《萬有引力與航天》教法探索課件

讓“核心素養(yǎng)”在課堂教學(xué)中落地生根

——《萬有引力與航天》教法探索

南京市中華中學(xué)

高一物理備課組

郭穎

讓“核心素養(yǎng)”在課堂教學(xué)中落地生根

——《萬有引力與航天》1

隨著一部開年大片《流浪地球》火爆上映，票房已過40億。影片展現(xiàn)的家國情懷、精神境界和它詮釋的價值觀不正是小小的人類個體所需要的科學(xué)素養(yǎng)嗎？該片引發(fā)人們?nèi)ニ伎迹好煨〉娜祟悅€體與宏大的宇宙之間的關(guān)系。連以前不關(guān)注科技信息的普通老百姓也會問起：月球上的玉兔號現(xiàn)在怎么樣？

時代背景隨著一部開年大片《流浪地球》火爆上映，票房已過42現(xiàn)實中，我國的航天事業(yè)，尤其是探月工程正有條不紊地開展著。嫦娥四號首次實現(xiàn)航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，首次實現(xiàn)了月球背面同地球的中繼通信。嫦娥四號任務(wù)引入了國外多項合作項目，且順利實施。這些國際合作載荷將向全世界科學(xué)家開放數(shù)據(jù)，堅持共商共建共享。這么好的時代背景和科研環(huán)境必將激勵著年輕一代砥礪前行?，F(xiàn)實中，我國的航天事業(yè)，尤其是探月工程正有條不紊地開3抬頭務(wù)虛，低頭務(wù)實。作為一線教師，要提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根，我們該怎么做？一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)二、研究2010版老教材三、關(guān)注2018級新高考四、探索合適的新教法抬頭務(wù)虛，低頭務(wù)實。一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)4一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)

高中物理核心素養(yǎng)

物理科學(xué)科學(xué)科學(xué)態(tài)度觀念思維探究與責(zé)任

物質(zhì)觀模科科質(zhì)問證解交科科社運動與相互作用觀型學(xué)學(xué)疑題據(jù)釋流學(xué)學(xué)會能量觀建推論創(chuàng)本態(tài)責(zé)

形

解

構(gòu)理證新質(zhì)度任

成成

決

觀

問

念

題——省級新課標(biāo)培訓(xùn)一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)5——連云港市東海縣教育局教研室陳亮輝《味道·課堂》

——連云港市東?？h教育局教研室陳亮輝《味道·課堂》

61．通過史實，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義。認(rèn)識科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用。2．會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。3．知道牛頓力學(xué)的局限性，體會人類對自然界的探索是不斷深入的。4．初步了解相對論時空觀。5．關(guān)注宇宙起源和演化的研究進(jìn)展。2017版課程標(biāo)準(zhǔn)對本章的內(nèi)容要求1．通過史實，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。7二、研究2010版老教材

《萬有引力與航天》一章內(nèi)容：1.行星的運動1課時2太陽與行星間的引力1課時3萬有引力定律1課時4萬有引力理論的成就1課時+1課時5宇宙航行1課時+1課時6經(jīng)典力學(xué)的局限性1課時復(fù)習(xí)評估1課時+1課時二、研究2010版老教材1.行星的運動1課時2太陽與行星8《萬有引力與航天》教法探索課件9《萬有引力與航天》教法探索課件101.行星的運動√2太陽與行星間的引力√3萬有引力定律4萬有引力理論的成就√5宇宙航行6經(jīng)典力學(xué)的局限性√本章“非主流課程”占比最大！1.行星的運動√2太陽與行星間的引力√3萬有引力定律11三、研究2018級新高考2018級新高考“3+1+2”模式終于塵埃落定了！三、研究2018級新高考12《從高考視角談高中物理教學(xué)中提升學(xué)科核心素養(yǎng)的思考》——黃恕伯省級培訓(xùn)《從高考視角談高中物理教學(xué)中提升學(xué)科核心素養(yǎng)的思考》——黃13《萬有引力與航天》教法探索課件14《萬有引力與航天》教法探索課件15《萬有引力與航天》教法探索課件16《萬有引力與航天》教法探索課件17《萬有引力與航天》教法探索課件18高考命題的趨勢是重視考查學(xué)生的素養(yǎng)，它和新《課程標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)是吻合的。也就是說，提升學(xué)生的素養(yǎng)和提高學(xué)生的高考成績，兩者的目標(biāo)是統(tǒng)一的，這對高中物理教學(xué)來說，是一個重要的啟示。

——黃恕伯省級培訓(xùn)高考命題的趨勢是重視考查學(xué)生的素養(yǎng)，它和新《課程標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)191．我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高．今年5月9日發(fā)射的“高分五號”軌道高度約為705km，之前已運行的“高分四號”軌道高度約為36000km，它們都繞地球做圓周運動．與“高分四號冶相比，下列物理量中“高分五號”較小的是（

）周期

B.角速度

C.線速度

D.向心加速度【來源】（江蘇卷）2018年全真高考題：2．若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗證（）A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60【來源】（北京卷）1．我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高．今年5月9203．2018年2月，我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”，其自轉(zhuǎn)周期T=5.19ms，假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬有引力常量為

。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為（

）【來源】（全國II卷）3．2018年2月，我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)214．為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為（）A.2:1B.4:1C.8:1D.16:1【來源】（全國III卷）4．為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半225．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其公轉(zhuǎn)軌道半徑約為

，已知引力常量

，則土星的質(zhì)量約為（）【來源】浙江卷5．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其236．（多選）2018年2月2日，我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空，標(biāo)志我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一。通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期，并已知地球的半徑和地球表面的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運動看作是勻速圓周運動，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計算出衛(wèi)星的（）密度

B.向心力的大小

C.離地高度

D.線速度的大小【來源】（天津卷）6．（多選）2018年2月2日，我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“247．（多選）2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程，在兩顆中子星合并前約100s時，它們相距約400km，繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈，將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識，可以估算出這一時刻兩顆中子星（

）質(zhì)量之積

B.質(zhì)量之和

C.速率之和

D.各自的自轉(zhuǎn)角速度【來源】（新課標(biāo)I卷）7．（多選）2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并25四、探索合適的新教法沒——黃恕伯省級培訓(xùn)四、探索合適的新教法沒——黃恕伯省級培訓(xùn)26《萬有引力與航天》教法探索課件27《萬有引力與航天》教法探索課件281、利用豐富的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣第一節(jié)：托勒密哥白尼第谷開普勒哈雷彗星回歸第二節(jié)：開普勒伽利略笛卡爾胡克哈雷牛頓第三節(jié)：月地檢驗、卡文迪許第四節(jié)：亞當(dāng)斯、勒維耶發(fā)現(xiàn)未知天體第五節(jié)：加加林、阿婆羅11號楊利偉第六節(jié)：愛因斯坦相對論讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根1、利用豐富的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣讓“核心素養(yǎng)”在課292、善用視頻動畫，化抽象為形象，便于學(xué)生理解

多媒體的使用，較好地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，同時也可以把那些看不見、摸不著、感受不到的東西形象化、具體化，可以給學(xué)生提供過去從未涉及的事物環(huán)境和自然想象，使學(xué)生有一個身臨其境的感受。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根2、善用視頻動畫，化抽象為形象，便于學(xué)生理解讓“核心素養(yǎng)”在30視頻鏈接：/listplay/rrZeYzHdW6M/PbkyOC4bgB4.html/listplay/rrZeYzHdW6M/1-9w1i2WfO8.html/archives/422.html愛因斯坦與霍金一起了解宇宙（全3集）讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根視頻鏈接：/list313、增進(jìn)科學(xué)與社會、生活的聯(lián)系，學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成就感（1）我國的探月工程與GPS與北斗系統(tǒng)（2）引力波與萬有引力（3）“三體”中的“萬有引力與航天”讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根3、增進(jìn)科學(xué)與社會、生活的聯(lián)系，學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成就感讓32

人們觀測到遙遠(yuǎn)的星光經(jīng)過太陽附近時會發(fā)生彎曲。而牛頓以來的科學(xué)家都認(rèn)為光線是直線傳播的。愛因斯坦認(rèn)為，要解決觀測與理論間的矛盾，只能假設(shè)太陽周圍的空間是彎曲的，這樣光線在其中通過時，其路徑也彎曲起來。于是他提出了廣義相對論，用彎曲空間來討論萬有引力的作用

33

探究地心說與日心說爭論的焦點

探究開普勒行星運動定律建立的過程。

探究橢圓軌道特征

探究開普勒行星運動定律的物理意義第一節(jié)：行星的運動教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根4、具體實施----教法探索探究地心說與日心說爭論的焦點探究開普勒行星運動341、角色扮演法使物理學(xué)史形象化讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)行星的運動1、角色扮演法使物理學(xué)史形象化讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落35學(xué)生劇本：第一幕：首先出場的是托勒密，他得意洋洋地說：“你們知道嗎，我們地球是宇宙的中心，其他的星球都繞著我們轉(zhuǎn)動······”“不對，地球不是宇宙的中心！”正當(dāng)他說得起勁時，哥白尼出現(xiàn)了，“太陽才是宇宙的中心，地球和其他行星都繞著太陽轉(zhuǎn)?！薄笆沁@樣的”，只見布魯諾出現(xiàn)在了講臺上，“如果是太陽繞著地球轉(zhuǎn)，你怎么解釋觀測到的行星逆行？”他問托勒密?！斑@個嘛，行星的運動比較復(fù)雜，它既有本輪也有均輪······”托勒密解釋道。“真是這樣的嗎？我發(fā)現(xiàn)如果用地球繞著太陽轉(zhuǎn)來解釋這些數(shù)據(jù)，地球的軌道就是一個圓周，非常的簡潔方便。”布魯諾得意地說道。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：第一幕：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根36第二幕：第谷躺在床上，拿著一堆寫滿數(shù)據(jù)的紙，對開普勒說：“我快不行了，這是我數(shù)十年觀察出來的行星運動的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)耗費了我一生的心血，現(xiàn)在我把數(shù)據(jù)交給你，你一定要好好地利用這些數(shù)據(jù)，找出行星運動的規(guī)律啊。”開普勒答應(yīng)了第谷，拿著這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，既然這些數(shù)據(jù)和地心說不符，開普勒利用勻速圓周模型來檢驗這些數(shù)據(jù)，他發(fā)現(xiàn)吻合的很好，但總是至少有8’的誤差，他繼續(xù)研究，對圓周軌道產(chǎn)生了質(zhì)疑，終于獲得了成功，在1609年提出了開普勒第一定律和開普勒第二定律。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：第二幕：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：37

2、關(guān)注中國古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感

行星運動理論是中國數(shù)理天文學(xué)的重要內(nèi)容之一，然而我們的教科書卻忽略了這部分內(nèi)容，我們的學(xué)生有必要知道不僅西方國家的科學(xué)家在研究行星運動的規(guī)律，我們的先人們也為發(fā)現(xiàn)行星運動的規(guī)律做出過很大的貢獻(xiàn)。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)：行星的運動2、關(guān)注中國古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感38

中國古代天文學(xué)家對五星視運動規(guī)律的掌握，經(jīng)歷了一個漫長的過程。在星占學(xué)非常發(fā)達(dá)的古代中國，行星的視運動往往與星占學(xué)密切聯(lián)系。盡管中國古代天文學(xué)家對五星視運動的理解，由于受科學(xué)發(fā)展水平的限制，不可避免地帶有一些局限性，如始終帶有濃厚的星占學(xué)色彩和主觀想象，但這并不妨礙他們對五星視運動規(guī)律的正確把握。經(jīng)過長期的探索，中國古代天文學(xué)家設(shè)計了一整套計算行星的方法，包括行星的視位置，定合、定見、定伏算法。與古希臘以幾何模型描述行星運動的傳統(tǒng)不同，中國古代計算行星完全利用代數(shù)方法，盡管天文學(xué)家并不知道行星的軌道就是橢圓，但是他們設(shè)計的算法中已經(jīng)涉及到對行星中心差和太陽中心差修正，并且達(dá)到了相當(dāng)高的精度。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根

2、關(guān)注中國古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感。中國古代天文學(xué)家對五星視運動規(guī)律的掌握393、利用excel表格，提升課堂效率行星半長軸(×10^6km)公轉(zhuǎn)周期(天)水星57.987.70金星108.2224.7地球149.6365.26火星227.9686.98木星778.34332.71土星142710759.5天王星2822.330685海王星4523.960190讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)行星的運動3、利用excel表格，提升課堂效率行星半長軸公轉(zhuǎn)周期(天)40R----TR2----T讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根R----TR2----T讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根41R3-T2讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根R3-T2讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根42我們假設(shè)是冪函數(shù)，我們可以設(shè)兩邊取對數(shù)則若lgT與lga為直線，其斜率為n，利用excel軟件自帶處理工具，從而得到n=1.5，即從而得到開普勒第三定律讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根我們假設(shè)是冪函數(shù)，我們可以設(shè)兩邊取對數(shù)則43問題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽運動？簡化模型：行星軌道按照“圓”來處理。猜想與假設(shè)：太陽對行星的引力F應(yīng)該與行星到太陽的距離r有關(guān)。演繹與推理：根據(jù)牛頓第二定律和開普勒第三定律進(jìn)行計算。結(jié)論的得出：引力大小跟行星到太陽距離的二次方成反比……第二節(jié)：太陽與行星間的引力科學(xué)思維探究法讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽運動？簡化模型：行星軌道44行星對太陽的引力

行星與太陽地位的“平等性”，根據(jù)牛頓第三定律，行星對太陽引力F`應(yīng)滿足2,rMFμFF`行星太陽

問題:太陽對行星的引力，為什么行星對太陽的引力？,行星對太陽的引力行星與太陽地位的“平等性”，根據(jù)45第三節(jié)：萬有引力定律教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)：萬有引力定律教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上461．月地檢驗的處理如果我們已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期為27.3天.月球距地球半徑為6.37×106m，軌道半徑為地球半徑的60倍。地球表面重力加速度g=9.8m/s2（1）根據(jù)運動學(xué)公式，試計算一下月球繞地球的向心加速度是多大?

（2）

a月:g

（3）r月:R

（4）結(jié)論：a∝1/r2,天上的力與地上的力遵循同樣的規(guī)律第三節(jié)萬有引力定律科學(xué)思維探究法

讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根1．月地檢驗的處理如果我們已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期為27.3472、萬有引力的進(jìn)一步理解提出問題，閱讀教材：(1)什么是萬有引力？并舉出實例。(2)萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？并注明每個符號的單位和物理意義。(3)萬有引力定律的適用條件是什么？(4)你認(rèn)為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引力定律2、萬有引力的進(jìn)一步理解讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)483、利用動畫演示扭秤實驗原理了解光杠桿放大作用，不定量研究。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引力定律3、利用動畫演示扭秤實驗原理讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第494、估算兩人間萬有引力，地球和月球間的萬有引力，理解定律的宏觀性。例1：估算兩個質(zhì)量50kg的同學(xué)相距1m時之間的萬有引力約有多大？F萬=GMm/r2=(6.67×10-11×50×50)/12=2×10-7(N)，例2：假定用鋼索的拉力替代地球和月球間的萬有引力，若鋼索的張力強度大約是5.0×108N/m2，則所需鋼索的橫截面積是多少平方米?F=GMm/r2=(6.67×1011×6.0×1024×7.4×1022)/(3.8×108)2=2×1020(N)，∴S=F/A=2×1020/(5×108)=4×1011(m2)讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引力定律4、估算兩人間萬有引力，地球和月球間的萬有引力，理解定律的宏50本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引力定律本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引51第四節(jié)、萬有引力理論的成就教學(xué)流程

科學(xué)真是迷人：計算地球的質(zhì)量計算太陽的質(zhì)量

計算中心天體的密度發(fā)現(xiàn)未知天體歸納總結(jié)：兩條基本思路讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第四節(jié)、萬有引力理論的成就教學(xué)流程科學(xué)真是迷人52

問題1、卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量的人”，你能“稱量”出地球的質(zhì)量嗎？若能,請寫出推導(dǎo)過程并解釋。

例：設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×106m，引力常量

G=6.67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題1、卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量53

問題2、此方法能否求出其他星球的質(zhì)量？需滿足什么條件？

例：宇航員站在一個星球表面上的某高處h自由釋放一小球，經(jīng)過時間t落地，該星球的半徑為R，你能求解出該星球的質(zhì)量嗎？讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式問題2、此方法能否求出其他星球的質(zhì)量？需54

問題3、用萬有引力定律可算出地球的質(zhì)量，能否用它算出太陽的質(zhì)量呢？若能，其基本思路是什么？

１.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的角速度為ω，求太陽的質(zhì)量Ｍ。２.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的線速度為v，求太陽的質(zhì)量Ｍ。３.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的周期為T，求太陽的質(zhì)量Ｍ。第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題3、用萬有引力定律可算出地球的質(zhì)量，55

問題４、請想辦法求出環(huán)繞行星（或衛(wèi)星）的質(zhì)量，并總結(jié)需要滿足什么條件和要求？（要求學(xué)生通過思考和討論完成）

明確所求質(zhì)量的天體必須是中心天體這一關(guān)鍵點，堵住后續(xù)學(xué)習(xí)中易犯錯誤的漏洞。第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題４、請想辦法求出環(huán)繞行星（或衛(wèi)星）的56

問題5、若已知中心天體的半徑R，能否求出中心天體的密度？推導(dǎo)出中心天體密度的表達(dá)式，并說明式中各物理量的含義。第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題5、若已知中心天體的半徑R，能否求出57

問題６、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的兩條思路的異同、應(yīng)用條件及注意問題是什么？（以問題形式引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)）

第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題６、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的58第五節(jié)、宇宙航行教學(xué)流程

牛頓猜想宇宙速度

衛(wèi)星運行規(guī)律夢想成真讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)、宇宙航行教學(xué)流程59（一）、牛頓的設(shè)想問題1、由平拋運動知識可知物體平拋時水平初速度越大飛行的水平距離越遠(yuǎn)地球是個球體如果拋出速度很大則飛行的距離很長此時我們把地面看成曲面若拋出物體的水平初速度足夠大物體將會如何運動？建議演示牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想flash課件第五節(jié)宇宙航行問題引領(lǐng)式

讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根（一）、牛頓的設(shè)想建議演示牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想fla60

問題2、（算一算）以多大的速度將物體拋出，它才會成為繞地球表面的衛(wèi)星？

例、已知地球質(zhì)量M=5.98*1024kg，地球R=6400km,G=6.67*10-11N.m2/kg2,地表g=9.8m/s2(離地面高度忽略不計）

推導(dǎo)方式一：萬有引力提供向心力

推導(dǎo)方式二：重力提供向心力（重力近似等于萬有引力）（二）、宇宙速度讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)宇宙航行問題引領(lǐng)式

問題2、（算一算）以多大的速度將物體拋出，61問題3、如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s會出現(xiàn)什么情況呢？鼓勵學(xué)生大膽猜想宇宙速度數(shù)值(km/s）意義第一宇宙速度7.9這是衛(wèi)星脫離地面做圓周運動的最小發(fā)射速度，若7.9km/s≤v＜11.2km/s，物體繞地球運行（環(huán)繞速度）第二宇宙速度11.2這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若11.2km/s≤v＜16.7km/s，物體繞地球運行（脫離速度）第三宇宙速度16.7這是物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，若v≥16.7km/s，物體將脫離太陽在宇宙空間運行（逃逸速度）第五節(jié)宇宙航行問題引領(lǐng)式

問題3、如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s會出現(xiàn)什么情況呢62問題4、衛(wèi)星到達(dá)預(yù)定軌道后，遵循怎樣的運動規(guī)律呢？地球質(zhì)量M，萬有引力常量G均為定值，設(shè)衛(wèi)星軌道半徑為r。試分析衛(wèi)星運行速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a與軌道半徑r的關(guān)系。（三）、衛(wèi)星的運行規(guī)律讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)宇宙航行問題引領(lǐng)式

問題4、衛(wèi)星到達(dá)預(yù)定軌道后，遵循怎樣的運動規(guī)律呢？地球質(zhì)量M63（四）、夢想成真——人類航天歷程

播放視頻素材，了解人類探索太空的艱辛過程，感受科技發(fā)展對人類社會進(jìn)步的巨大推動作用。通過對我國航天事業(yè)發(fā)展史的了解，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情感與科學(xué)精神。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)宇宙航行問題引領(lǐng)式

（四）、夢想成真——人類航天歷程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生643、極地軌道、赤道軌道、一般軌道衛(wèi)星本節(jié)課必須分清幾個重要的概念：1、發(fā)射速度與環(huán)繞速度2、地球赤道上物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球5、“穩(wěn)態(tài)”與“變軌”4、地球同步軌道與地球靜止軌道6、重力（引力）加速度與向心加速度3、極地軌道、赤道軌道、一般軌道衛(wèi)星本節(jié)課必須分清幾個重65

地球同步軌道與地球靜止軌道不是一回事，它們之間有共同點也有較大區(qū)別．地球同步軌道與地球靜止軌道都是運行周期（23小時56分04秒）相同的人造地球衛(wèi)星軌道．這兩種軌道的區(qū)別有三：（1）軌道傾角地球靜止軌道是軌道傾角（軌道平面和赤道平面的夾角）為零的圓形地球同步軌道．即地球靜止軌道一定在赤道平面上；而地球同步軌道平面可與赤道平面成一不為零的夾角．（2）看到的現(xiàn)象在地球同步軌道上運行的衛(wèi)星每天在相同時間經(jīng)過相同地方的天空，對地面上觀察者來說，每天相同時刻衛(wèi)星會出現(xiàn)在相同的方向上．在一段連續(xù)的時間內(nèi)，衛(wèi)星相對于觀察者可以是運動的．而處于地球靜止軌道上運行的衛(wèi)星每天任何時刻都處于相同地方的上空，地面觀察者看到衛(wèi)星始終位于某一位置，保持靜止不動．地球同步軌道與地球靜止軌道不是一回事，它66

（3）．點軌跡

人造地球衛(wèi)星在地面的投影點（或衛(wèi)星和地心連線與地面的交點）稱為星下點．衛(wèi)星運動和地球自轉(zhuǎn)使星下點在地球表面移動，形成星下點軌跡．地球同步衛(wèi)星的星下點軌跡是一條8字形的封閉曲線，而地球靜止衛(wèi)星的星下點軌跡是一個點（3）．點軌跡67重力（引力）加速度與向心加速度有區(qū)別

當(dāng)物體繞地球做圓周運動時引力加速度和向心加速度相等；當(dāng)物體繞地球做橢圓運動時，只有在近地點和遠(yuǎn)地點，引力加速度和向心加速度相等，其余各點皆為引力加速度大于向心加速度.重力（引力）加速度與向心加速度有區(qū)別當(dāng)物體繞地球68讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根69讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根70

例3發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3．軌道l、2相切于Q點．軌道2、3相切于P點，如圖所示，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是（）

A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率

B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道l上的角速度

C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度

D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根例3發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌71第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性

本節(jié)是全章的終結(jié)性教材，屬于介紹性質(zhì)的教材；目的使學(xué)生正確認(rèn)識物理學(xué)理論的發(fā)展與適用范圍；引領(lǐng)學(xué)生思考科學(xué)的價值觀;教材的立意是使學(xué)生了解近代物理知識。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性本節(jié)是全章的終結(jié)性教材72本節(jié)從三個領(lǐng)域的發(fā)展過程進(jìn)行。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性情境教學(xué)法本節(jié)從三個領(lǐng)域的發(fā)展過程進(jìn)行。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根73一、經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展過程及偉大成就一、經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展過程及偉大成就74二、遇到的兩朵烏云逐個質(zhì)疑并進(jìn)行科學(xué)探究

二、遇到的兩朵烏云逐個質(zhì)疑并進(jìn)行科學(xué)探究

75《萬有引力與航天》教法探索課件76《萬有引力與航天》教法探索課件77《萬有引力與航天》教法探索課件78《萬有引力與航天》教法探索課件79《萬有引力與航天》教法探索課件80《萬有引力與航天》教法探索課件81三、總結(jié)歸納：三、總結(jié)歸納：82歡迎批評指正，謝謝！歡迎批評指正，謝謝！83讓“核心素養(yǎng)”在課堂教學(xué)中落地生根

——《萬有引力與航天》教法探索

南京市中華中學(xué)

高一物理備課組

郭穎

讓“核心素養(yǎng)”在課堂教學(xué)中落地生根

——《萬有引力與航天》84

隨著一部開年大片《流浪地球》火爆上映，票房已過40億。影片展現(xiàn)的家國情懷、精神境界和它詮釋的價值觀不正是小小的人類個體所需要的科學(xué)素養(yǎng)嗎？該片引發(fā)人們?nèi)ニ伎迹好煨〉娜祟悅€體與宏大的宇宙之間的關(guān)系。連以前不關(guān)注科技信息的普通老百姓也會問起：月球上的玉兔號現(xiàn)在怎么樣？

時代背景隨著一部開年大片《流浪地球》火爆上映，票房已過485現(xiàn)實中，我國的航天事業(yè)，尤其是探月工程正有條不紊地開展著。嫦娥四號首次實現(xiàn)航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，首次實現(xiàn)了月球背面同地球的中繼通信。嫦娥四號任務(wù)引入了國外多項合作項目，且順利實施。這些國際合作載荷將向全世界科學(xué)家開放數(shù)據(jù)，堅持共商共建共享。這么好的時代背景和科研環(huán)境必將激勵著年輕一代砥礪前行。現(xiàn)實中，我國的航天事業(yè)，尤其是探月工程正有條不紊地開86抬頭務(wù)虛，低頭務(wù)實。作為一線教師，要提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根，我們該怎么做？一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)二、研究2010版老教材三、關(guān)注2018級新高考四、探索合適的新教法抬頭務(wù)虛，低頭務(wù)實。一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)87一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)

高中物理核心素養(yǎng)

物理科學(xué)科學(xué)科學(xué)態(tài)度觀念思維探究與責(zé)任

物質(zhì)觀?？瓶瀑|(zhì)問證解交科科社運動與相互作用觀型學(xué)學(xué)疑題據(jù)釋流學(xué)學(xué)會能量觀建推論創(chuàng)本態(tài)責(zé)

形

解

構(gòu)理證新質(zhì)度任

成成

決

觀

問

念

題——省級新課標(biāo)培訓(xùn)一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)88——連云港市東?？h教育局教研室陳亮輝《味道·課堂》

——連云港市東?？h教育局教研室陳亮輝《味道·課堂》

891．通過史實，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義。認(rèn)識科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用。2．會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。3．知道牛頓力學(xué)的局限性，體會人類對自然界的探索是不斷深入的。4．初步了解相對論時空觀。5．關(guān)注宇宙起源和演化的研究進(jìn)展。2017版課程標(biāo)準(zhǔn)對本章的內(nèi)容要求1．通過史實，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。90二、研究2010版老教材

《萬有引力與航天》一章內(nèi)容：1.行星的運動1課時2太陽與行星間的引力1課時3萬有引力定律1課時4萬有引力理論的成就1課時+1課時5宇宙航行1課時+1課時6經(jīng)典力學(xué)的局限性1課時復(fù)習(xí)評估1課時+1課時二、研究2010版老教材1.行星的運動1課時2太陽與行星91《萬有引力與航天》教法探索課件92《萬有引力與航天》教法探索課件931.行星的運動√2太陽與行星間的引力√3萬有引力定律4萬有引力理論的成就√5宇宙航行6經(jīng)典力學(xué)的局限性√本章“非主流課程”占比最大！1.行星的運動√2太陽與行星間的引力√3萬有引力定律94三、研究2018級新高考2018級新高考“3+1+2”模式終于塵埃落定了！三、研究2018級新高考95《從高考視角談高中物理教學(xué)中提升學(xué)科核心素養(yǎng)的思考》——黃恕伯省級培訓(xùn)《從高考視角談高中物理教學(xué)中提升學(xué)科核心素養(yǎng)的思考》——黃96《萬有引力與航天》教法探索課件97《萬有引力與航天》教法探索課件98《萬有引力與航天》教法探索課件99《萬有引力與航天》教法探索課件100《萬有引力與航天》教法探索課件101高考命題的趨勢是重視考查學(xué)生的素養(yǎng)，它和新《課程標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)是吻合的。也就是說，提升學(xué)生的素養(yǎng)和提高學(xué)生的高考成績，兩者的目標(biāo)是統(tǒng)一的，這對高中物理教學(xué)來說，是一個重要的啟示。

——黃恕伯省級培訓(xùn)高考命題的趨勢是重視考查學(xué)生的素養(yǎng)，它和新《課程標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)1021．我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高．今年5月9日發(fā)射的“高分五號”軌道高度約為705km，之前已運行的“高分四號”軌道高度約為36000km，它們都繞地球做圓周運動．與“高分四號冶相比，下列物理量中“高分五號”較小的是（

）周期

B.角速度

C.線速度

D.向心加速度【來源】（江蘇卷）2018年全真高考題：2．若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗證（）A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60【來源】（北京卷）1．我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高．今年5月91033．2018年2月，我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”，其自轉(zhuǎn)周期T=5.19ms，假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬有引力常量為

。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為（

）【來源】（全國II卷）3．2018年2月，我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)1044．為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為（）A.2:1B.4:1C.8:1D.16:1【來源】（全國III卷）4．為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半1055．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其公轉(zhuǎn)軌道半徑約為

，已知引力常量

，則土星的質(zhì)量約為（）【來源】浙江卷5．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其1066．（多選）2018年2月2日，我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空，標(biāo)志我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一。通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期，并已知地球的半徑和地球表面的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運動看作是勻速圓周運動，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計算出衛(wèi)星的（）密度

B.向心力的大小

C.離地高度

D.線速度的大小【來源】（天津卷）6．（多選）2018年2月2日，我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“1077．（多選）2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程，在兩顆中子星合并前約100s時，它們相距約400km，繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈，將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識，可以估算出這一時刻兩顆中子星（

）質(zhì)量之積

B.質(zhì)量之和

C.速率之和

D.各自的自轉(zhuǎn)角速度【來源】（新課標(biāo)I卷）7．（多選）2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并108四、探索合適的新教法沒——黃恕伯省級培訓(xùn)四、探索合適的新教法沒——黃恕伯省級培訓(xùn)109《萬有引力與航天》教法探索課件110《萬有引力與航天》教法探索課件1111、利用豐富的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣第一節(jié)：托勒密哥白尼第谷開普勒哈雷彗星回歸第二節(jié)：開普勒伽利略笛卡爾胡克哈雷牛頓第三節(jié)：月地檢驗、卡文迪許第四節(jié)：亞當(dāng)斯、勒維耶發(fā)現(xiàn)未知天體第五節(jié)：加加林、阿婆羅11號楊利偉第六節(jié)：愛因斯坦相對論讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根1、利用豐富的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣讓“核心素養(yǎng)”在課1122、善用視頻動畫，化抽象為形象，便于學(xué)生理解

多媒體的使用，較好地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，同時也可以把那些看不見、摸不著、感受不到的東西形象化、具體化，可以給學(xué)生提供過去從未涉及的事物環(huán)境和自然想象，使學(xué)生有一個身臨其境的感受。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根2、善用視頻動畫，化抽象為形象，便于學(xué)生理解讓“核心素養(yǎng)”在113視頻鏈接：/listplay/rrZeYzHdW6M/PbkyOC4bgB4.html/listplay/rrZeYzHdW6M/1-9w1i2WfO8.html/archives/422.html愛因斯坦與霍金一起了解宇宙（全3集）讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根視頻鏈接：/list1143、增進(jìn)科學(xué)與社會、生活的聯(lián)系，學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成就感（1）我國的探月工程與GPS與北斗系統(tǒng)（2）引力波與萬有引力（3）“三體”中的“萬有引力與航天”讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根3、增進(jìn)科學(xué)與社會、生活的聯(lián)系，學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成就感讓115

人們觀測到遙遠(yuǎn)的星光經(jīng)過太陽附近時會發(fā)生彎曲。而牛頓以來的科學(xué)家都認(rèn)為光線是直線傳播的。愛因斯坦認(rèn)為，要解決觀測與理論間的矛盾，只能假設(shè)太陽周圍的空間是彎曲的，這樣光線在其中通過時，其路徑也彎曲起來。于是他提出了廣義相對論，用彎曲空間來討論萬有引力的作用

116

探究地心說與日心說爭論的焦點

探究開普勒行星運動定律建立的過程。

探究橢圓軌道特征

探究開普勒行星運動定律的物理意義第一節(jié)：行星的運動教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根4、具體實施----教法探索探究地心說與日心說爭論的焦點探究開普勒行星運動1171、角色扮演法使物理學(xué)史形象化讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)行星的運動1、角色扮演法使物理學(xué)史形象化讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落118學(xué)生劇本：第一幕：首先出場的是托勒密，他得意洋洋地說：“你們知道嗎，我們地球是宇宙的中心，其他的星球都繞著我們轉(zhuǎn)動······”“不對，地球不是宇宙的中心！”正當(dāng)他說得起勁時，哥白尼出現(xiàn)了，“太陽才是宇宙的中心，地球和其他行星都繞著太陽轉(zhuǎn)?！薄笆沁@樣的”，只見布魯諾出現(xiàn)在了講臺上，“如果是太陽繞著地球轉(zhuǎn)，你怎么解釋觀測到的行星逆行？”他問托勒密?！斑@個嘛，行星的運動比較復(fù)雜，它既有本輪也有均輪······”托勒密解釋道。“真是這樣的嗎？我發(fā)現(xiàn)如果用地球繞著太陽轉(zhuǎn)來解釋這些數(shù)據(jù)，地球的軌道就是一個圓周，非常的簡潔方便。”布魯諾得意地說道。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：第一幕：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根119第二幕：第谷躺在床上，拿著一堆寫滿數(shù)據(jù)的紙，對開普勒說：“我快不行了，這是我數(shù)十年觀察出來的行星運動的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)耗費了我一生的心血，現(xiàn)在我把數(shù)據(jù)交給你，你一定要好好地利用這些數(shù)據(jù)，找出行星運動的規(guī)律啊。”開普勒答應(yīng)了第谷，拿著這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，既然這些數(shù)據(jù)和地心說不符，開普勒利用勻速圓周模型來檢驗這些數(shù)據(jù)，他發(fā)現(xiàn)吻合的很好，但總是至少有8’的誤差，他繼續(xù)研究，對圓周軌道產(chǎn)生了質(zhì)疑，終于獲得了成功，在1609年提出了開普勒第一定律和開普勒第二定律。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：第二幕：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：120

2、關(guān)注中國古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感

行星運動理論是中國數(shù)理天文學(xué)的重要內(nèi)容之一，然而我們的教科書卻忽略了這部分內(nèi)容，我們的學(xué)生有必要知道不僅西方國家的科學(xué)家在研究行星運動的規(guī)律，我們的先人們也為發(fā)現(xiàn)行星運動的規(guī)律做出過很大的貢獻(xiàn)。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)：行星的運動2、關(guān)注中國古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感121

中國古代天文學(xué)家對五星視運動規(guī)律的掌握，經(jīng)歷了一個漫長的過程。在星占學(xué)非常發(fā)達(dá)的古代中國，行星的視運動往往與星占學(xué)密切聯(lián)系。盡管中國古代天文學(xué)家對五星視運動的理解，由于受科學(xué)發(fā)展水平的限制，不可避免地帶有一些局限性，如始終帶有濃厚的星占學(xué)色彩和主觀想象，但這并不妨礙他們對五星視運動規(guī)律的正確把握。經(jīng)過長期的探索，中國古代天文學(xué)家設(shè)計了一整套計算行星的方法，包括行星的視位置，定合、定見、定伏算法。與古希臘以幾何模型描述行星運動的傳統(tǒng)不同，中國古代計算行星完全利用代數(shù)方法，盡管天文學(xué)家并不知道行星的軌道就是橢圓，但是他們設(shè)計的算法中已經(jīng)涉及到對行星中心差和太陽中心差修正，并且達(dá)到了相當(dāng)高的精度。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根

2、關(guān)注中國古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感。中國古代天文學(xué)家對五星視運動規(guī)律的掌握1223、利用excel表格，提升課堂效率行星半長軸(×10^6km)公轉(zhuǎn)周期(天)水星57.987.70金星108.2224.7地球149.6365.26火星227.9686.98木星778.34332.71土星142710759.5天王星2822.330685海王星4523.960190讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)行星的運動3、利用excel表格，提升課堂效率行星半長軸公轉(zhuǎn)周期(天)123R----TR2----T讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根R----TR2----T讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根124R3-T2讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根R3-T2讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根125我們假設(shè)是冪函數(shù)，我們可以設(shè)兩邊取對數(shù)則若lgT與lga為直線，其斜率為n，利用excel軟件自帶處理工具，從而得到n=1.5，即從而得到開普勒第三定律讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根我們假設(shè)是冪函數(shù)，我們可以設(shè)兩邊取對數(shù)則126問題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽運動？簡化模型：行星軌道按照“圓”來處理。猜想與假設(shè)：太陽對行星的引力F應(yīng)該與行星到太陽的距離r有關(guān)。演繹與推理：根據(jù)牛頓第二定律和開普勒第三定律進(jìn)行計算。結(jié)論的得出：引力大小跟行星到太陽距離的二次方成反比……第二節(jié)：太陽與行星間的引力科學(xué)思維探究法讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽運動？簡化模型：行星軌道127行星對太陽的引力

行星與太陽地位的“平等性”，根據(jù)牛頓第三定律，行星對太陽引力F`應(yīng)滿足2,rMFμFF`行星太陽

問題:太陽對行星的引力，為什么行星對太陽的引力？,行星對太陽的引力行星與太陽地位的“平等性”，根據(jù)128第三節(jié)：萬有引力定律教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)：萬有引力定律教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上1291．月地檢驗的處理如果我們已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期為27.3天.月球距地球半徑為6.37×106m，軌道半徑為地球半徑的60倍。地球表面重力加速度g=9.8m/s2（1）根據(jù)運動學(xué)公式，試計算一下月球繞地球的向心加速度是多大?

（2）

a月:g

（3）r月:R

（4）結(jié)論：a∝1/r2,天上的力與地上的力遵循同樣的規(guī)律第三節(jié)萬有引力定律科學(xué)思維探究法

讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根1．月地檢驗的處理如果我們已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期為27.31302、萬有引力的進(jìn)一步理解提出問題，閱讀教材：(1)什么是萬有引力？并舉出實例。(2)萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？并注明每個符號的單位和物理意義。(3)萬有引力定律的適用條件是什么？(4)你認(rèn)為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引力定律2、萬有引力的進(jìn)一步理解讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)1313、利用動畫演示扭秤實驗原理了解光杠桿放大作用，不定量研究。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引力定律3、利用動畫演示扭秤實驗原理讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第1324、估算兩人間萬有引力，地球和月球間的萬有引力，理解定律的宏觀性。例1：估算兩個質(zhì)量50kg的同學(xué)相距1m時之間的萬有引力約有多大？F萬=GMm/r2=(6.67×10-11×50×50)/12=2×10-7(N)，例2：假定用鋼索的拉力替代地球和月球間的萬有引力，若鋼索的張力強度大約是5.0×108N/m2，則所需鋼索的橫截面積是多少平方米?F=GMm/r2=(6.67×1011×6.0×1024×7.4×1022)/(3.8×108)2=2×1020(N)，∴S=F/A=2×1020/(5×108)=4×1011(m2)讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引力定律4、估算兩人間萬有引力，地球和月球間的萬有引力，理解定律的宏133本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引力定律本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬有引134第四節(jié)、萬有引力理論的成就教學(xué)流程

科學(xué)真是迷人：計算地球的質(zhì)量計算太陽的質(zhì)量

計算中心天體的密度發(fā)現(xiàn)未知天體歸納總結(jié)：兩條基本思路讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第四節(jié)、萬有引力理論的成就教學(xué)流程科學(xué)真是迷人135

問題1、卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量的人”，你能“稱量”出地球的質(zhì)量嗎？若能,請寫出推導(dǎo)過程并解釋。

例：設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×106m，引力常量

G=6.67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題1、卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量136

問題2、此方法能否求出其他星球的質(zhì)量？需滿足什么條件？

例：宇航員站在一個星球表面上的某高處h自由釋放一小球，經(jīng)過時間t落地，該星球的半徑為R，你能求解出該星球的質(zhì)量嗎？讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式問題2、此方法能否求出其他星球的質(zhì)量？需137

問題3、用萬有引力定律可算出地球的質(zhì)量，能否用它算出太陽的質(zhì)量呢？若能，其基本思路是什么？

１.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的角速度為ω，求太陽的質(zhì)量Ｍ。２.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的線速度為v，求太陽的質(zhì)量Ｍ。３.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的周期為T，求太陽的質(zhì)量Ｍ。第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題3、用萬有引力定律可算出地球的質(zhì)量，138

問題４、請想辦法求出環(huán)繞行星（或衛(wèi)星）的質(zhì)量，并總結(jié)需要滿足什么條件和要求？（要求學(xué)生通過思考和討論完成）

明確所求質(zhì)量的天體必須是中心天體這一關(guān)鍵點，堵住后續(xù)學(xué)習(xí)中易犯錯誤的漏洞。第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題４、請想辦法求出環(huán)繞行星（或衛(wèi)星）的139

問題5、若已知中心天體的半徑R，能否求出中心天體的密度？推導(dǎo)出中心天體密度的表達(dá)式，并說明式中各物理量的含義。第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題5、若已知中心天體的半徑R，能否求出140

問題６、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的兩條思路的異同、應(yīng)用條件及注意問題是什么？（以問題形式引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)）

第四節(jié)萬有引力理論的成就問題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問題６、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的141第五節(jié)、宇宙航行教學(xué)流程

牛頓猜想宇宙速度

衛(wèi)星運行規(guī)律夢想成真讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)、宇宙航行教學(xué)流程142（一）、牛頓的設(shè)想問題1、由平拋運動知識可知物體平拋時水平初速度越大飛行的水平距離越遠(yuǎn)地球是個球體如果拋出速度很大則飛行的距離很長此時我們把地面看成曲面若拋出物體的水平初速度足夠大物體將會如何運動？建議演示牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想flash課件第五節(jié)宇宙航行問題引領(lǐng)式

讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根（一）、牛頓的設(shè)想建議演示牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想fla143

問題2、（算一算）以多大的速度將物體拋出，它才會成為繞地球表面的衛(wèi)星？

例、已知地球質(zhì)量M=5.98*1024kg，地球R=6400km,G=6.67*10-11N.m2/kg2,地表g=9.8m/s2(離地面高度忽略不計）

推導(dǎo)方式一：萬有引力提供向心力

推導(dǎo)方式二：重力提供向心力（重力近似等于萬有引力）（二）、宇宙速度讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)宇宙航行問題引領(lǐng)式

問題2、（算一算）以多大的速度將物體拋出，144問題3、如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s會出現(xiàn)什么情況呢？鼓勵學(xué)生大膽猜想宇宙速度數(shù)值(k