星系和宇宙物理教案

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教學目標

知識目標

了解行星、恒星和星系等概念，知道宇宙的幾個主要天體層次；

能力目標

通過萬有引力定律在這些星系中的應用，使學生了解地球、太陽系、銀河系等的運行；

情感目標

了解宇宙大爆炸理論是解釋宇宙起源的一種學說，引導學生去探索神秘的宇宙.

教學設計方案

教學重點：應用萬有引力定律

教學難點：天文學知識

教學方法：自學與講授

教學用具：多媒體和計算機

教學過程：

問題：教師用計算機展示圖片：

1、圍繞地球作勻速圓周運動的星是什么星？誰提供的向心力？

回答：是地球的衛星，是地球與衛星間的萬有引力提供的．

這是第一層．（地球的衛星包括月亮，地球是行星）

教師用計算機展示圖片：

2、太陽系中有幾大行星在繞太陽作勻速圓周運動？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．）

教師用計算機展示圖片：

3、太陽系又在什么范圍內呢？

回答：在銀河系．

4、請學生解決下列問題：

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

A、公轉半徑變大B、公轉周期變小

C、公轉速率變大D、公轉角速度變大

解：根據“宇宙膨脹說”，宇宙是由一個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動，這種學說認為地球離太陽的距離逐漸增加，即公轉半徑逐漸增大，A答案錯誤．又因為地球以太陽為中心作勻速圓周運動，

由牛頓第二定律得：

解得：

當減小時，增加時，公轉速度逐漸減小．

由公式又知T逐漸增加，故正確答案為B、C．

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

求：

1、“黑洞”的質量．

2、試計算黑洞的最大半徑．

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，即使速度等于光速也被黑洞吸入．而脫離速度等于其環繞黑洞運行的第一宇宙速度的倍．

得：

解得：=5.3×108m

布置作業：