星系和宇宙物理教案

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教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

了解行星、恒星和星系等概念，知道宇宙的幾個(gè)主要天體層次；

能力目標(biāo)

通過萬有引力定律在這些星系中的應(yīng)用，使學(xué)生了解地球、太陽系、銀河系等的運(yùn)行；

情感目標(biāo)

了解宇宙大爆炸理論是解釋宇宙起源的一種學(xué)說，引導(dǎo)學(xué)生去探索神秘的宇宙.

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

教學(xué)重點(diǎn)：應(yīng)用萬有引力定律

教學(xué)難點(diǎn)：天文學(xué)知識(shí)

教學(xué)方法：自學(xué)與講授

教學(xué)用具：多媒體和計(jì)算機(jī)

教學(xué)過程：

問題：教師用計(jì)算機(jī)展示圖片：

1、圍繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的星是什么星？誰提供的向心力？

回答：是地球的衛(wèi)星，是地球與衛(wèi)星間的萬有引力提供的．

這是第一層．（地球的衛(wèi)星包括月亮，地球是行星）

教師用計(jì)算機(jī)展示圖片：

2、太陽系中有幾大行星在繞太陽作勻速圓周運(yùn)動(dòng)？是誰提供的向心力？

回答：有九大行星，它們依次是：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萬有引力定律找到的，太陽是恒星．）

教師用計(jì)算機(jī)展示圖片：

3、太陽系又在什么范圍內(nèi)呢？

回答：在銀河系．

4、請學(xué)生解決下列問題：

典型例題1：在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學(xué)說叫做“宇宙膨脹說”，這種學(xué)說認(rèn)為萬有引力恒量G在緩慢地減小．根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比：

A、公轉(zhuǎn)半徑變大B、公轉(zhuǎn)周期變小

C、公轉(zhuǎn)速率變大D、公轉(zhuǎn)角速度變大

解：根據(jù)“宇宙膨脹說”，宇宙是由一個(gè)大爆炸的火球開始形成的，大爆炸后各星球即以不同的速度向外運(yùn)動(dòng)，這種學(xué)說認(rèn)為地球離太陽的距離逐漸增加，即公轉(zhuǎn)半徑逐漸增大，A答案錯(cuò)誤．又因?yàn)榈厍蛞蕴枮橹行淖鲃蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，

由牛頓第二定律得：

解得：

當(dāng)減小時(shí)，增加時(shí)，公轉(zhuǎn)速度逐漸減小．

由公式又知T逐漸增加，故正確答案為B、C．

典型例題2：天文學(xué)家根據(jù)天文觀察宣布了下列研究成果：銀河系中心可能存在一個(gè)大黑洞，距黑洞60億千米的星體以2000km/s的速度繞其旋轉(zhuǎn)；接近黑洞的所有物質(zhì)，即使速度等于光速也被黑洞吸入．

求：

1、“黑洞”的質(zhì)量．

2、試計(jì)算黑洞的最大半徑．

解：

1、由萬有引力定律得：

解得：=3.6×1035kg

2、由題目：接近黑洞的所有物質(zhì)，即使速度等于光速也被黑洞吸入．而脫離速度等于其環(huán)繞黑洞運(yùn)行的第一宇宙速度的倍．

得：

解得：=5.3×108m

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