最新全品学练考导学案,高中物理,必修2,新课标人教版rj优秀名师资料.doc
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1、全品学练考导学案,高中物理,必修2,新课标人教版(rj)篇一:【导学案】2015年高中物理人教版必修二教师用书 6.4 课时6.4 万有引力理论的成就 1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。 2.会用万有引力定律计算天体质量,了解“称量地球质量”“计算太阳质量”的基本思路。 3.认识万有引力定律的科学成就,体会科学思想方法。 重点难点:掌握根据万有引力定律及相关知识求中心天体质量的方法。 教学建议:本节属于应用性知识的教学内容,使万有引力定律在应用中得到进一步检验;通过教学使学生的思维能力得到进一步训练;教材的立意是使学生感受用物理理论探索未知世界的科学魅力,激发探究未知世界的兴趣。教师在
2、授课过程中应引导学生自觉养成科学探究的良好习惯,学习科学家们坚韧不拔的精神。可以放手给学生,让学生互相帮助探究1 课本中的问题,学习教材内容后解答问题,真正以学生为学习主体。 导入新课:地球很大很大,以至于我们人类怎样折腾地球,地球也不会因此动一下。但再大的物体也有质量,地球的质量有多大?太阳的质量又有多大?我们怎么才能求出来?今天我们就来试着解决这些问题。 1.计算地球质量 (1)地球上的物体具有重力是由于?,若不考虑地球自转的影响,地面上的物体所受的重力等于物体受到的?地球的万有引力。 (2)公式:? (3)我们只需测出?和地球表面的?,即可求地球的质量M=?。 2.计算其他天体质量 (1
3、)将行星或卫星的运动近似看作?匀速圆周运动,行星或卫星的向心力由?万有引力提供。 (2)观测围绕中心天体运动的?和?,根据万有引力提供向心力,由牛顿第二定律列出方程G=m()2,求得中心天体的质量M=。 3.计算中心天体的密度 如果中心天体为球体,则密度=,R为中心天体的半径。当匀速圆周运动的天体绕中心天体表面运行时,则r=R,则上2 式可简化为=。 4.发现未知天体 (1)被人们称为“笔尖下发现的行星”被命名为 (2)海王星的发现和“按时回归”确立了万有引力定律的地位,也成为科学史上的美谈。 1.通过计算天体的质量,说说开普勒第三定律中的常量k与哪些因素有关。 解答:常量k与太阳(中心天体)
4、的质量有关。 2.太阳系八大行星中离太阳最近和最远的分别是什么? 解答:最近的是水星,最远的是海王星。 主题1:实验室中“称量”地球质量 问题:(1)不考虑地球自转的影响,地面 上物体受到的地球引力有哪两种表达形式? (2)设地面附近的重力加速度g=9.8 m/s2,地球半径R =6.4106 m,引力常量G=6.6710-11 N?m2/kg2,试估算地球的质量。 (3)总结称量地球质量的方法和原理。 (4)根据地球表面的重力加速度g、引力常量G怎样计算出地球的密度? 解答:(1)不考虑地球自转的影响,地面上物体受到的地球引力F等于物体的重力,因 此,F=mg,根据万有引力公式有F=。 3
5、(2)对地面上的物体有G=mg,则地球质量M=,将g=9.8 m/s2,地球半径R =6.4106 m,引力常量G=6.6710-11 N?m2/kg2代入得,M= kg=6.01024 kg。 (3)“称量”地球质量的方法。 ?称量条件:不考虑地球自转的影响。 ?称量原理:地面上物体所受到的重力等于地球对它的万有引力,即mg=G 。 (4)因为地面上物体受到的地球引力F等于物体的重力,mg=,又因为M=R3,所以密度=。 知识链接:不考虑地球自转的影响,地面上物体受到的重力等于地球对物体的引力。主题2:计算未知天体的质量的方法 问题:阅读教材“计算天体的质量”标题下的内容,结合教材知识以及前
6、面所学匀速圆周运动的知识,加以讨论、综合,然后回答下列问题。 (1)应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么? (2)以月球绕地球运行为例,请你应用天体运动的动力学方程万有引力充当向心力,写出所有可能的表达式。 (3)根据上面的推导,月球绕地球运动的动力学方程有多个,如:F=m、F=m2r、F=m,我们通常选择哪个方程来计算地球的质量?为什么?利用此方法能否求出月球的质量? (4)请你总结应用万有引力定律计算未知天体质量的方法。 解答:(1)根据环绕天体运动的情况,求出向心加速度,然后4 根据万有引力充当向心力,列方程求解。 (2)?若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T,半径为r,根据
7、万有引力等于向心力,即=m月r()2,可求得地球质量M地=。 ?若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径r和月球运行的线速度v,由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律,得G=m月,解得地球的质量为M地=。 ?若已知月球运行的线速度v和运行周期T,由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律,得=m月r()2,v=,由以上两式解得M地=。 (3)由于天文观测中月球绕地球运动的线速度v和角速度不易观测,但月球绕地球运动的周期T比较容易观测出来,所以我们应该用F=mr来计算地球质量。 从以上各式的推导过程可知,利用万有引力定律只能求出中心天体(地球)
8、的质量,而不能求环绕天体(月球)的质量,因为环绕天体(月球)的质量同时出现在方程的两边,已被约掉。 (4)应用万有引力定律计算某个未知天体的质量,有两种方法: ?已知某天体表面的重力加速度g和半径R,根据公式M=求解。 ?已知天体的一颗行星(或卫星)绕其运动的公转周期T和5 轨道半径r,利用公式M=求解。 知识链接:天体之间的万有引力提供向心力,则=ma=m=m2r=m()2r,根据公式可求出中心天体的质量M,做匀速圆周运动天体的线速度v、角速度、周期T,等等。 主题3:发现未知天体 问题:阅读教材“发现未知天体”标题下的内容,回答下列问题。 (1)应用万有引力定律除可估算天体质量外,还可以在
9、天文学上有何应用? (2)应用万有引力定律发现了哪些行星? (3)人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?发表你的看法。 解答:(1)应用万有引力定律还可以用来发现未知的天体。 (2)海王星、冥王星就是应用万有引力定律发现的。 (3)人们在长期的观察中发现天王星的实际运动轨道与应用万有引力定律计算出的轨道总存在一定的偏差,所以怀疑在天王星周围还可能存在行星,然后应用万有引力定律,结合对 天王星的观测资料,便计算出了另一颗行星的轨道,进而在计算出的位置观察新的行星。 知识链接:“笔尖下发现的行星”彻底消除了人们对牛顿引力学说的怀疑,同时也充分显示了理论对实践的巨大指导作用。 6 1.下列说法
10、正确的是( )。 A.海王星是人们依据万有引力定律计算出其轨道而被发现的 B.天王星是人们依据万有引力定律计算出其轨道而被发现的 C.天王星运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道,其原因是由于天王星受到轨道外的其他行星的万有引力作用 D.以上均不正确 【解析】人们发现万有引力定律计算出来的天王星的轨道,总与实际的观测值有微小的差别,从而计算出新行星的位置。海王星的发现就得益于万有引力定律。选项A、C正确。 【答案】AC 【点评】海王星比天王星离太阳更远,在地球轨道的外围,离得越远的行星越不容易发现。 2.天文学家发现某恒星周围有一颗行星在圆形轨道上绕其运动,并测出了行星的轨道半径和运行周期
11、。由此可推算出( )。 A.行星的质量B.行星的半径 C.恒星的质量 D.恒星的半径 【解析】设测出的行星轨道半径为R,周期为T,恒星的质量为M,行星的质量为m,则由=mR得,M=,故C正确。 7 【答案】C 【点评】根据万有引力提供向心力,只能计算中心天体的质量。 3.把太阳系各行星的运动近似地看作匀速圆周运动,则离太阳越远的行星( )。 A.周期越小 B.线速度越小 C.角速度越小 D.加速度越小 【解析】行星绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力由太阳对行星的万有引力提供。 由=,得v=,可知r越大,线速度越小,选项B正确;由=m2r,得=,可知r越大,角速度越小,选项C正确;越小,则周期T=
12、越大,选项A错;由=ma,得a=,可知r越大,则a越小,选项D正确。 【答案】BCD 【点评】行星绕太阳运动的速度是近快远慢,但速度与半径不是简单的反比关系。 4.近年来,人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆,正在进行着激动人心的科学探究,为我们将来登上火星,开发和利用火星资源奠定了坚实的基础。如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动,并测得其运动的周期为T,则火星的平均密度的表达式为(k为某个常数)( )。 A.=B.=kTC.=D.=kT2 【解析】设火星半径为r,由万有引力提供向心力:=mr()2,8 得M=,则火星的平均密度的表达式:=,其中为常数,由此可知选项C正确。 【
13、答案】C 【点评】要记住球体的体积公式。 拓展一、估算天体的密度 1.假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星。 篇二:新人教版高中物理必修2全册复习教学案 高中物理必修2(新人教版)全册复习教学案(强烈推荐) 内容简介:包括第五章曲线运动、第六章万有引力与航天和第七章机械能守恒定律,具体可以分为,知识网络、高考常考点的分析和指导和常考模型规律示例总结,是高一高三复习比较好的资料。 第五章 曲线运动 (一)、知识网络 (二)重点内容讲解 1、物体的运动轨迹不是直线的运动称为曲线运动,曲线运动的条件可从两个角度来理解:(1)从运动学角度来理解;物体的加速度方向不在同一条直线上;(2)从动力学
14、角度来理解:物体所受合力的方向与物体的速度方向不在一条直线上。曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向,曲线运动是一种变速运动。 曲线运动是一种复杂的运动,为了简化解题过程引入了运9 动的合成与分解。一个复杂的运动可根据运动的实际效果按正交分解或按平行四边形定则进行分解。合运动与分运动是等效替代关系,它们具有独立性和等时性的特点。运动的合成是运动分解的逆运算,同样遵循平等四边形定则。 2、平抛运动 平抛运动具有水平初速度且只受重力作用,是匀变速曲线运动。研究平抛运动的方法是利用运 动的合成与分解,将复杂运动分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。其运动规律为:(1)水平方向:ax=0,
15、vx=v0,x= v0t。 (2)竖直方向:ay=g,vy=gt,y= gt2/2。 (3)合运动:a=g, 2 2 vt?vx?vy , s? x2?y2 。vt与v0方向夹角为,tan= gt/ v0, s与x方向夹角为,tan= gt/ 2v0。 t? 平抛运动中飞行时间仅由抛出点与落地点的竖直高度来决定,即 10 2h g,与v0无关。水平 2h 射程s= v0g。 3、匀速圆周运动、描述匀速圆周运动的几个物理量、匀速圆周运动的实例分析。 正确理解并掌握匀速圆周运动、线速度、角速度、周期和频率、向心加速度、向心力的概念及物理意义,并掌握相关公式。 圆周运动与其他知识相结合时,关键找出向
16、心力,再利用向心力公式F=mv2/r=mr2列式求解。向心力可以由某一个力来提供,也可以由某个力的分力提供,还可以由合外力来提供,在匀速圆周运动中,合外力即为向心力,始终指向圆心,其大小不变,作用是改变线速度的方向,不改变线速度的大小,在非匀速圆周运动中,物体所受的合外力一般不指向圆心,各力沿半径方向的分量的合力指向圆心,此合力提供向心力,大小和方向均发生变化;与半径垂直的各分力的合力改变速度大小,在中学阶段不做研究。 对匀速圆周运动的实例分析应结合受力分析,找准圆心的位置,结合牛顿第二定律和向心力公式列方程求解,要注意绳类的约束条件为v临= gR,杆类的约束条件为v临=0。 11 (三)常考
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