《万有引力定律及其应用》教学设计

 《万有引力定律及其应用》教学设计教学目标：1．掌握万有引力定律的内容并能够应用万有引力定律解决天体、卫星的运动问题。2．掌握宇宙速度的概念。3．掌握用万有引力定律和牛顿运动定律解决卫星运动问题的基本方法和基本技能。教学重点：万有引力定律的应用教学难点：宇宙速度、人造卫星的运动教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：（一）、知识回顾：1、线速度与角速度的关系式：             。角速度与周期的关系式：            。2、物体做匀速圆周运动向心力表达式：                                  。（二）、新课教学：一、万有引力定律：（1687年牛顿发现）1、内容：万、有、引力方向、大小。2、表达式：  G为万有引力恒量（1798年由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出）3、适用条件：适用于两个质点或均匀球体；r为两质点或球心间的距离。二、万有引力定律的应用（1）、基本思路：天体运动可看成是_______________——其所受万有引力全部提供______________ 。（2）、一个模型：设地球的质量为M、半径为R，卫星的质量为m，高度为h，万有引力常数为G，请画出人造卫星环绕地球运行模型图，找出轨道半径，列出万有引力提供向心力方程。（让学生画出模型图，并找出半径，列出方程）讨论一：人造卫星环绕地球正常运行时的运行规律。求人造卫星环绕地球正常运行时的向心加速度、线速度、角速度、周期跟轨道半径之间的关系式。（教师得出线速度与半径之间的关系，其他关系由学生得出）①由 可得：     r越大，v越小。②由 可得：   r越大，ω越小。③由 可得：   r越大，T越大。④由 可得：  r越大，a向越小。讨论二：当r越小，v则越大，最大的v为多少？如何求第一宇宙速度？引导学生看人造卫星环绕地球运动快慢视频小结：运动轨道半径越大，天体运动得越慢，同一轨道上的天体运动快慢相同。讨论三：求天体的质量和密度：2、若已知月球绕地球公转的半径为r，公转周期为T，万有引力常量为G，则由此可求出(       ).(A)月球的质量     (B)地球的质量    (C)月球的密度        (D)地球的密度问：如何求月球的质量？如何求地球的密度？结论：只能求中心天体的质量。 针对训练：（学生做，然后教师点评）近几年高考试题回顾1、(08广东理科基础)人造卫星绕地球做匀速圆周运动,卫星所受万有引力F与轨道半径r的关系是 (    )A、F与r成正比        B、F与r成反比?   C、F与r2成正比      D、F与r2成反比?2、（2004年江苏物理)若人造卫星绕地球作匀速圆周运动，则下列说法正确的是（     ）A、卫星的轨道半径越大，它的运行速度越大   B、卫星的轨道半径越大，它的运行速度越小C、卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越大D、卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越小3、（2012年广东）如图6所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的（     ）A、动能大           B、向心加速度大     C、运行周期长        D、角速度小4、(2004年上海物理)火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7小时39分。火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（     ）A、火卫一距火星表面较近          B、火卫二的角速度较大C、火卫一的运动速度较大          D、火卫二的向心加速度较大5、（2003年春季理综)在地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是（    ）      A、它们的质量可能不同                          B、它们的速度可能不同      C、它们的向心加速度可能不同               D、它们离地心的距离可能不同6、（2011年广东）已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G。有关同步卫星，下列表述正确的是（    ）       A、卫星距离地面的高度为         B、卫星的运行速度小于第一宇宙速度       C、卫星运行时受到的向心力大小为    D、卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度7、（1999年广东)在圆轨道上运动的人造地球卫星质量为m，它到地面的距离等于地球半径R。地面上的重力加速度为g，则(    ) A、卫星运动的速度为                       B、卫星运动的周期为 C、卫星运动的加速度为                      D、卫星运动的动能为8、（2005年全国卷Ⅱ）已知引力常量G、地球到太阳中心的距离r、地球绕太阳运行的周期T．仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有（   　）A、地球的质量     B、太阳的质量    C、太阳的半径         D、地球绕太阳运行速度的大小9、（2008年广东） “嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测。下列说法正确的是（    ）A、发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B、在绕月圆轨道上，卫星的周期与卫星质量有关C、卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D、在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力10、（2005年广东大综)万有引力定律首先揭示了自然界中一切物体间基本相互作用的规律．以下说法正确的是（      ）A、物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B、人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大C、人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供D、宇宙飞船内的宇航员处于完全失重状态是由于没有受到万有引力的作用11、（2003年广东大综)若航天飞机在一段时间内保持绕地心做匀速圆周运动，则（     ）A、它的速度的大小不变，动量也不变       B、它不断地克服地球对它的万有引力做功C、它的动能不变，重力势能也不变         D、它的速度的大小不变，加速度等于零小结：1、基本思路：天体运动看成是匀速圆周运动，万有引力提供向心力。2、天体运动的特点：运动轨道半径越大，天体运动得越慢，同一轨道上的天体运动快慢相同。3、只能求解中心天体的质量。布置作业：完成练习册上的练习题。