《人教版(2019)高中物理必修二教案》7.3万有引力理论的成就 教案

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7.3 万有引力理论的成就
〖教材分析〗
本节课是在学习了万有引力定律的基础上，应用万有引力定律“称量”地
球质量与计算和发现未知天体，预测哈雷彗星回归。使学生深刻体会科学定律
对人类探索未知世界所起到的巨大作用，海王星和冥王星的发现，哈雷彗星的
按时回归，又验证了万有引力的正确性和普遍适用性。通过本节的学习，激起
学生对科学探究的 兴趣，培养学生热爱科学的情感。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：建立运动学观念，知道万有引力定律在天文学上的应用。理解
天体作圆周运动的向心力是由万有引力提供的。
科学思维：掌握两类求解天体质量的方法，及其它们之间的联系，培养学
生空间想象和分析问题的能力与方法。
科学探究：通过介绍用万有引力定律发现未知天体和预测哈雷彗星回归的
过程，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观
点。
科学态度与责任：通过对天体运动规律的认识，了解科学发展的曲折性，
感悟科学是人类进步的动力。
〖教学重点与难点〗
重点：通过万有引力定律计算天体的质量。
难点：在具体的天体运动中应用万有能力定律解决问题。
〖教学准备〗
多媒体课件
〖教学过程〗
一、新课引入
在初中，我们已经知道物体的质量可 以用天平来测
量，生活中物体的质量常用 电子秤或台秤来称量对于地
球，我们怎 样“称量”它的质量呢？
总不能也放到天平上称量吧，即使是放到天平上秤，
你也得有那么大的砝码才行的。所以直接是称不出来的，只能通过计算，算出
地球质量。怎么计算呢?这就要用到上节课学习的万有引力定律了。
二、新课教学
（一）“称量”地球的质量
1
我们知道万有引力定律 的适用条件是质点或均质球体。这就需
要我们除了地球外，还要再选一个物体。
问题 1：:我们应选择哪个物体作为研究对象，为什么？
我们都在地球上，选的物体也最好在地球上，方便操作。那这样就造成，
两物体靠得太近，不适用万有引力定律。所以不能把地球看成球，要看成质点。
如何才能看成质点呢。所选物体很小，完全可以看成质点，那地球呢？
若不考虑地球自转的影响，地面上质量为 m的物体所受的重
力mg 等于地球对物体的引力，即
,
式中m地是地球的质量，R是地球的半径，也就是物体到地心的距离。由
此解出
其中 g是地球表面的重力加速度，G是引力常量，R是地球半径。地面的重
力加速度g和地球半径 R 在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量 G,就可
以算出地球的质量 m地。因此，卡文迪什把他自己的实验说成是“称量地球的
重量”。
我 们 来 算 一 算 地 球 的 质 量 。 已 知 g=9.8m/s2，G=6.67×10-11Nm2/
kg2，R=6400km，通过这些数据就可算出地球的质量了。
=6.4×1024kg，大概是60 万亿亿吨。
在这个式子中只要知道两个量就可以求第三个量了，这种称
量质量的方法，不单在地球上能用，到其他星球上也是可以用的，我们把这种
称量质量的方法叫，
1. 表面法测量天体质量
①在星球表面任选一物体 m作为研究对象，
② 忽略星球自转影响，重力等于其所受的万有引力，则
2
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