《萬有引力定律》教案（2）(1).doc

萬有引力定律 教學目標知識與技能1.了解人類對天體運動探索的發(fā)展歷程。 2.了解開普勒三大定律。 3.了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。 4.知道萬有引力定律。 5.知道引力常數(shù)的大小和意義。過程與方法1.通過對“地心說”與“日心說”爭論的評述，提高交流、合作能力。2.以科學探究的方式，了解牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的。情感、態(tài)度與價值觀1.由人類對天體運動的探究過程，培養(yǎng)學生尊重客觀事實，實事求是的科學態(tài)度。2.讓學生認識到科學的想象力建立在對事物長期深入的思考基礎上。3.樹立把物理事實作為證據(jù)的觀念，形成根據(jù)證據(jù)、邏輯和既有知識進行科學解釋的思維方法。教學重點萬有引力定律及其建立過程教學難點萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。牛頓將天體間的力與地面物體受到的重力想象成同一性質(zhì)的力，而這種想象是建立在十分抽象的邏輯推理之上的。教學準備cai課件課時安排1課時教學步驟意圖教師活動學生活動可能出現(xiàn)的問題導入新課人類在自己的發(fā)展過程中首先就遇到了時間的測量，如一年為什么有春夏秋冬季節(jié)的更替，為什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么時候開始等等。為了解決這些問題，人類通過對天體太陽、月亮、行星和恒星的觀察，找到了解決問題的辦法，人類就這樣開始對天體的位置和運動的研究?；卮饐栴}：地球公轉(zhuǎn)、 地球自轉(zhuǎn)新課教學一.天體究竟做怎樣的運動(一)古人對天體運動的看法及發(fā)展過程1、a.讓同學自己閱讀天體究竟做怎樣的運動這一小節(jié)，提出問題：（1）人們對天體運動的探索過程存在哪些看法?（2）這些看法的觀點是什么？投影顯示 “地心說”和“日心說”課件b.深入探究投影顯示請同學們在前面的基礎上討論:1.“地心說”為什么能占領較長的統(tǒng)治時間?2.俗話說“眼見為實”,這種說法是否絕對正確?試舉例.3.“日心說”為什么能戰(zhàn)勝“地心說”?4.“日心說”的觀點是否正確?5. “地心說”和“日心說”理論提出后，即使是錯誤的理論也包含一定的價值，對人們的生活、生產(chǎn)產(chǎn)生了哪些影響？（同學們課外查找資料了解）c.教師總結(jié)事實上從“地心說”向“日心說”的過渡經(jīng)歷了漫長的時間,并且科學家們付出了艱苦的奮斗,哥白尼的 “日心說”觀點不符合當時歐洲統(tǒng)治教會的利益,因而受到了教會的迫害。然而，科學真理的確立是任何愚昧勢力所阻擋不了的。經(jīng)過后人的不懈努力和探索，哥白尼的日心說終于取得勝利。前人的這種對問題一絲不茍、孜孜以求的精神值得大家學習,所以我們對待學習要腳踏實地,認認真真,不放過一點疑問.（二）開普勒對行星運動的研究不論“地心說”還是“日心說”，古人把天體的運動看得十分神圣,都認為天體的運動不同于地面物體的運動,天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動.后來，開普勒在應用行星繞太陽做橢圓運動的模型描述火星的運動時，發(fā)現(xiàn)與他的老師第谷對火星運行軌道的觀測值有誤差。開普勒思考：是第谷觀察數(shù)據(jù)錯了，還是火星根本就不做圓形軌道運動呢？開普勒堅信第谷的數(shù)據(jù)是正確的，經(jīng)過4年多的刻苦計算，先后否定了十九種設想，最后了發(fā)現(xiàn)火星運行的軌道不是圓，而是橢圓，并得出了行星運動的規(guī)律。投影顯示開普勒三大定律練習 下列說法正確的是：a.太陽是靜止不動的，地球和其它行星都繞太陽運動。b.行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越大。c.行星在離太陽近的位置時速度大，遠離太陽時速度小。d.冥王星離太陽“最遠”,繞太陽運動的公轉(zhuǎn)周期最長二、蘋果落地的思考：萬有引力規(guī)律的發(fā)現(xiàn)開普勒定律只是描述了行星如何繞太陽運動,但它沒有說明是什么原因使它們在各自的軌道上運動。你們會認為是什么原因？當時一些科學家提出了什么猜想，請同學們閱讀課本里的插圖。投影顯示科學家的猜想1. 開普勒：太陽磁力的吸引；2. 伽利略：“慣性”自行的維持；3. 笛卡爾：太陽的漩渦帶動行星和衛(wèi)星一起運動；4. 胡克：太陽引力的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。牛頓也一直在思考為何行星做橢圓運動。據(jù)說，某一天，牛頓看到蘋果落地發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的。蘋果落地是很普通現(xiàn)象，我們會認為它落地就是落地，不會加以思考。牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的？引導學生思考：（1）蘋果熟了，為什么會落到地上而不是天上？（2）蘋果樹不論長得矮還是高，樹上的蘋果都會落地。由此可知，即使蘋果長到月球那么高，照樣會落地。那么，月球為何沒有落地呢？（3）蘋果樹上的蘋果相對地球靜止，在重力的作用下，因此會落到地面；若月球相對于地球靜止，月球也將像蘋果一樣的落回地面。月球上的蘋果若具有月球一樣的運動速度，它也將像月球一樣不落回地面。能否假設月球和蘋果受到同一性質(zhì)的力呢？ 請學生閱讀課本第44頁第三段到第五段。牛頓在這假設基礎上，設計了著名的“月地”實驗，證明了月球和蘋果受到同一性質(zhì)的力。（3）由此可推知重力、行星對其衛(wèi)星的引力、太陽對行星的引力可能同一性質(zhì)的力。（4）既然一切天體之間有引力，地球與物體之間有引力。那么，是否所有物體之間都存在相互吸引的力呢？那么，這個力又是多大呢？（5）最后，牛頓在前人研究的基礎上，經(jīng)過了許多年的思考和嚴密的數(shù)學推導以后，才正式提出了萬有引力定律。投影顯示一.萬有引力定律的內(nèi)容： 1. 宇宙間任意兩個有質(zhì)量的物體都存在相互吸引力，其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，跟它們間距離的平方成反比。2.式中質(zhì)量的單位用千克，距離的單位用米，力的單位用牛頓；g= nm2/kg2 ，叫萬有力恒量，它在數(shù)值上等于兩質(zhì)量各為1kg的物體相距1米時的萬有引力的大小。3.適用條件是：兩個質(zhì)點間的相互作用，可以看作質(zhì)點的兩個物體間的相互作用。若是兩個均勻的球體,應是兩球心間距.二.引力恒量的測定 牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒有給出引力恒量的數(shù)值。由于一般物體間的引力非常小，用實驗測定極其困難。直到一百多年之后，才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。通常情況下取g=6.671011 nm2/kg2討論與交流：(1)萬有引力定律指出，任何物體間都存在引力，為什么當我們兩個人靠近時并沒有吸引到一起？請估算你和同桌之間的引力多大？引導他們這是估算，他和同桌的質(zhì)量都是60kg,相距0.5m。學生算出后，問這個力到底有多大呢？一粒芝麻的質(zhì)量大約是0.004kg,其重力約為4105n，大約是你和和同桌間引力的40多倍。 (2)如果有一天萬有引力突然消失，世界將發(fā)生什么變化？對你的生活將產(chǎn)生什么影響？簡略介紹發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義:揭示了地面上物體運動的規(guī)律和天體上物體的運動的遵從同一規(guī)律，讓人們認識到天體上物體的運動規(guī)律也是可以認識的,解放了人們的思想,給人們探索自然的奧秘建立了極大信心, 對后來的物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響。引導學生思考以下問題：（1）誰都見過蘋果；落地，但為何只有牛頓能從中悟出其中的道理呢？（2）胡克、哈雷對重力的認識已相當接近萬有引力的表述，但他們?yōu)楹螞]能提出萬有引力定律呢？（原因：他們沒有想到天體間的作用力與地面物體所受的力是同一性質(zhì)的力；缺乏必要的數(shù)學知識。）（3）科學不僅需要一定的專業(yè)知識，還需要一定的想象力，由牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律時所表現(xiàn)出來的想象力，你又受到哪些啟發(fā)呢？閱讀課文,并從課文中找出相應的答案.1.地心說日心說圓周運動與事實矛盾橢圓運動開普勒對行星運動的描述 2.“地心說”認為地球是宇宙的中心,是靜止不動的,太陽,月亮以及其他行星都繞地球運動;“日心說”認為太陽是宇宙的中心,地球,月亮以及其他行星都在繞太陽運動.1.“地心說”占領統(tǒng)治地位時間較長的原因是由于它比較符合人們的日常經(jīng)驗,如:太陽從東邊升起,從西邊落下;同時它也符合當時在政治上占統(tǒng)治地位的宗教神學觀點.2.由于“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”,雖然“地心說”符合人們的經(jīng)驗,但它還是錯誤的.進而說明“眼見為實”的說法并非絕對正確.例如:我們乘車時觀察到樹木在向后運動,而事實上并沒有動(相對于地面).3.“日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因為好多“地心說”不能解析的現(xiàn)象“日心說”則能說明,也就是說,“日心說”比“地心說”更科學、更接近事實.例如:若地球不動,晝夜交替是太陽繞地球運動形成的.那么,每天的情況就應是相同的,而事實上,每天白天的長短不同,冷暖不同.而“日心說”則能說明這種情況:白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的,而四季是地球繞太陽公轉(zhuǎn)形成的.4.從目前科研結(jié)果和我們所掌握的知識來看,“日心說”也并不是絕對正確的,因為太陽只是太陽系的一個中心