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万有引力的应用 高三物理教学教案VIP免费

万有引力的应用  高三物理教学教案_第1页
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万有引力的应用  高三物理教学教案_第2页
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万有引力的应用教学目标:1、天体产生的重力加速度问题2、天体质量和密度的计算教学过程:一、天体产生的重力加速度问题1、一星球的半径为R,万有引力常量为G,为了测量该星球的自转角速度,某人在该星球表面做了以下实验:①在该星球的两极(相当于地球的南极或北极),以初速度v(相对地面)从h高处将一小飞镖水平抛出,飞镖触地是与水平地面成角;②在该星球的赤道上(相当于地球的赤道),同样以速度v(相对地面)从h高处将一飞镖抛出,飞镖触地是与水平地面成β角,如果飞镖在运动的过程中只受该星球的万有引力,求该星球的自转角速度是多少?分析思路:(1)飞镖水平抛出(不计阻力)做平抛运动(2)触地的方向就是落地的速度方向(3)在两极处、赤道处万有引力与重力的关系2、火箭内平台上放有测试仪器,火箭从地面启动后,以加速度0.5g竖直向上匀加速运动。当升到某一高度时火箭内平台上放有测试仪器。火箭从地面启动后,以加速度0.5g竖直向上匀加速运动。当升到某一高度时,测试仪器对平台的压力为启动前压力的。已知地球半径为R,求此时火箭离地面的高度。(g为地面附近的重力加速度。)分析思路:不同高度重力加速度不同,与高度有什么关系?3、宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处.(取地球表面重力加速度g=10m/s2,空气阻力不计)(1)求该星球表面附近的重力加速度g′;(2)已知该星球的半径与地球半径之比为R星∶R地=1∶4,求该星球的质量与地球质量之比M星∶M地.分析思路:星球表面物体的重力与星球对它的万有引力的关系二、天体质量和密度的计算1、天文学家新发现了太阳系外的一颗行星,这颗行星的体积是地球的4.7倍,质量是地球的25倍.已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,由此估算该行星的平均密度约为()A.1.8×103kg/m3B.5.6×103kg/m3C.1.1×104kg/m3D.2.9×104kg/分析思路:星球的平均密度与近地卫星的运动周期关系2、已知引力常量G,那么在下列给出的各种情景中,能根据测量的数据求出火星平均密度的是()A.在火星表面使一个小球做自由落体运动,测出下落的高度H和时间tB.发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船,测出飞船的周期TC.观察火星绕太阳的圆周运动,测出火星的直径D和火星绕太阳运行的周期TD.发射一颗绕火星做圆周运动的卫星,测出卫星离火星表面的高度H和卫星的周期T课堂练习:1、在勇气号火星探测器着陆的最后阶段,着陆器降落到火星表面上,再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后,到达最高点时高度为h,速度方向是水平的,速度大小为v0,求它第二次落到火星表面时速度的大小,计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r,周期为T。火星可视为半径为r0的均匀球体。2、英国《新科学家(NewScientist)》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最,在XTEJ1650-500双星系统中发现的最小黑洞位列其中,若某黑洞的半径R约为45km,质量M和半径R的关系满足=(其中c为光速,G为引力常量),则该黑洞表面重力加速度的数量级为()A.108m/s2B.1010m/s2C.1012m/s2D.1014m/s23、一物体从一行星表面某高度处自由下落(不计阻力).自开始下落计时,得到物体离行星表面高度h随时间t变化的图象如图1所示,则根据题设条件可以计算出()A.行星表面重力加速度的大小B.行星的质量C.物体落到行星表面时速度的大小D.物体受到行星引力的大小课堂小结:1、星体表面及其某一高度处的重力加速度的求法:设天体表面的重力加速度为g,天体半径为R,则mg=G,即g=(或GM=gR2)若物体距星体表面高度为h,则重力mg′=G,即g′==g.2、天体质量和密度的求法:利用天体表面的重力加速度g和天体半径R.由于G=mg,故天体质量M=,天体密度ρ===.通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T,轨道半径r.即G=mr,得出中心天体质量M=;天体的密度ρ===若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动,可认为其轨道半径r等于天体半径R,则天体密度ρ=.可见,只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T,就可估测出中心天体的密度.图1

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