物理教案－行星、恒星、星系和宇宙

教学目标
知识目标
　　了解行星、恒星和星系等概念，知道宇宙的几个主要天体层次；

能力目标
　　通过万有引力定律在这些星系中的应用，使学生了解地球、太阳系、银河系等的运行；

情感目标
　　了解宇宙大爆炸理论是解释宇宙起源的一种学说，引导学生去探索神秘的宇宙.

教学设计方案
教学重点：应用万有引力定律

教学难点：天文学知识

教学方法：自学与讲授

教学用具：多媒体和计算机

教学过程：

问题：教师用计算机展示图片：

　　1、围绕地球作匀速圆周运动的星是什么星？谁提供的向心力？

　　回答：是地球的卫星，是地球与卫星间的万有引力提供的．

　　这是第一层．（地球的卫星包括月亮，地球是行星）

　　教师用计算机展示图片：

　　2、太阳系中有几大行星在绕太阳作匀速圆周运动？是谁提供的向心力？

　　回答：有九大行星，它们依次是：水星、金星、地球、火星、土星、木星、天王星、海王星、冥王星．

（其中海王星和冥王星都是用万有引力定律找到的，太阳是恒星．）

　　教师用计算机展示图片：

　　3、太阳系又在什么范围内呢？

　　回答：在银河系．

　　4、请学生解决下列问题：

　　典型例题1：在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀说”，这种学说认为万有引力恒量G在缓慢地减小．根据这一理论，在很久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在相比：
　A、公转半径 变大　　B、公转周期 变小

　　C、公转速率 变大　　D、公转角速度 变大

　　解：根据“宇宙膨胀说”，宇宙是由一个大爆炸的火球开始形成的，大爆炸后各星球即以不同的速度向外运动，这种学说认为地球离太阳的距离逐渐增加，即公转半径逐渐增大，A答案错误．又因为地球以太阳为中心作匀速圆周运动，

　　由牛顿第二定律得：

　　解得： 

　　当 减小时， 增加时，公转速度逐渐减小．

　　由公式  又知T逐渐增加，故正确答案为B、C．

　　典型例题2：天文学家根据天文观察宣布了下列研究成果：银河系中心可能存在一个大黑洞，距黑洞60亿千米的星体以2000km/s的速度绕其旋转；接近黑洞的所有物质，即使速度等于光速也被黑洞吸入．

　　求：

　　1、“黑洞”的质量．

　　2、试计算黑洞的最大半径．

　　解：

　　1、由万有引力定律得：

　　解得： =3.6×10³⁵kg

　　2、由题目：接近黑洞的所有物质，即使速度等于光速也被黑洞吸入．而脱离速度等于其环绕黑洞运行的第一宇宙速度的 倍．

　　得：

　　解得： =５.３×10⁸m

布置作业：