萬有引力定律的應(yīng)用教案

1、 萬有引力定律的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計思路：秉承關(guān)注全體學(xué)生的發(fā)展、“有層次無淘汰”的教育理 念我不斷在思考：課怎樣備？怎樣上？學(xué)生怎樣學(xué)？ 本節(jié)課主要采取啟發(fā)引導(dǎo)和學(xué)生自主思考討論的教學(xué)方式，使學(xué)生在問題思考、討論交流中 , 了解太陽系各大行星的發(fā)現(xiàn)過程 , 體會科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用尋找中央天體的計算方法過程中 , 不僅要加深學(xué)生對萬有引力定律的理解，還要使學(xué)生對萬有引力定律在解決天體運動問題中的基本思想有所體會教學(xué)設(shè)計力求做到內(nèi)容豐富充實、思路簡潔扼要、主次分明，既符合整體邏輯又給學(xué)生留有適當(dāng)?shù)乃季S空間在交流中師生對話平等；在討論中教師做好指導(dǎo) 學(xué)習(xí)任務(wù)分析： 該節(jié)包含了預(yù)言未

2、知星體和彗星回歸、計算天體質(zhì)量兩部分內(nèi)容與全日制普通高級中學(xué)教科書（實驗修訂本）物理第一冊（必修）相比發(fā)生了以下變化：1在順序安排上將預(yù)言未知星體部分移到了計算天體質(zhì)量之前，更符合學(xué)生由易到難的認(rèn)知規(guī)律2在內(nèi)容上增補了冥王星的發(fā)現(xiàn)和預(yù)言哈雷彗星回歸的內(nèi)容這不僅能讓學(xué)生更加信服萬有引力定律的權(quán)威性，還能使學(xué)生領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，增強將物理知識應(yīng)用于實踐的意識此外, 計算天體質(zhì)量部分增加了另一種由g、G、R估算地球質(zhì)量的方法，起到拓寬學(xué)生思路、豐富教學(xué)內(nèi)容的作用 3新教材還增加了一個估測太陽密度的活動為學(xué)有余力的學(xué)生提供材料，滿足學(xué)生個性化發(fā)展的需要天體質(zhì)量計算部分不僅提出了 所有行星繞恒星或

3、衛(wèi)星繞行星的運動都可以近似看成是勻速圓周運動的模型，而且將本章一個重要的處理問題的方法即 F萬F向呈現(xiàn)出來，為下一節(jié)內(nèi)容的展開做了一個很好的鋪墊所以本節(jié)內(nèi)容在本章當(dāng)中起了一個承上啟下的作用， 是本章的重點 學(xué)習(xí)者分析：本節(jié)課是 萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用 , 學(xué)生已學(xué)習(xí)過了牛頓運動定律、萬有引力定律、圓周運動等知識，知道做圓周運動的物體需要向心力 , 并會尋找向心力的來源 , 已經(jīng)具備了研究天體運動的知識和能力教學(xué)目標(biāo)： 一、知識與技能1通過了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用，體會科學(xué)定律對人類認(rèn)識世界的作用 2知道天體間的相互作用主要是萬有引力，以及如何應(yīng)用萬有引力定律計算天體質(zhì)量的方

4、法 二、過程與方法 1預(yù)測未知天體是萬有引力定律最輝煌的成就之一，通過對海王星發(fā)現(xiàn)過程的了解，體會科學(xué)理論對探索未知世界思想的指導(dǎo)作用 2通過自主思考和討論與交流，掌握計算天體質(zhì)量的思路和方法 三、情感態(tài)度與價值觀 1. 利用萬有引力定律可以預(yù)言未知天體和彗星回歸，讓學(xué)生懂得理論來源于實踐，反過來又可以指導(dǎo)實踐的辯證唯物主義知道實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn) 2. 利用萬有引力定律計算太陽、地球的質(zhì)量，發(fā)展學(xué)生對科學(xué)的好奇心與求知欲，體驗探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅 教學(xué)準(zhǔn)備： 多媒體設(shè)備一套：可供PPT課件播放、實物投影等 教學(xué)過程： 環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情景引入課題（多媒體屏幕打出 PPT1. ） 教師：

5、請同學(xué)描述一下這幅圖片 學(xué)生活動： 這是我們生活的太陽系 , 它是由水星、金星、地球、 火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星等組成 一個龐大的家 族 九大行星圍繞太陽做圓周運動 教師：九大行星為什么能圍繞太陽做圓周運動？ 學(xué)生活動：太陽與行星之間存在萬有引力，萬有引力是使行星繞太陽運動的向心力： 過渡：自從卡文迪許測出了萬有引力常量，萬有引力定律就對天文學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用，這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用 . （ PPT1 上打出課題） （板書） § 3.3 萬有引力定律的應(yīng)用 環(huán)節(jié)二：回顧行星發(fā)展史( 打出 PPT2) 教師：到底誰首次發(fā)現(xiàn)了水星、木星、金星

6、、火星和土星已無從考察但發(fā)現(xiàn)天王星、海王星、冥王星的天文學(xué)家永遠(yuǎn)記載于歷史史冊中 （板書） 一 、預(yù)言未知星體 教師：1781年，威廉·赫歇爾借助自己制造的高倍天文望遠(yuǎn)鏡，觀測到了太陽系中的一顆新行星 天王星（注：屏幕上打出威廉 · 赫歇爾照） 思考一： 人們發(fā)現(xiàn)天王星的實際軌道與由萬有引力算出的理論軌道有較大的偏差，引發(fā)了人們的各種猜想，你能舉出一個印象較深刻的“猜想”嗎？ 教師 （引導(dǎo)學(xué)生猜想）： （ 1 ）萬有引力定律是錯誤的 （ 2 ）天王星外還有一顆未知行星，它對天王星有較大的引力作用 人們根據(jù)猜想（ 2 ），用萬有引力定律計算出天王星外未知星體的軌道 半徑 ,

7、果然在所算出的位置發(fā)現(xiàn)海王 星 人們稱它為“筆尖下發(fā) 現(xiàn)的行星” 多媒體演示：在 PPT2 上按時間順序打出三位海王星的發(fā)現(xiàn)者照片并介紹海王星的發(fā)現(xiàn)過 程思考二： 你覺得勒威耶能發(fā)現(xiàn)新的行星 海王星，最難能可貴的是什么？對你有什么啟？ 學(xué)生活動： 思考三： 湯博用什么方法發(fā)現(xiàn)了第九顆行星 冥王星？ （ PPT2 打出湯博照片，字幕：美國天文學(xué)家湯博 發(fā)現(xiàn)冥王星 ） 海王星的引力部分解釋了天王星軌道的誤差，但不能完全解釋之一決問題，天文學(xué)家相信海王星軌道之外還存在一顆未知行星但這顆神秘行星太遠(yuǎn)太暗了，經(jīng)過幾代人近一個世紀(jì)的努力，才于 1930 年出現(xiàn)在美國天文學(xué)家湯博的視野里這顆遠(yuǎn)離太陽的行星被

8、稱為冥王星至此，“太陽系九大行星”的格局堅持了70多年 思考四： 本文提到的科學(xué)家都運用了一種共同的科學(xué)研究方法，你知道是什么方法嗎？ 學(xué)生活動： 教師：發(fā)現(xiàn)海王星有什么意義？ 學(xué)生活動： 教師總結(jié)： （ 1 ）進(jìn)一步驗證了萬有引力定律的正確性 （ 2 ）根據(jù)同樣的方法美國天文學(xué)家湯博發(fā)現(xiàn)了冥王星 （ 3 ）說明科學(xué)理論具有預(yù)見性 ( 一個成功的理論不僅要能解釋已知的事實 , 更重要的是能預(yù)言未知現(xiàn)象 ) 學(xué)生舉例說明：哈雷彗星回歸（板書）二、預(yù)言 彗星的回歸   教師：（打出 PPT3 ） 哈雷，英國著名天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)者 過渡：萬有引力定律作為一個自然界最基本的定律

9、，無論是在理論研究還是工程設(shè)計方面都有著極其廣泛的應(yīng)用宇宙物理中常常以測定天體的萬有引力產(chǎn)生的效應(yīng)來斷定天體的位置和質(zhì)量；在電磁探測受局限的地域，可以通過萬有引力的測量計算，來探知地下物質(zhì)的密度，從而斷定地下礦藏的分布或是地下墓穴的規(guī)模和位 置 環(huán)節(jié)三：復(fù)習(xí)準(zhǔn)備 , 為計算天體的質(zhì)量做鋪墊教師： （回顧 PPT1 ） 太陽系中的各大行星圍繞不同半徑的軌道運行 , 請你用圓周運動的有關(guān)知識分析它們的線速度 v 、角速度、向心加速度 a 、周期 T 與軌道半徑 r 大小的關(guān)系 學(xué)生討論與交流： （學(xué)生將討論結(jié)果通過實物投影展示） （環(huán)節(jié)四： 天體質(zhì)量的計算方法 ） 過渡： 像太陽、地球這些天體，我

10、們無法直接測量它們的質(zhì)量 , 現(xiàn)在我們是否能用萬有引力定律找出計算天體質(zhì)量的方法？ （板書）三、 天體質(zhì)量的計算方法 【問題】 （ 1 ）若地球 m 圍繞太陽 M 做圓周運動的周期為 T ，圓周運動的軌道半徑為 r ，萬有引力常量為 G ， M ？ 學(xué)生討論交流： 計算天體質(zhì)量的基本方法： a. 天體（衛(wèi)星、行星、恒星）之間存在著萬有引力； b. 衛(wèi)星繞行星、行星繞恒星的橢圓運動近似可看成勻速圓周運動； c. 勻速圓周運動的向心力來自它們之間的萬有引力 計算天體質(zhì)量的基本思路：討論與交流： 變化 1：地球 m 圍繞太陽 M 做圓周運動的線速度為 v ，圓周運動的軌道半徑為 r. 求 M ？ &

11、#160; 變化 2：若地球 m 圍繞太陽 M 做圓周運動的線速度為 v ，圓周運動的周期為 T, M ？ 學(xué)生活動：自主思考，充分討論，展示自己的解決方法，體驗解決問題的喜悅 教師： 如果知道太陽的半徑 R, 如何估測太陽的平均密度？ 討論交流： ( 學(xué)生可能會混淆地球運行軌道半徑 r 和太陽半徑 R ，教師注意糾正 ) 教師： 同學(xué)們運用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的方法，能求出地球的質(zhì)量嗎？如果能，需要知道哪些量？ 怎樣才能求出地球的質(zhì)量？ 學(xué)生活動：自主思考并做答 （ 2 ）若已知萬有引力常量 G 、地球半徑 R 和重力加速度 g, 并認(rèn)為地球表面的物體受到的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力 , 求地球的質(zhì)量 學(xué)生討論交流： 基本思路： 教師： 計算中央天體質(zhì)量時采用哪些方法？請同學(xué)歸納一下 學(xué)生活動：（環(huán)節(jié)五： 拓展（根據(jù)實際教學(xué)情況進(jìn)行） 第 52 頁“發(fā)展空間中”估測太陽密度 環(huán)節(jié)六：課后小結(jié)這節(jié)課我們運用萬有引力定律和圓周運動的規(guī)律, 討論了兩種計算天體質(zhì)量的基本思路和方法萬有引力定律還有哪些應(yīng)用？ 通過實例復(fù)習(xí)萬有引力定律和圓周運動知識教學(xué)流程圖： 學(xué)習(xí)效果評價： （略）根據(jù)教學(xué)實際設(shè)計 教學(xué)反思：1在處理行星發(fā)展史教學(xué)環(huán)節(jié)上重描了一下捕捉、搜集了大量