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高中物理人教版 (新课标)必修24.万有引力理论的成就学案
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这是一份高中物理人教版 (新课标)必修24.万有引力理论的成就学案，共4页。学案主要包含了预习目标，预习内容，预习自测，我的疑惑，学习目标，学习重点，学习难点，方法指导等内容，欢迎下载使用。
1．通读教材熟记本节基本知识，完成预习内容。
2．根据发现问题查阅资料完成预习自测。
【预习内容】
一、“科学真实迷人”，“称量”地球的质量
1.不考虑地球的自转，“称量”地球质量的原理公式是____________________，需知的条件有
_____________________，地球质量的表达式为M=____________________。
2.卡文迪许为什么把自己测定引力常量G的实验说成是“称量地球的重量”？
二、计算太阳的质量
计算太阳质量的原理公式是_____________，需知的条件有___________________，太阳质量的表达式为M=______________ ，其数值为2×1030Kg。
三、发现未知天体，“笔尖下发现的行星”
人们发现天王星运动轨道有些“古怪”根据万有引力定律计算出的轨道和实际观测结果有一些偏差，物理学家发现了太阳系新的行星 ，还计算了一颗著名慧星 慧星的轨道并正确预言了它的回归。
【预习自测】
1．下列说法正确的是( )
A．海王星是人们直接应用万有引力定律计算的轨道而发现的
B．天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
C．海王星是人们经过长期的太空观测而发现的
D．天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此，人们发现了海王星
2．已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，重力加速度g＝9.8 m/s2，地球半径R＝6.4×106 m，则可知地球质量的数量级是( )
A．1018 kg B．1020 kg
C．1022 kg D．1024 kg
3．我国已启动“登月工程”，设想在月球表面上，宇航员测出小物块自由下落h高度所用的时间为t，当飞船在靠近月球表面圆轨道上飞行时，测得其环绕周期是T，已知引力常量为G．根据上述各量，试求：⑴月球表面的重力加速度； ⑵月球的质量。
【我的疑惑】（将自己在预习中为解决的问题和疑惑记录下来）
探究案
【学习目标】
1．进一步理解万有引力与重力的关系并简单应用。
2．找出并总结求解天体质量的常用方法。
3．进一步熟悉应用万有引力定律解题的一般步骤。
【学习重点】
万有引力与重力的关系。
中心天体质量的计算。
【学习难点】总结求解天体质量的一般方法。
【方法指导】自主学习、合作交流、小组展示。
探究一 重力与万有引力的关系（自主学习，归纳整理）
1.万有引力是物体所受的重力吗？
2.已知地球的质量M，地球的半径R，球地球表面的重力加速度g。（不考虑地球的自转）
知识小结：
探究二 中心天体质量的计算（合作探究，小组展示）
已知：地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r1，周期为T1，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球到地球球心的距离为r2，周期为T2月，某人造地球卫星离地面的高度为h，转动的速度为v。
求：地球的质量？
方法总结：
【当堂检测】
1.利用下列哪组数据，可以计算出地球质量（ ）
A．已知地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径和周期
B．已知月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和周期
C．已知月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和角速度
D．已知地球半径和地球表面重力加速度
2．地球绕太阳公转的轨道半径是R1，周期是T1，月球绕地球运转的轨道半径是R2，周期是T2，则太阳质量与地球质量之比是（ ）
A． B． C． D．
3．一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得，其运动周期为T，速度为v，引力常量为G，则
A．恒星的质量为 B．行星的质量为
C．行星运动的轨道半径为 D．行星运动的加速度为
课后作业：课本P43第1，3小题
学习反思：
【知识链接】 卫星作匀速圆周运动各物理量随轨道半径的变化情况
由得：即随着轨道半径的增加，作匀速圆周运动的卫星的向心力和向心加速度都减小。
由得：即随着轨道半径的增加，作匀速圆周运动的卫星的线速度减小。
由得：即随着轨道半径的增加，作匀速圆周运动的卫星的角速度减小。
由得：随着轨道半径的增加，作匀速圆周运动的卫星的周期增大。
训练案
1．已知下面的数据，可以求出地球质量M的是（引力常数G是已知的）（ ）
A．月球绕地球运行的周期T1及月球到地球中心的距离R1
B．人造地球卫星离地面的高度
C．地球绕太阳运行的周期T2及地球到太阳中心的距离R2
D．人造地球卫星在地面附近的运行速度v和运行周期T3
2．以下说法正确的是（ ）
A．质量为m的物体在地球上任何地方其重力均相等
B．把质量为m的物体从地面移到高空，其重力变小了
C．同一物体在赤道处的重力比在两极处大
D．同一物体在任何地方其质量都是相同的
3．下列说法正确的是（ ）
A．海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
B．天王星是人们依据万有引力计算的轨道而发现的
C．天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D．以上均不正确
4．火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为（ ）
A．0.2g B．0.4g C．2.5g D．5g
5．木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星。观察测出：木星绕太阳作圆周运动的半径为r1、 周期为T1；木星的某一卫星绕木星作圆周运动的半径为r2、 周期为T2，已知万有引力常量为G，则根据题中给定条件（ ）
A．能求出木星的质量 B．能求出木星与卫星间的万有引力
C．能求出太阳与木星间的万有引力 D．可以断定
6．在某星球上，宇航员用弹簧秤称得质量m的砝码重量为F，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期为T，根据这些数据求该星球的质量。
1．通读教材熟记本节基本知识，完成预习内容。
2．根据发现问题查阅资料完成预习自测。
【预习内容】
一、“科学真实迷人”，“称量”地球的质量
1.不考虑地球的自转，“称量”地球质量的原理公式是____________________，需知的条件有
_____________________，地球质量的表达式为M=____________________。
2.卡文迪许为什么把自己测定引力常量G的实验说成是“称量地球的重量”？
二、计算太阳的质量
计算太阳质量的原理公式是_____________，需知的条件有___________________，太阳质量的表达式为M=______________ ，其数值为2×1030Kg。
三、发现未知天体，“笔尖下发现的行星”
人们发现天王星运动轨道有些“古怪”根据万有引力定律计算出的轨道和实际观测结果有一些偏差，物理学家发现了太阳系新的行星 ，还计算了一颗著名慧星 慧星的轨道并正确预言了它的回归。
【预习自测】
1．下列说法正确的是( )
A．海王星是人们直接应用万有引力定律计算的轨道而发现的
B．天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
C．海王星是人们经过长期的太空观测而发现的
D．天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此，人们发现了海王星
2．已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，重力加速度g＝9.8 m/s2，地球半径R＝6.4×106 m，则可知地球质量的数量级是( )
A．1018 kg B．1020 kg
C．1022 kg D．1024 kg
3．我国已启动“登月工程”，设想在月球表面上，宇航员测出小物块自由下落h高度所用的时间为t，当飞船在靠近月球表面圆轨道上飞行时，测得其环绕周期是T，已知引力常量为G．根据上述各量，试求：⑴月球表面的重力加速度； ⑵月球的质量。
【我的疑惑】（将自己在预习中为解决的问题和疑惑记录下来）
探究案
【学习目标】
1．进一步理解万有引力与重力的关系并简单应用。
2．找出并总结求解天体质量的常用方法。
3．进一步熟悉应用万有引力定律解题的一般步骤。
【学习重点】
万有引力与重力的关系。
中心天体质量的计算。
【学习难点】总结求解天体质量的一般方法。
【方法指导】自主学习、合作交流、小组展示。
探究一 重力与万有引力的关系（自主学习，归纳整理）
1.万有引力是物体所受的重力吗？
2.已知地球的质量M，地球的半径R，球地球表面的重力加速度g。（不考虑地球的自转）
知识小结：
探究二 中心天体质量的计算（合作探究，小组展示）
已知：地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r1，周期为T1，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球到地球球心的距离为r2，周期为T2月，某人造地球卫星离地面的高度为h，转动的速度为v。
求：地球的质量？
方法总结：
【当堂检测】
1.利用下列哪组数据，可以计算出地球质量（ ）
A．已知地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径和周期
B．已知月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和周期
C．已知月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径和角速度
D．已知地球半径和地球表面重力加速度
2．地球绕太阳公转的轨道半径是R1，周期是T1，月球绕地球运转的轨道半径是R2，周期是T2，则太阳质量与地球质量之比是（ ）
A． B． C． D．
3．一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得，其运动周期为T，速度为v，引力常量为G，则
A．恒星的质量为 B．行星的质量为
C．行星运动的轨道半径为 D．行星运动的加速度为
课后作业：课本P43第1，3小题
学习反思：
【知识链接】 卫星作匀速圆周运动各物理量随轨道半径的变化情况
由得：即随着轨道半径的增加，作匀速圆周运动的卫星的向心力和向心加速度都减小。
由得：即随着轨道半径的增加，作匀速圆周运动的卫星的线速度减小。
由得：即随着轨道半径的增加，作匀速圆周运动的卫星的角速度减小。
由得：随着轨道半径的增加，作匀速圆周运动的卫星的周期增大。
训练案
1．已知下面的数据，可以求出地球质量M的是（引力常数G是已知的）（ ）
A．月球绕地球运行的周期T1及月球到地球中心的距离R1
B．人造地球卫星离地面的高度
C．地球绕太阳运行的周期T2及地球到太阳中心的距离R2
D．人造地球卫星在地面附近的运行速度v和运行周期T3
2．以下说法正确的是（ ）
A．质量为m的物体在地球上任何地方其重力均相等
B．把质量为m的物体从地面移到高空，其重力变小了
C．同一物体在赤道处的重力比在两极处大
D．同一物体在任何地方其质量都是相同的
3．下列说法正确的是（ ）
A．海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的
B．天王星是人们依据万有引力计算的轨道而发现的
C．天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D．以上均不正确
4．火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为（ ）
A．0.2g B．0.4g C．2.5g D．5g
5．木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星。观察测出：木星绕太阳作圆周运动的半径为r1、 周期为T1；木星的某一卫星绕木星作圆周运动的半径为r2、 周期为T2，已知万有引力常量为G，则根据题中给定条件（ ）
A．能求出木星的质量 B．能求出木星与卫星间的万有引力
C．能求出太阳与木星间的万有引力 D．可以断定
6．在某星球上，宇航员用弹簧秤称得质量m的砝码重量为F，乘宇宙飞船在靠近该星球表面空间飞行，测得其环绕周期为T，根据这些数据求该星球的质量。
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