《万有引力理论的成就》学习任务单【学习目标】1.理解“称量地球质量”的基本思路,了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2.理解计算太阳质量的基本思路,能将天体问
题
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中的对象和过程转换成相关模型后求解。3.能说出万有引力定律在发现未知天体等领域贡献,认识科学定律对人类探索未知世界的作用。【课前预习任务】万有引力定律的表达式_____________2.引力常量是由_____________推算得到,通常取G=6.67×10-11N·m2/kg2。3.开普勒第三定律的表达式_____________,其中每个物理量的含义是什么?4.向心力的各种表达形式:【课上学习任务】1.思考:如何称量地球的质量?(1)从什么角度思考这一问题?(2)选择哪个物体作为研究对象?(3)地面上物体的运动情况,受力情况?(4)需要做怎样的简化?(5)推出地球质量的表达式,式中的量是否可观测?2.思考:如何计算太阳的质量通过模型的建立,可以推出太阳质量的表达式_____________。如果选用太阳系的其他行星计算,会得到___________(相同或不同)的结果。3.思考:运用绕行,我们可求的是中心天体质量,还是环绕天体质量?4.尝试测量月球的质量和未知天体的密度。5.(供基础好的同学拓展)小探究:成了宇航员的你,搭乘火星探测器,用一只表测定火星的密度。6.通过天王星和海王星理论轨道和实际轨道的偏差,大胆猜想其中的原因。7.了解海王星的发现过程,体会科学的研究
方法
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:发现问题、大胆猜想、理论推导、实践检验。8.思考:如何计算哈雷彗星的周期?9.了解万有引力科学成就:预言哈雷彗星回归,解释潮汐现象和地球形状,重力勘探。【课后作业】1-4题:高中物理必修第二册(人教版)p58页1、3,p71页A组6、75.利用引力常量G和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是()A.地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地心间的距离D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离【课后作业参考
答案
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】1.(p58页1)自由落体加速度是1.68m/s2;月球的重力加速度约为地球表面重力加速的,在月球上人感觉很轻,习惯在地球表面行走的人,在月球表面行走时是跳跃前进的。宇航员在月球表面最多能举起的物体质量为6m。2.(p58页3)5.9×1024kg3.(p71页A组6)方案一:用测力计测出钩码重力G物,则月球表面重力加速度,由万有引力定律,联立解得月球的质量。在此方案中,需要使用的实验器材是测力计。方案二:将钩码从空中适当高处由静止释放,测出其下落高度h和下落时间t,则,由万有引力定律,联立解得月球的质量。在此方案中,需要使用的实验器材是刻度尺和秒表。4.(p71页A组7)(1)1.3×1012m/s2(2)1.1×108m/s(提示:,可推得小行星的速度)5.D