高中物理人教版第六章萬有引力與航天萬有引力定律 省獲獎

第六章萬有引力與航天第3節(jié)萬有引力定律教學(xué)設(shè)計設(shè)計思想本節(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)生體會發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思路，通過自己推導(dǎo)建立萬有引力定律。通過演示實驗和動畫建立聯(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。萬有引力定律是人類第一次找到了一種宇宙間普遍存在的相互作用規(guī)律，它的建立使得人類第一次“走出地球”，加深對萬有引力重要性的理解。通過已有知識根據(jù)重力加速度和月地距離計算出月球公轉(zhuǎn)的向心加速度，進(jìn)而通過牛頓如何實現(xiàn)月地驗證了解萬有引力的建立過程。教學(xué)過程中首先引導(dǎo)學(xué)生建立月地聯(lián)系，通過向心力公式和地球上物體的重力計算月球的向心加速度，然后重點通過牛頓“看見月球在向下落”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，使得萬有引力的發(fā)現(xiàn)過程更加完整，使學(xué)生對萬有引力定律產(chǎn)生過程有更深刻認(rèn)識，領(lǐng)悟發(fā)現(xiàn)客觀真理的一般過程方法。采用課前預(yù)習(xí)查找資料設(shè)計驗證方案，課上分析討論的教學(xué)方法。教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能了解發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思路和過程。理解萬有引力定律的內(nèi)容及表現(xiàn)形式，能在簡單情景中進(jìn)行計算。能利用幾何方法月—地驗證。4、認(rèn)識萬有引力定律的普遍性。（二）、過程與方法1、學(xué)生在推導(dǎo)定律時體會“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、通過運(yùn)用萬有引力定律進(jìn)行一些簡單估算，鍛煉估算能力。（三）、情感、態(tài)度與價值觀1、增強(qiáng)新規(guī)律的確立必須經(jīng)過理論推導(dǎo)和事實（或?qū)嶒灒炞C這兩方面工作的意識。2、了解科學(xué)發(fā)展的艱巨性和必然性，培養(yǎng)對科學(xué)家崇敬的情感，增強(qiáng)學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的意識。教學(xué)重點萬有引力定律的內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式教學(xué)難點萬有引力定律——月地檢驗教學(xué)資源學(xué)生課前預(yù)習(xí)查找資料：思考設(shè)計如何實現(xiàn)月——地檢驗動畫：地球圍繞太陽轉(zhuǎn)、月亮圍繞地球轉(zhuǎn)、卡文迪許紐秤。演示小球圓周運(yùn)動圖片：牛頓、卡文迪許。教法設(shè)計討論法與講授法相結(jié)合教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖過程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)動問題1：如果細(xì)線突然斷了，小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動？問題2：月亮繞地球做圓周運(yùn)動，是靠什么力來實現(xiàn)的？問題3：如果地球?qū)υ虑虻淖饔猛蝗幌?，月球?qū)⑷绾芜\(yùn)動？過程2：月——地檢驗問題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=天=23611046s請根據(jù)以上數(shù)據(jù)求月球的向心加速度問題5：牛頓曾提出一個理想實驗：設(shè)想有一個小月球非常接近地球，以至于幾乎觸及地球上最高的山頂，那么這個小月球保持軌道運(yùn)動的向心力應(yīng)該等于它在山頂?shù)闹亓?，可見蘋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。過程3：萬有引力定律內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，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：兩個質(zhì)點過程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)生討論猜想觀看動畫學(xué)生討論猜想學(xué)生利用向心力公式討論方案并計算，請同學(xué)展示過程。引導(dǎo)學(xué)生一起探討推導(dǎo)月球繞地球運(yùn)動的過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驗室圖片及紐秤動畫引導(dǎo)學(xué)生思考并確認(rèn)細(xì)線如果在最高點斷了小球?qū)⒆銎綊佭\(yùn)動引導(dǎo)學(xué)生把太陽對行星的作用、地球?qū)Φ孛娓浇矬w的作用、地球?qū)υ虑虻淖饔寐?lián)系起來利用向心力和重力公式計算月球的向心加速度構(gòu)建幾何模型，通過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_實遵循相同的規(guī)律了解物理規(guī)律表述的基本特點及內(nèi)涵。說明萬有引力常量的物理意義說明及板書：1、太陽與行星間的引力：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)動和月亮的運(yùn)動聯(lián)系起來，覺察到天體的運(yùn)動和地球上物體運(yùn)動的統(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點相切，但實際是圓弧AD，如果C是地球圓心，則月球事實上向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，所以兩三角形相似，有：在無限短時間內(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足平方反比關(guān)系通過以上分析，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足平方反比關(guān)系，說明地表面物體的重力與天體間