教学设计

设计说明

卡文迪许被称为能称出地球质量的人

地球质量的测量

地面上物体的重力等于地球对物体的引力,即

     mg=GMm/r²

       根据G、g、r测出地球质量

物体在天体表面时受到的重力近似等于万有引力？

 万有引力分解为两个分力：重力:G=mg  和m随地球自转的向心力Fn:

结论：向心力远小于重力，万有引力近似等于重力，因此不考虑(忽略)地球自转的影响

师生共同合作代入数据计算出地球的质量

2.探究·练习

如何测量月球的质量?

增强同学的阅读理解和分析、归纳能力。

掌握等式成立的前提条件是：不考虑地球自转的影响

通过具体的演算对地球的质量有一个感性的认识

通过同学们共同参与实验设计——分析讨论——总结规律,来体验感悟知识的灵活运用,对马克·吐温的话:“根据零星的事实,增添一点猜想,竟能赢得那么多的收获!”产生共鸣。

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设计说明

1.引导·思考

如何测量太阳的质量?

2.阅读·思考

（1）、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?

(根据环绕天体的运动情况，结合万有引力充当向心力，进而列方程求解 )

（2）、求解天体质量的方程依据是什么?

(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 )

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?

通常认为天体在做匀速圆周运动

（2）、描述匀速圆周运动的物理量有哪些?

线速度v，角速度ω，周期T三个物理量

（3）、向心力有几种表达方式?

(1)F_心=mv²/r　　　　(2)F_心=mω²·r

(3)F_心=m4π²r/T²

（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?

结论：计算天体质量的两条基本思路

1、物体在天体表面时受到的重力等于万有引力

g---天体表面的重力加速度

R---天体的半径

2、行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力

只能求出中心天体的质量！！！

问题：请同学们设计一种方法来测一下木星的质量。

可能出现的错误：用木星围绕太阳的这一模型来解题。

得到的结果：无法得到木星的质量，反而得到了太阳的质量。

错误发生原因：建立的模型错误，万有引力定律只能算出中心天体的质量。

纠错目的：进一步强调利用万有引力定律算出的只是中心天体的质量。

3.探究·练习

能否利用人造卫星的相关信息测量地球质量?

    P_4０问题与练习3

4. 拓展·练习

天体密度的计算

方法1

方法2

当r≈R时

太阳质量的测定,因为无法登陆表面,所以只能从另外一个角度来考虑!

通过引导、启发,逐步将同学的考虑重点转向围绕太阳的其他天体运动规律来思考!

通过几个问题的探究让同学对课本知识在整体上有一定的认识和了解，体现新课改的精神，同学是主体，教师是主导的作用，增强同学的阅读理解和归纳总结的能力。

通过知识的复习回顾及几组相关问题的解决，进行由浅入深，循序渐进的启发式教学，激活同学内在的求知欲，引导同学积极思考，独立探究。

通过分组比赛,代表发言,写出求解中心天体质量的不同表达式。

    通过师生互动,总结点评得出正确结论，掌握求解中心天体的质量的方法，突出重点，突破难点，达到教学目的。

通过木星质量测定的实战演练，剖析同学可能产生的问题，总结点评得出正确结论，体会模型建立的方法，掌握,求解中心天体的质量的方法，突出重点，突破难点，达到教学目的。

通过典例探究,感悟求解中心天体质量的三种表达式中，最常用的是已知周期求质量的方程。因为环绕天体运动的周期比较容易测量。  

    并了解目前,观测人造卫星的运动,是测量地球质量的重要方法之一。

通过分组比赛,代表发言,写出求解天体密度的不同表达式。

通过师生互动,总结点评得出正确结论，掌握求解天体密度的方法，突出重点，突破难点，达到教学目的。

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设计说明

1、应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？

还可以用来发现未知的天体。

2、应用万有引力定律发现了哪些行星？        

    海王星、冥王星

通过海王星、冥王星预测直至发现的过程,渗透物理学史的思想教育,体会万有引力理论威力。

引导同学深入探究：人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?

学生发表自己的看法。并进行教师点评!

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设计说明

让同学概括总结本节的内容；请同学代表总结发言；其他同学再讨论，补充；然后请同学评价本节小结内容。

教师点评:

本节课我们通过共同的学习了地球质量测定——天体质量测定——天体轨道的演算推测,直观地了解了万有引力定律在人类认识自然界奥秘中发挥的巨大作用!

理论来源于实践，反过来又可以指导实践

    所以在人们后来的探索前进道路上,仍旧难忘牛顿等前辈科学家的功勋。

放开手，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架,培养学生概括总结能力。

前后呼应

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设计说明

1、一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R的行星表面飞行，环绕一周飞行时间为T，

求该星球的质量和平均密度？

2、某人在某一星球上以速度v竖直上抛一物体，经时间t落回抛出点，已知该星球的半径为R，

试计算该星球的质量及其平均密度？

学以致用，巩固成果，体会成功

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探究与活动

问题与练习2（参见教材P₄₀ ）

要求：让同学收集相关资料，进行必要验证，理论与生活相结合。

让同学巩固新学知识，并培养同学收集材料和知识运用的能力