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第四节万有引力定律在天文学上的应用

课时：一课时教师：

教学目标：

一、知识目标

1.了解行星绕恒星运动及卫星绕行星运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力.

2.了解万有引力定律在天文学上有重要应用.

3.会用万有引力定律计算天体的质量.

二、能力目标

通过万有引力定律在实际中的应用，培养学生理论联系实际的能力.

三、德育目标

利用万有引力定律可以发现未知天体，让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.

教学重点:

1.人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的.

2.会用已知条件求中心天体的质量.

教学难点:根据已有条件求中心天体的质量.

教学方法:分析推理法、讲练法.

教学过程

学习目标:

1.利用万有引力等于向心力求出中心天体的质量.

2.了解万有引力定律在天文学上的应用.

一、导入新课

知识回顾:

1、天体实际做何运动?而我们通常可认为做什么运动?

2、描述匀速圆周运动的物理量有哪些?

3、根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?

［教师总结］万有引力常量的测出,使万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用.这节课我们就共

同来学习万有引力定律在天文学上的应用.

二、新课教学

(一)天体质量的计算

1

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A.基础知识

请同学们阅读课文第一部分——天体质量的计算.同时考虑下列问题.

1、万有引力定律在天文学上有何用处?

2、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?该思路是否属于动力学的两类基本问题之一？与

牛顿运动定律的应用联系起来，就是“已知运动情况”，这里“运动情况”指的是什么？

3、应用天体运动的动力学方程求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点?

4、应用此方法能否求出环绕天体的质量?

学生阅读课文第一部分,从课文中找出相应的答案.

1.当测定出万有引力常量后,我们便可应用万有引力定律计算天体的质量.使以前看似不可能的事变为现

实.

2.应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是:根据环绕天体的运动情况,求出其向心加速度,然后根据

万有引力充当向心力,进而列方程求解.

3.从前面的学习知道,天体之间存在着相互作用的万有引力,而行星(或卫星)都在绕恒星(或行星)做近似

圆周的运动,而物体做圆周运动时合力充当向心力,故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有

引力充当向心力,这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在.

B.深入探究

请同学们结合课文知识以及前面所学匀速圆周运动的知识,加以讨论、综合.然后思考下列问题.

1.天体实际做何运动?而我们通常可认为做什么运动?

2.描述匀速圆周运动的物理量有哪些?

3.根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?

4.应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什

么特点?

5.应用此方法能否求出环绕天体的质量?

分组讨论,得出答案.

1.天体实际运动是沿椭圆轨道运动的,而我们通常情况下可以把它的运动近似处理为圆形轨道,即认为天

体在做匀速圆周运动.

2.在研究匀速圆周运动时,为了描述其运动特征,我们引进了线v,角ω,周期T三个物理量.

3.根据环绕天体的运动状况,求解向心加速度有三种求法.即:

2

v

a.a=r

向

2

b.a=ω·r

向

22

c.a=4πr/T

向

4.应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力