高中物理人教版第六章萬(wàn)有引力與航天萬(wàn)有引力定律 省獲獎(jiǎng)

第六章萬(wàn)有引力與航天第3節(jié)萬(wàn)有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想本節(jié)在本章中處于承上啟下的核心地位，主要內(nèi)容是讓學(xué)生體會(huì)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思路，通過(guò)自己推導(dǎo)建立萬(wàn)有引力定律。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和動(dòng)畫(huà)建立聯(lián)系使學(xué)生能夠形成清晰的物理情境，建立正確的物理模型。萬(wàn)有引力定律是人類(lèi)第一次找到了一種宇宙間普遍存在的相互作用規(guī)律，它的建立使得人類(lèi)第一次“走出地球”，加深對(duì)萬(wàn)有引力重要性的理解。通過(guò)已有知識(shí)根據(jù)重力加速度和月地距離計(jì)算出月球公轉(zhuǎn)的向心加速度，進(jìn)而通過(guò)牛頓如何實(shí)現(xiàn)月地驗(yàn)證了解萬(wàn)有引力的建立過(guò)程。教學(xué)過(guò)程中首先引導(dǎo)學(xué)生建立月地聯(lián)系，通過(guò)向心力公式和地球上物體的重力計(jì)算月球的向心加速度，然后重點(diǎn)通過(guò)牛頓“看見(jiàn)月球在向下落”利用幾何關(guān)系推導(dǎo)論證地球?qū)υ虑虻淖饔昧εc地球上物體的重力遵循同樣的規(guī)律，使得萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)過(guò)程更加完整，使學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律產(chǎn)生過(guò)程有更深刻認(rèn)識(shí)，領(lǐng)悟發(fā)現(xiàn)客觀真理的一般過(guò)程方法。采用課前預(yù)習(xí)查找資料設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案，課上分析討論的教學(xué)方法。教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能了解發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思路和過(guò)程。理解萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表現(xiàn)形式，能在簡(jiǎn)單情景中進(jìn)行計(jì)算。能利用幾何方法月—地驗(yàn)證。4、認(rèn)識(shí)萬(wàn)有引力定律的普遍性。（二）、過(guò)程與方法1、學(xué)生在推導(dǎo)定律時(shí)體會(huì)“把橢圓軌道近似為圓軌道”的方法，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法。2、通過(guò)運(yùn)用萬(wàn)有引力定律進(jìn)行一些簡(jiǎn)單估算，鍛煉估算能力。（三）、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、增強(qiáng)新規(guī)律的確立必須經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)和事實(shí)（或?qū)嶒?yàn)）驗(yàn)證這兩方面工作的意識(shí)。2、了解科學(xué)發(fā)展的艱巨性和必然性，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)家崇敬的情感，增強(qiáng)學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式教學(xué)難點(diǎn)萬(wàn)有引力定律——月地檢驗(yàn)教學(xué)資源學(xué)生課前預(yù)習(xí)查找資料：思考設(shè)計(jì)如何實(shí)現(xiàn)月——地檢驗(yàn)動(dòng)畫(huà)：地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)、月亮圍繞地球轉(zhuǎn)、卡文迪許紐秤。演示小球圓周運(yùn)動(dòng)圖片：牛頓、卡文迪許。教法設(shè)計(jì)討論法與講授法相結(jié)合教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖過(guò)程1：課題引入演示：細(xì)線拉小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題1：如果細(xì)線突然斷了，小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？問(wèn)題2：月亮繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，是靠什么力來(lái)實(shí)現(xiàn)的？問(wèn)題3：如果地球?qū)υ虑虻淖饔猛蝗幌?，月球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？過(guò)程2：月——地檢驗(yàn)問(wèn)題4：已知月地間距離為地球半徑的60倍，月球公轉(zhuǎn)周期為T(mén)=天=23611046s請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)求月球的向心加速度問(wèn)題5：牛頓曾提出一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)：設(shè)想有一個(gè)小月球非常接近地球，以至于幾乎觸及地球上最高的山頂，那么這個(gè)小月球保持軌道運(yùn)動(dòng)的向心力應(yīng)該等于它在山頂?shù)闹亓?，可?jiàn)蘋(píng)果所受的重力和月球所受到的向心力是同一種性質(zhì)的力。過(guò)程3：萬(wàn)有引力定律內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間的距離r的二次方成反比。數(shù)學(xué)表達(dá)：G的單位：N??m2/kg2G的物理意義：？適用條件：兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)過(guò)程4：引力常量介紹卡文迪許及紐秤G=×10-11N?m2/kg2學(xué)生觀察思考并回答學(xué)生討論猜想觀看動(dòng)畫(huà)學(xué)生討論猜想學(xué)生利用向心力公式討論方案并計(jì)算，請(qǐng)同學(xué)展示過(guò)程。引導(dǎo)學(xué)生一起探討推導(dǎo)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中下落高度并與地球表面自由落體相比較學(xué)生閱讀教材觀看卡文迪許圖片卡文迪許實(shí)驗(yàn)室圖片及紐秤動(dòng)畫(huà)引導(dǎo)學(xué)生思考并確認(rèn)細(xì)線如果在最高點(diǎn)斷了小球?qū)⒆銎綊佭\(yùn)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生把太陽(yáng)對(duì)行星的作用、地球?qū)Φ孛娓浇矬w的作用、地球?qū)υ虑虻淖饔寐?lián)系起來(lái)利用向心力和重力公式計(jì)算月球的向心加速度構(gòu)建幾何模型，通過(guò)月球下落高度與地球上物體的自由落體規(guī)律比較得出重力和地球?qū)υ虑虻淖饔么_實(shí)遵循相同的規(guī)律了解物理規(guī)律表述的基本特點(diǎn)及內(nèi)涵。說(shuō)明萬(wàn)有引力常量的物理意義說(shuō)明及板書(shū)：1、太陽(yáng)與行星間的引力：如果重力和星體之間的引力是同一性質(zhì)的力，都與距離的二次方成反比，那么月球繞地球做近似圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度與地面重力加速度的關(guān)系可表示：月球m/到地球m的距離r=60r地，應(yīng)有地球表面物體m受到的重力則地球的引力在月球運(yùn)行軌道使月球產(chǎn)生的加速度2、牛頓把落體運(yùn)動(dòng)和月亮的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，覺(jué)察到天體的運(yùn)動(dòng)和地球上物體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。把維持月球在它軌道上的力和地球表面上的重力相比較：設(shè)月球在軌道上的任意點(diǎn)A，如果它不受任何力，它將沿直線AB運(yùn)行，AB與軌道在A點(diǎn)相切，但實(shí)際是圓弧AD，如果C是地球圓心，則月球事實(shí)上向C下落的高度h=BD，則月球1秒下落的距離是多少？△ABD和△ABE中，∠BAD=∠BEA，∠DBA是公共角，所以?xún)扇切蜗嗨疲校涸跓o(wú)限短時(shí)間內(nèi)，BE≈2R，BA≈AD弧=s，，月球做自由落體1s下落距離：要求出h值，需要知道半徑R和周期T，利用天體測(cè)量結(jié)果：月亮和地球之間的距離為地球半徑的60倍，R=60××106m則：根據(jù)公式：可計(jì)算出月球的加速度；a月=0.0027176m/s2，與假設(shè)平方反比關(guān)系吻合的很好。地球表面物體1s自由下落的距離；h=月球1s下落距離與地球上物體1s下落距離之比：由可推得：月球下落加速度與地球表面上物體下落加速度之比：即：地球表面上物體的重力與月球位置處重力之比都滿(mǎn)足平方反比關(guān)系通過(guò)以上分析，可以看出地球表面上物體的重力與月球位置處重力之比都滿(mǎn)足平方反比關(guān)系，說(shuō)明地表面物體的重力與天體間