能熟練的掌握萬有引力定律;
情感目標
1、通過使學生感受到自己能應用所學物理知識解決實際問題——天體運動。
教學建議
應用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是:天體的質量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學的初步知識等。教師在備課時應了解下列問題:
1、天體表面的重力加速度是由天體的質量和半徑決定的.
2、地球上物體的重力和地球對物體的萬有引力的關系:物體隨地球的自轉所需的向心力,是由地球對物體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.(相關內容可以參考擴展資料)
教學設計
教學重點:萬有引力定律的應用
教學難點:地球重力加速度問題
教學方法:討論法
教學用具:計算機
教學過程:
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?
這個問題讓學生充分討論:
1、有的學生認為:地球上的加速度是不變化的.
2、有的學生認為:兩極的重力加速度大.
3、也有的的學生認為:赤道的重力加速度大.
出現以上問題是因為:學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:
在質量為 、半徑為 的地球表面上,如果忽略地球自轉的影響,質量為 的物體的重力加速度 ,可以認為是由地球對它的萬有引力產生的.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量和半徑決定的.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.也可讓學生發揮得: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?
這個問題有學生回答
問題三:
1、地球在作什么運動?人造地球衛星在作什么運動?
通過展示圖片為學生建立清晰的圖景.
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?
①衛星繞地球的線速度:
②衛星繞地球的周期:
③衛星繞地球的角速度:
教師可帶領學生分析上面的公式得:
當軌道半徑不變時,則衛星的周期不變、衛星的線速度不變、衛星的角速度也不變.
當衛星的角速度不變時,則衛星的軌道半徑不變.
課堂練習:
1、假設火星和地球都是球體,火星的質量 和地球質量 .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,各發射一顆衛星 和 ,測得衛星 繞行星 的周期為 ,衛星 繞行星 的周期為 ,求這兩顆行星密度之比 是多大?
解:設運動半徑為 ,行星質量為 ,衛星質量為 .
由萬有引力定律得:
解得:
所以:
3、某星球的質量約為地球的的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,射程應為:
A、10米 B、15米 C、90米 D、360米
解得:(A)
布置作業 :
探究活動
組織學生收集資料,編寫相關論文,可以參考下列題目:
1、月球有自轉嗎?(針對這一問題,學生會很容易回答出來,但是關于月球的自轉情況卻不一定很清楚,教師可以加以引伸,比如月球自轉周期,為什么我們看不到月球的另一面?)
2、觀察月亮
有條件的讓學生觀察月亮以及星體,收集相關資料,練習地理天文知識編寫小論文.
萬有引力定律在天文學上的應用 篇6
教學目標
知識目標
1、使學生能應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、通過應用萬有引力定律使學生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景:衛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
1、通過萬有引力定律在天文學上的應用使學生能熟練的掌握萬有引力定律;
情感目標
1、通過萬有引力定律在天文學上的應用使學生感受到自己能應用所學物理知識解決實際問題——天體運動。
教學建議
應用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是:天體的質量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學的初步知識等。教師在備課時應了解下列問題:
1、天體表面的重力加速度是由天體的質量和半徑決定的.
2、地球上物體的重力和地球對物體的萬有引力的關系:物體隨地球的自轉所需的向心力,是由地球對物體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.(相關內容可以參考擴展資料)
萬有引力定律在天文學上的應用教學設計
教學重點:萬有引力定律的應用
教學難點:地球重力加速度問題
教學方法:討論法
教學用具:計算機
教學過程:
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?
這個問題讓學生充分討論:
1、有的學生認為:地球上的加速度是不變化的.
2、有的學生認為:兩極的重力加速度大.
3、也有的的學生認為:赤道的重力加速度大.
出現以上問題是因為:學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:
在質量為 、半徑為 的地球表面上,如果忽略地球自轉的影響,質量為 的物體的重力加速度 ,可以認為是由地球對它的萬有引力產生的.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量和半徑決定的.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.也可讓學生發揮得: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?
這個問題有學生回答
問題三:
1、地球在作什么運動?人造地球衛星在作什么運動?
通過展示圖片為學生建立清晰的圖景.
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?
①衛星繞地球的線速度:
②衛星繞地球的周期:
③衛星繞地球的角速度:
教師可帶領學生分析上面的公式得:
當軌道半徑不變時,則衛星的周期不變、衛星的線速度不變、衛星的角速度也不變.
當衛星的角速度不變時,則衛星的軌道半徑不變.
課堂練習:
1、假設火星和地球都是球體,火星的質量 和地球質量 .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,各發射一顆衛星 和 ,測得衛星 繞行星 的周期為 ,衛星 繞行星 的周期為 ,求這兩顆行星密度之比 是多大?
解:設運動半徑為 ,行星質量為 ,衛星質量為 .
由萬有引力定律得:
解得:
所以:
3、某星球的質量約為地球的的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,射程應為:
a、10米 b、15米 c、90米 d、360米
解得:(a)
布置作業:
探究活動
組織學生收集資料,編寫相關論文,可以參考下列題目:
1、月球有自轉嗎?(針對這一問題,學生會很容易回答出來,但是關于月球的自轉情況卻不一定很清楚,教師可以加以引伸,比如月球自轉周期,為什么我們看不到月球的另一面?)
2、觀察月亮
有條件的讓學生觀察月亮以及星體,收集相關資料,練習地理天文知識編寫小論文.
萬有引力定律在天文學上的應用 篇7
教學目標
知識目標
1、使學生能應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、通過應用萬有引力定律使學生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景:衛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
1、通過萬有引力定律在天文學上的應用使學生能熟練的掌握萬有引力定律;
情感目標
1、通過萬有引力定律在天文學上的應用使學生感受到自己能應用所學物理知識解決實際問題——天體運動。
教學建議
應用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是:天體的質量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學的初步知識等。教師在備課時應了解下列問題:
1、天體表面的重力加速度是由天體的質量和半徑決定的.
2、地球上物體的重力和地球對物體的萬有引力的關系:物體隨地球的自轉所需的向心力,是由地球對物體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.(相關內容可以參考擴展資料)
萬有引力定律在天文學上的應用教學設計
教學重點:萬有引力定律的應用
教學難點 :地球重力加速度問題
教學方法:討論法
教學用具:計算機
教學過程 :
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?
這個問題讓學生充分討論:
1、有的學生認為:地球上的加速度是不變化的.
2、有的學生認為:兩極的重力加速度大.
3、也有的的學生認為:赤道的重力加速度大.
出現以上問題是因為:學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:
在質量為 、半徑為 的地球表面上,如果忽略地球自轉的影響,質量為 的物體的重力加速度 ,可以認為是由地球對它的萬有引力產生的.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量和半徑決定的.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.也可讓學生發揮得: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?
這個問題有學生回答
問題三:
1、地球在作什么運動?人造地球衛星在作什么運動?
通過展示圖片為學生建立清晰的圖景.
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?
①衛星繞地球的線速度:
②衛星繞地球的周期:
③衛星繞地球的角速度:
教師可帶領學生分析上面的公式得:
當軌道半徑不變時,則衛星的周期不變、衛星的線速度不變、衛星的角速度也不變.
當衛星的角速度不變時,則衛星的軌道半徑不變.
課堂練習:
1、假設火星和地球都是球體,火星的質量 和地球質量 .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,各發射一顆衛星 和 ,測得衛星 繞行星 的周期為 ,衛星 繞行星 的周期為 ,求這兩顆行星密度之比 是多大?
解:設運動半徑為 ,行星質量為 ,衛星質量為 .
由萬有引力定律得:
解得:
所以:
3、某星球的質量約為地球的的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,射程應為:
A、10米 B、15米 C、90米 D、360米
解得:(A)
布置作業 :
探究活動
組織學生收集資料,編寫相關論文,可以參考下列題目:
1、月球有自轉嗎?(針對這一問題,學生會很容易回答出來,但是關于月球的自轉情況卻不一定很清楚,教師可以加以引伸,比如月球自轉周期,為什么我們看不到月球的另一面?)
2、觀察月亮
有條件的讓學生觀察月亮以及星體,收集相關資料,練習地理天文知識編寫小論文.
萬有引力定律在天文學上的應用 篇8
一、教學目標
1.通過對行星繞恒星的運動及衛星繞行星的運動的研究,使學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.使學生對人造地球衛星的發射、運行等狀況有初步了解,使多數學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,這一思路是本節課的重點。
2.第一宇宙速度是衛星發射的最小速度,是衛星運行的最大速度,它們的統一是本節課的難點。
三、教具
自制同步衛星模型。
四、教學過程
(一)引入新課
1.復習提問:
(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度、角速度、周期的關系式:
(2)萬有引力定律的內容是什么?如何用公式表示?(對學生的回答予以糾正或肯定。)
(3)萬有引力和重力的關系是什么?重力加速度的決定式是什么?(學生回答: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:根據前面我們所學習的知識,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?(可由學生討論,教師歸納總結。)
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,根據牛頓第一定律,如果不受外力,它將做勻速直線運動。現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系,我們這節課就要研究萬有引力定律在天文學上的應用。
板書:萬有引力定律在天文學上的應用 人造衛星
(二)教學過程
1.研究天體運動的基本方法
剛才我們分析了行星的運動,發現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
下面我們根據這一基本方法,研究幾個天文學的問題。
(1)天體質量的計算
如果我們知道了一個衛星繞行星運動的周期,知道了衛星運動的軌道半徑,能否求出行星的質量呢?根據研究天體運動的基本方法:萬有引力做向心力,f萬=f向
根據萬有引力定律,我們知道衛星受到行星的引力為:
(指副板書)此時知道衛星的圓周運動周期,其向心力公式用哪個好呢?
(指副板書)于是我們得到
等式兩邊都有m,可以約去,說明與衛星質量無關。我們就可以得
(2)衛星運行速度的比較
下面我們再來看一個問題:某行星有兩顆衛星,這兩顆衛星的質量和軌道半徑都不相同,哪顆衛星運動的速度快呢?我們仍然利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
設行星質量為m,某顆衛星運動的軌道半徑為r,此衛星質量為m,它受到行星對它的萬有引力為
此時需要求衛星的運行速度,其向心力公式用哪個好呢?
等式兩邊都有m,可以約去,說明與衛星質量無關。于是我們得到
從公式可以看出,衛星的運行速度與其本身質量無關,與其軌道半徑的平方根成反比。軌道半徑越大,運行速度越小;軌道半徑越小,運行速度越大。換句話說,離行星越近的衛星運動速度越大。這是一個非常有用的結論,希望同學能夠給予重視。
(3)海王星、冥王星的發現
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。這就需要更復雜一些的運算,而這種運算,導致了海王星、冥王星的發現。
2XX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,人們發現最外面的行星——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可能還有一顆行星,它對天王星的引力使天王星的軌道發生偏離。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,又發現海王星的軌道也與計算值有偏差,人們進一步推測,海王星軌道外側還有一顆行星,于是用同樣的方法發現了冥王星。可見萬有引力定律在天文學中的應用價值。
2.人造地球衛星
下面我們再來研究一下人造地球衛星的發射及運行情況。
(1)衛星的發射與運行
最早研究.人造衛星問題的是牛頓,他設想了這樣一個問題: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。考慮到地球是圓形的,應該是這樣的圖景:(板圖)
當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,就成為地球的衛星了。
從剛才的分析我們知道,要想使物體成為地球的衛星,物體需要一個最小的發射速度,物體以這個速度發射時,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。代入數據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
第一宇宙速度是發射一個物體,使其成為地球衛星的最小速度。若以第一宇宙速度發射一個物體,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。
現在同學思考一個問題:剛才我們分析衛星繞行星運行時得到一個結論:衛星軌道離行星越遠,其運動速度越小。現在我們又得到一個結論:衛星的發射速度越大,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,關鍵是我們要分清發射速度和運行速度是兩個不同的速度:比如我們以10km/s的速度發射一顆衛星,由于發射速度大于7.9km/s,衛星不可能在地球表面飛行,將會遠離地球表面。而衛星遠離地球表面的過程中,其在垂直地面方向的運動,相當于豎直上拋運動,衛星速度將變小。當衛星速度減小到7.9km/s時,由于此時衛星離地球的距離比剛才大,根據萬有引力定律,此時受到的引力比剛才小,仍不能使衛星在此高度繞地球運動,衛星還會繼續遠離地球。衛星離地面更遠了,速度也進一步減小,當速度減小到某一數值時,比如說5km/s時,衛星在這個位置受到的地球引力剛好滿足衛星在這個軌道以這個速度運動所需向心力,衛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,第一宇宙速度是發射地球衛星的最小速度,是衛星繞地球運行的最大速度。
板書:第一宇宙速度是發射地球衛星的最小速度,是衛星繞地球運行的最大速度。
如果物體發射的速度更大,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)同步通訊衛星
下面我們再來研究一種衛星——同步通信衛星。這種衛星繞地球運動的角速度與地球自轉的角速度相同,所以從地面上看,它總在某地的正上方,因此叫同步衛星。這種衛星一般用于通訊,又叫同步通訊衛星。我們平時看電視實況轉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星轉播電視實況,為什么北京上空沒有同步衛星呢?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星,那么這顆衛星軌道平面的中心應是地軸上的某點,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星的。另外由于同步衛星的周期與地球自轉周期相同,所以此衛星離地球的距離只能是一個定值。換句話說,所有地球的同步衛星只能分布在赤道正上方的一條圓弧上,而為了衛星之間不相互干擾,大約3度角左右才能放置一顆衛星,地球的同步通訊衛星只能有120顆。可見,空間位置也是一種資源。(可視時間讓學生推導同步衛星的高度)
(三)課堂小結
本節課我們學習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;了解了衛星的發射與運行的一些情況;知道了第一宇宙速度是衛星發射的最小速度,是衛星繞地球運行的最大速度。最后我們還了解了通訊衛星的有關情況,本節課我們學習的內容較多,希望及時復習。
五、說明
1.設計思路:本節課是一節知識應用與擴展的課程,所以設計時注意加大知識含量,引起學生興趣。同時注意方法的培養,讓學生養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慣,避免套公式的不良習慣。圍繞第一宇宙速度的討論,讓學生形成較正確的衛星運動圖景。
2.同步衛星模型是用一地球儀改制而成,用一個小球當衛星,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。
(北京156中學 王勇毅)
萬有引力定律在天文學上的應用 篇9
教材分析
這節課通過對一些天體運動的實例分析,使學生了解: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,由于天體的質量很大,萬有引力將起決定性作用,對天文學的發展起了很大的推動作用,其中一個重要的應用就是計算天體的質量。
在講課時,應用萬有引力定律有兩條思路要交待清楚。
1.把天體(或衛星)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)的質量,討論衛星的速度、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。
這節內容是這一章的重點,這是萬有引力定律在實際中的具體應用.主要知識點就是如何求中心體質量及其他應用,還是可發現未知天體的方法。
教學目標
一 知識目標
1.了解行星繞恒星運動及衛星繞行星的運動的共同點:萬有引力作為行星、衛星圓周運動的向心力。
2.了解萬有引力定律在天文學上有重要應用。
3.會用萬有引力定律計算天體的質量。
二 能力目標
通過萬有引力定律在實際中的應用,培養學生理論聯系實際的能力。
教學重點
1.人造衛星、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量。
教學難點
根據已有條件求中心天體的質量。
教學步驟
一 導入新課
復習舊課:
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,可以求得地球的質量等。
對了,萬有引力常量一經測出,萬有引力定律對天文學的發展起了很大的推動作用,這節課我們來學習萬有引力定律在天文學上的應用。
二 新課教學
(一) 天體質量的計算
提出問題引導學生思考:在天文學上,天體的質量無法直接測量,能否利用萬有引力定律和前面學過的知識找到計算天體質量的方法呢?
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,公轉周期為t,太陽質量為多少?
分析:設太陽質量為m,行星質量為m,由萬有引力提供行星公轉的向心力得:
, ∴
提出問題引導學生思考:如何計算地球的質量?
分析:應選定一顆繞地球轉動的衛星,測定衛星的軌道半徑和周期,利用上式求出地球質量。因此上式是用測定環繞天體的軌道半徑和周期方法測被環繞天體的質量,不能測定環繞天體自身質量。
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:應用萬有引力定律計算天體質量的基本思路是:根據行星(或衛星)運動的情況,求出行星(或衛星)的向心力,而f向=f萬有引力。根據這個關系列方程即可。
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
學生自己總結: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:金星的半徑是地球的0.95倍,質量是地球的0.82倍,金星表面的重力加速度是多大?
3.發現末知天體
用萬有引力定律計算天體的質量是天文學上的重要應用之一,一個科學的理論,不但要能說明已知事實,而且要能預言當時不知道的事實,請同學們閱讀課本并思考:科學家是如何根據萬有引力定律發現海王星的?
請同學們推導:已知中心天體的質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f萬有引力=f向=,而f萬有引力=,兩式聯立得:
在18世紀發現的第七個行星──天王星的運動軌道,總是同根據萬有引力定律計算出來的有一定偏離。當時有人預測,肯定在其軌道外還有一顆未發現的新星。后來,亞當斯和勒維列在預言位置的附近找到了這顆新星。后來,科學家利用這一原理還發現了許多行星的衛星,由此可見,萬有引力定律在天文學上的應用,有極為重要的意義。
海王星和冥王星的發現,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,求木星的質量為多少千克?
解:木星對衛星的萬有引力提供衛星公轉的向心力:
,
例2.地球繞太陽公轉,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,則太陽與地球質量之比為多少?
解:⑴地球繞太陽公轉,太陽對地球的引力提供向心力
則, 得:
⑵月球繞地球公轉,地球對月球的引力提供向心力
則 ,得:
⑶太陽與地球的質量之比
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半徑的9倍,則探空火箭使太陽公轉周期為多少年?
解:方法一:設火箭質量為m1,軌道半徑r,太陽質量為m,地球質量為m2,軌道半徑為r。
⑴火箭繞太陽公轉, 則
得:………………①
⑵地球繞太陽公轉,
則
得:………………②
∴ ∴火箭的公轉周期為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
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9.84 m/s2,那么月球表面測量處相應的重力加速度為
a.1.64 m/s2 b.3.28 m/s2
c.4.92 m/s2 d.6.56 m/s2
2.地球是一個不規則的橢球,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.a 2. 1.0066
五 小結(用投影片出示)
這節課我們主要掌握的知識點是:
1.萬有引力定律在天文學中的應用,一般有兩條思路:
(1)f萬有引力=環繞體所需的向心力
(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中具有的重要意義。
五 作業