人教版必修2万有引力理论的成就课件(2)

4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 教学目标教学目标教学目标教学目标 1 1了解万有引力定律在天文学上的重要应用了解万有引力定律在天文学上的重要应用 2 2会用万有引力定律计算天体质量，了解会用万有引力定律计算天体质量，了解“称量地球质称量地球质量量“计算太阳质量的根本思路计算太阳质量的根本思路 3 3认识万有引力定律的科学成就，体会科学思想方法认识万有引力定律的科学成就，体会科学思想方法4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 重点难点重点难点【重点】【重点】运用万有引力定律运用万有引力定律计算天体的算天体的质量量 【难点】点】在具体的天体运在具体的天体运动中中应用万有引力定律解决用万有引力定律解决问题重点难点重点难点4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 教学建议教学建议教学建议教学建议4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 新课导入新课导入新课导入新课导入 【导入一】入一】1卡文迪卡文迪许实验测引力常量的原理是什么？引力常量的原理是什么？答：利用引力矩与金属答：利用引力矩与金属丝的扭的扭转力矩的平衡来求得力矩的平衡来求得 2引力常量的引力常量的测出的物理意出的物理意义 答答：使使万万有有引引力力定定律律有有了了其其实际意意义，可可以以求求得得地地球球的的质量量等等对了了，引引力力常常量量一一经测出出，万万有有引引力力定定律律对天天文文学学的的开开展展起起了了很很大大的的推推动作作用用，这节课我我们来来学学习万万有有引引力力定定律律在在天天文文学学上上的的应用用4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 新课导入新课导入 【导入二】提问：伽利略在研究杠杆原理后，曾经说过一句什么名言？(给我一个支点，我可以撬动地球)提问：天平是根据杠杆原理测量物体质量的仪器，那么根 据伽利略的名言，我们是否可以用天平测量地球的质量？那我们如何测量巨大的天体质量？万有引力给我们提供了帮助.4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 知识必备知识必备知识必备知识必备 知识点一地球质量的计算知识点一地球质量的计算 1 1假假设设不不考考虑虑地地球球自自转转的的影影响响，地地面面上上质质量量为为m m的的物物体所受的重力近似等于地球对物体的体所受的重力近似等于地球对物体的_ 2 2公公式式：mgmg_由由此此式式可可得得出出地地球球的的质质量量M M_引力 4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 知识必备知识必备匀速匀速圆周周 万有引力万有引力 4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 知识必备知识必备 知识点三发现未知天体知识点三发现未知天体 1 11818世世纪纪，人人们们观观测测到到太太阳阳系系第第七七个个行行星星天天王王星的轨道和用万有引力定律计算出来的轨道有一些偏差星的轨道和用万有引力定律计算出来的轨道有一些偏差 2 2根根据据已已发发现现的的天天体体的的运运行行轨轨道道结结合合万万有有引引力力定定律律推推算算出出还还没没发发现现的的未未知知天天体体的的轨轨道道，如如_就就是是这这样样发发现现的的注注意意：海海王王星星的的发发现现和和哈哈雷雷彗彗星星的的“按按时时回回归归最最终终确确立立了了万万有引力定律的地位有引力定律的地位海王星海王星 4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 考点一计算天体的质量考点一计算天体的质量 想一想想一想 根据月球根据月球绕地球做地球做圆周运周运动的的规律律应用万有引用万有引力定律求出的天体的力定律求出的天体的质量是地球的量是地球的质量量还是月球的是月球的质量？量？学习互动学习互动4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动万有引力万有引力 4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 例1 某天体的一颗卫星沿圆轨道运行，轨道半径是6.8103 km，周期是5.6103s，引力常量G6.671011 Nm2/kg2.那么此天体的质量大约是()A6.01023 kg B4.01024 kgC6.01024 kg D4.01023 kg4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 点评 此题为应用万有引力定律计算中心天体质量的根本计算题，解题时主要注意数值计算的准确性，尤其是代入数据时要统一成国际单位 考点二天体密度的计算 想一想 计算天体密度时，一定要知道其体积吗？4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 答案 不一定4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 点评 地球外表处的物体的重力受地球自转的影响，高中物理只要求掌握赤道和两极位置的定量分析4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 点评点评 要掌握日常知识中地球的公转周期、地球的自转要掌握日常知识中地球的公转周期、地球的自转周期、月球的公转周期等，在估算天体质量时，往往作为隐周期、月球的公转周期等，在估算天体质量时，往往作为隐含条件加以利用含条件加以利用 考点三发现未知天体 想一想 海王星被称为“笔尖下发现的行星，原因就是计算出来的轨道和预测的位置跟实际观测的结果非常接近科学家在推测海王星的轨道时，应用的物理规律有哪些？4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 答案 万有引力定律、牛顿第二定律、圆周运动规律等4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动海王星 哈雷彗星 要点总结要点总结 除了可以应用万有引力定律计算天体的质量外，还可以除了可以应用万有引力定律计算天体的质量外，还可以应用万有引力定律发现未知天体，应用万有引力定律发现未知天体，_的发现和的发现和_的的“按时回归确立了万有引力定律的地位按时回归确立了万有引力定律的地位4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 例例4 4 以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是()A A海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的道而发现的 B B天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的发现的 C C海王星是人们经过长期的太空观测而发现的海王星是人们经过长期的太空观测而发现的 D D天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此，人们发现了海王星用，由此，人们发现了海王星4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 学习互动学习互动 解析解析 D D由行星的发现历史可知，天王星并不是根由行星的发现历史可知，天王星并不是根据万有引力定律计算出轨道而发现的；海王星不是通过观据万有引力定律计算出轨道而发现的；海王星不是通过观测发现，也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的，测发现，也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的，而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差，然而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差，然后运用万有引力定律计算出后运用万有引力定律计算出“新星的轨道，从而发现了新星的轨道，从而发现了海王星，只有选项海王星，只有选项D D正确正确4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 备用习题备用习题备用习题备用习题4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 备用习题备用习题4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 自我检测自我检测自我检测自我检测4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 自我检测自我检测4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 自我检测自我检测4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 自我检测自我检测4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 自我检测自我检测 3(发现未未知知天天体体)关关于于万万有有引引力力定定律律应用用于于天天文文学学研研究究的的历史事史事实，以下，以下说法正确的法正确的选项是是()A天天王王星星、海海王王星星都都是是运运用用万万有有引引力力定定律律经过大大量量计算算以后以后发现的的 B18世世纪时人人们发现太太阳阳的的第第七七颗行行星星的的运运动轨道道总是是同同根根据据万万有有引引力力定定律律计算算出出来来的的结果果有有比比较大大的的偏偏差差，于于是是人人们推推测出在出在这颗行星的行星的轨道外道外还有一有一颗行星行星 C太太阳阳的的第第八八颗行行星星是是牛牛顿运运用用自自己己发现的的万万有有引引力力定定律律经过大量大量计算而算而发现的的 D以上以上说法都正确法都正确4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就 自我检测自我检测 解析解析 B B天王星是在天王星是在17811781年被发现的，而卡文迪许年被发现的，而卡文迪许测出引力常量的值是在测出引力常量的值是在17891789年，在此之前人们还不能用万年，在此之前人们还不能用万有引力定律做具有实际意义的计算，应选项有引力定律做具有实际意义的计算，应选项A A错误，错误，B B正确；正确；太阳的第八颗行星是在太阳的第八颗行星是在18461846年被发现的，而牛顿发现的万年被发现的，而牛顿发现的万有引力定律于有引力定律于16871687年发表在牛顿的年发表在牛顿的?自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理?中，选项中，选项C C错误错误 专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 教学目标教学目标教学目标教学目标 1清清楚楚人人造造地地球球卫星星绕地地球球运运动的的向向心心力力来来源源地地球球对行星的万有引力行星的万有引力 2会会计算算各各种种卫星星的的运运行行参参量量，能能比比较不不同同轨道道(高高度度不不同同)上的上的卫星运行参量的大小星运行参量的大小 3清清楚楚地地球球同同步步卫星星，能能将将地地球球卫星星的的研研究究方方法法迁迁移移应用到用到绕月月飞行的嫦娥探行的嫦娥探测器的运行器的运行规律的研究中律的研究中专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 重点难点重点难点【重点】【重点】(1)(1)人造卫星运行参量比较人造卫星运行参量比较 (2)(2)地球同步卫星地球同步卫星 【难点】【难点】卫卫 星星(飞船、探测器、空间站飞船、探测器、空间站)变轨问题变轨问题重点难点重点难点专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 教学建议教学建议教学建议教学建议 本本节研研究究人人造造卫星星问题，包包括括飞船船、探探测器器、空空间站站问题，本本节内内容容的的教教学学应首首先先从从人人造造卫星星的的动力力学学分分析析入入手手，定定量量探探讨出出人人造造卫星星各各个个运运行行参参量量的的决决定定关关系系式式，据据此此可可进一一步步研研究究人造人造卫星的星的变轨问题和同步和同步卫星星问题专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 新课导入新课导入新课导入新课导入 【导入一】入一】同同学学们经常常收收看看卫星星电视节目目，卫星星电视信信号号就就是是通通过通通信信卫星星进行行转播播的的，卫星星为什什么么能能高高高高悬挂挂在在天天上上呢呢？这节课我我们重点研究人造重点研究人造卫星星问题 【导入二】入二】同同学学们都都知知道道月月球球是是地地球球的的卫星星，而而且且地地球球只只有有一一个个天天然然卫星星，但但是是月月球球并并不不孤孤单，人人类迄迄今今为止止已已经给月月球球发射射了了很很多多小小伙伙伴伴人人造造地地球球卫星星这节课我我们重重点点研研究究人人造造卫星星问题.专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动 考点一人造卫星运行参量比较考点一人造卫星运行参量比较 例例1(1(多项选择多项选择)如图如图Z21Z21所示，所示，a a、b b、c c是在地球是在地球大气层外同一平面内沿圆形轨道运动的三颗卫星，大气层外同一平面内沿圆形轨道运动的三颗卫星，那么那么()图图Z21 Z21 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动 Ab、c的角速度相等，且大于的角速度相等，且大于a的角速度的角速度 Bb、c的周期相等，且大于的周期相等，且大于a的周期的周期 Cb、c的向心加速度大小相等，且大于的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度的向心加速度 Db、c的的线速度大小相等，且小于速度大小相等，且小于a的的线速度速度专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动 考点二地球同步卫星 例3(多项选择)关于地球同步卫星，以下说法正确的选项是()A它们的质量一定是相同的 B它们的周期、高度、速度大小一定是相同的 C我国发射的地球同步卫星可以定点在北京上空 D我国发射的地球同步卫星必须定点在赤道上空专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动 考点三卫星(飞船、探测器、空间站)变轨问题 例4(多项选择)我国已于2021年9月末发射“天宫一号目标飞行器，11月初发射“神舟八号飞船并与“天宫一号实现成功对接图Z22为“天宫一号和“神舟八号绕地球做匀速圆周运动时的示意图，A代表“天宫一号，B代表“神舟八号，虚线为各自的轨道由此可以判定()专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动 A“天宫一号的运行速率大于“神舟八号的运行速率 B“天宫一号的周期等于“神舟八号的周期 C“天宫一号的向心加速度小于“神舟八号的向心加速度 D“神舟八号适度加速有可能与“天宫一号实现对接专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 学习互动学习互动专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 备用习题备用习题备用习题备用习题专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 备用习题备用习题专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 自我检测自我检测自我检测自我检测 1(人造卫星运行参量比较)关于地球的近地卫星和赤道上的物体，以下说法中正确的选项是()A近地卫星可以在通过北京地理纬度圈所决定的平面上做匀速圆周运动 B近地卫星和赤道上的物体均处于完全失重状态 C近地卫星和赤道上的物体因轨道相同，故线速度大小相等 D近地卫星比赤道上的物体加速度大专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 自我检测自我检测 解析 D考虑到卫星轨道的稳定性，所有卫星的轨道都以地心为圆心，选项A错误；近地卫星处于完全失重状态但赤道上的物体却不是这样，选项B错误；近地卫星所受引力等于向心力，而赤道上的物体以引力的一局部提供向心力，线速度大小不相等，由牛顿第二定律知近地卫星加速度大，选项C错误，D正确专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 自我检测自我检测专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 自我检测自我检测专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 自我检测自我检测专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 自我检测自我检测专题课：人造卫星问题专题课：人造卫星问题 自我检测自我检测