《萬有引力定律》教案（2）(1).doc

萬有引力定律 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.了解人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)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(duì)“地心說”與“日心說”爭(zhēng)論的評(píng)述，提高交流、合作能力。2.以科學(xué)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(jià)值觀1.由人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的探究過程，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。2.讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)的想象力建立在對(duì)事物長(zhǎng)期深入的思考基礎(chǔ)上。3.樹立把物理事實(shí)作為證據(jù)的觀念，形成根據(jù)證據(jù)、邏輯和既有知識(shí)進(jìn)行科學(xué)解釋的思維方法。教學(xué)重點(diǎn)萬有引力定律及其建立過程教學(xué)難點(diǎn)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(xué)準(zhǔn)備cai課件課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)步驟意圖教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)可能出現(xiàn)的問題導(dǎo)入新課人類在自己的發(fā)展過程中首先就遇到了時(shí)間的測(cè)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(shí)候開始等等。為了解決這些問題，人類通過對(duì)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(duì)天體的位置和運(yùn)動(dòng)的研究。回答問題：地球公轉(zhuǎn)、 地球自轉(zhuǎn)新課教學(xué)一.天體究竟做怎樣的運(yùn)動(dòng)(一)古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的看法及發(fā)展過程1、a.讓同學(xué)自己閱讀天體究竟做怎樣的運(yùn)動(dòng)這一小節(jié)，提出問題：（1）人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的探索過程存在哪些看法?（2）這些看法的觀點(diǎn)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(qǐng)同學(xué)們?cè)谇懊娴幕A(chǔ)上討論:1.“地心說”為什么能占領(lǐng)較長(zhǎng)的統(tǒng)治時(shí)間?2.俗話說“眼見為實(shí)”,這種說法是否絕對(duì)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(diǎn)是否正確?5. “地心說”和“日心說”理論提出后，即使是錯(cuò)誤的理論也包含一定的價(jià)值，對(duì)人們的生活、生產(chǎn)產(chǎn)生了哪些影響？（同學(xué)們課外查找資料了解）c.教師總結(jié)事實(shí)上從“地心說”向“日心說”的過渡經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間,并且科學(xué)家們付出了艱苦的奮斗,哥白尼的 “日心說”觀點(diǎn)不符合當(dāng)時(shí)歐洲統(tǒng)治教會(huì)的利益,因而受到了教會(huì)的迫害。然而，科學(xué)真理的確立是任何愚昧勢(shì)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(duì)問題一絲不茍、孜孜以求的精神值得大家學(xué)習(xí),所以我們對(duì)待學(xué)習(xí)要腳踏實(shí)地,認(rèn)認(rèn)真真,不放過一點(diǎn)疑問.（二）開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的研究不論“地心說”還是“日心說”，古人把天體的運(yùn)動(dòng)看得十分神圣,都認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)不同于地面物體的運(yùn)動(dòng),天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng).后來，開普勒在應(yīng)用行星繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)的模型描述火星的運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)與他的老師第谷對(duì)火星運(yùn)行軌道的觀測(cè)值有誤差。開普勒思考：是第谷觀察數(shù)據(jù)錯(cuò)了，還是火星根本就不做圓形軌道運(yùn)動(dòng)呢？開普勒?qǐng)?jiān)信第谷的數(shù)據(jù)是正確的，經(jīng)過4年多的刻苦計(jì)算，先后否定了十九種設(shè)想，最后了發(fā)現(xiàn)火星運(yùn)行的軌道不是圓，而是橢圓，并得出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。投影顯示開普勒三大定律練習(xí) 下列說法正確的是：a.太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其它行星都繞太陽運(yùn)動(dòng)。b.行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，自轉(zhuǎn)周期就越大。c.行星在離太陽近的位置時(shí)速度大，遠(yuǎn)離太陽時(shí)速度小。d.冥王星離太陽“最遠(yuǎn)”,繞太陽運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期最長(zhǎng)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(yùn)動(dòng),但它沒有說明是什么原因使它們?cè)诟髯缘能壍郎线\(yùn)動(dòng)。你們會(huì)認(rèn)為是什么原因？當(dāng)時(shí)一些科學(xué)家提出了什么猜想，請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本里的插圖。投影顯示科學(xué)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(dòng)行星和衛(wèi)星一起運(yùn)動(dòng)；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(yùn)動(dòng)。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(huì)認(rèn)為它落地就是落地，不會(huì)加以思考。牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的？引導(dǎo)學(xué)生思考：（1）蘋果熟了，為什么會(huì)落到地上而不是天上？（2）蘋果樹不論長(zhǎng)得矮還是高，樹上的蘋果都會(huì)落地。由此可知，即使蘋果長(zhǎng)到月球那么高，照樣會(huì)落地。那么，月球?yàn)楹螞]有落地呢？（3）蘋果樹上的蘋果相對(duì)地球靜止，在重力的作用下，因此會(huì)落到地面；若月球相對(duì)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(yùn)動(dòng)速度，它也將像月球一樣不落回地面。能否假設(shè)月球和蘋果受到同一性質(zhì)的力呢？ 請(qǐng)學(xué)生閱讀課本第44頁第三段到第五段。牛頓在這假設(shè)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了著名的“月地”實(shí)驗(yàn)，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(duì)其衛(wèi)星的引力、太陽對(duì)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(gè)力又是多大呢？（5）最后，牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過了許多年的思考和嚴(yán)密的數(shù)學(xué)推導(dǎo)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(gè)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(shí)的萬有引力的大小。3.適用條件是：兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，可以看作質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)物體間的相互作用。若是兩個(gè)均勻的球體,應(yīng)是兩球心間距.二.引力恒量的測(cè)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(shí)驗(yàn)測(cè)定極其困難。直到一百多年之后，才由英國(guó)的卡文迪許用精巧的扭秤測(cè)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(dāng)我們兩個(gè)人靠近時(shí)并沒有吸引到一起？請(qǐng)估算你和同桌之間的引力多大？引導(dǎo)他們這是估算，他和同桌的質(zhì)量都是60kg,相距0.5m。學(xué)生算出后，問這個(gè)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(duì)你的生活將產(chǎn)生什么影響？簡(jiǎn)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(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體上物體的運(yùn)動(dòng)的遵從同一規(guī)律，讓人們認(rèn)識(shí)到天體上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也是可以認(rèn)識(shí)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(duì)后來的物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。引導(dǎo)學(xué)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(duì)重力的認(rèn)識(shí)已相當(dāng)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(xué)知識(shí)。）（3）科學(xué)不僅需要一定的專業(yè)知識(shí)，還需要一定的想象力，由牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律時(shí)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(yīng)的答案.1.地心說日心說圓周運(yùn)動(dòng)與事實(shí)矛盾橢圓運(yùn)動(dòng)開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述 2.“地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心,是靜止不動(dòng)的,太陽,月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng);“日心說”認(rèn)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(yùn)動(dòng).1.“地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位時(shí)間較長(zhǎng)的原因是由于它比較符合人們的日常經(jīng)驗(yàn),如:太陽從東邊升起,從西邊落下;同時(shí)它也符合當(dāng)時(shí)在政治上占統(tǒng)治地位的宗教神學(xué)觀點(diǎn).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(yàn),但它還是錯(cuò)誤的.進(jìn)而說明“眼見為實(shí)”的說法并非絕對(duì)正確.例如:我們乘車時(shí)觀察到樹木在向后運(yùn)動(dòng),而事實(shí)上并沒有動(dòng)(相對(duì)于地面).3.“日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因?yàn)楹枚唷暗匦恼f”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(xué)、更接近事實(shí).例如:若地球不動(dòng),晝夜交替是太陽繞地球運(yùn)動(dòng)形成的.那么,每天的情況就應(yīng)是相同的,而事實(shí)上,每天白天的長(zhǎng)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(shí)來看,“日心說”也并不是絕對(duì)正確的,因?yàn)樘栔皇翘栂档囊粋€(gè)中心