2024-2025學(xué)年高中物理第三章萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用第1節(jié)萬(wàn)有引力定律教案3粵教版必修2

PAGE8-第一節(jié)萬(wàn)有引力定律教學(xué)目標(biāo)學(xué)問(wèn)與技能1.了解人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)探究的發(fā)展歷程。2.了解開(kāi)普勒三大定律。3.了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)覺(jué)過(guò)程。4.知道萬(wàn)有引力定律。5.知道引力常數(shù)的大小和意義。過(guò)程與方法1.通過(guò)對(duì)“地心說(shuō)”與“日心說(shuō)”爭(zhēng)辯的評(píng)述，提高溝通、合作實(shí)力。2.以科學(xué)探究的方式，了解牛頓是怎樣發(fā)覺(jué)萬(wàn)有引力定律的。情感、看法與價(jià)值觀1.由人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的探究過(guò)程，培育學(xué)生敬重客觀事實(shí)，實(shí)事求是的科學(xué)看法。2.讓學(xué)生相識(shí)到科學(xué)的想象力建立在對(duì)事物長(zhǎng)期深化的思索基礎(chǔ)上。3.樹(shù)立把物理事實(shí)作為證據(jù)的觀念，形成依據(jù)證據(jù)、邏輯和既有學(xué)問(wèn)進(jìn)行科學(xué)說(shuō)明的思維方法。教學(xué)重點(diǎn)萬(wàn)有引力定律及其建立過(guò)程教學(xué)難點(diǎn)萬(wàn)有引力定律的發(fā)覺(jué)過(guò)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非常抽象的邏輯推理之上的。教學(xué)打算課件、課本課時(shí)支配1課時(shí)教學(xué)步驟意圖老師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題導(dǎo)入新課人類在自己的發(fā)展過(guò)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)候起先等等。為了解決這些問(wèn)題，人類通過(guò)對(duì)天體——太陽(yáng)、月亮、行星和恒星的視察，找到了解決問(wèn)題的方法，人類就這樣起先對(duì)天體的位置和運(yùn)動(dòng)的探討?；卮饐?wèn)題：地球公轉(zhuǎn)、地球自轉(zhuǎn)新課教學(xué)一.天體原委做怎樣的運(yùn)動(dòng)(一)古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的看法及發(fā)展過(guò)程【投影顯示】“地心說(shuō)”和“日心說(shuō)”課件請(qǐng)同學(xué)們?cè)谇懊娴幕A(chǔ)上探討:“地心說(shuō)”和“日心說(shuō)”之爭(zhēng)曾經(jīng)驗(yàn)了漫長(zhǎng)的歷程，現(xiàn)在我們應(yīng)當(dāng)如何評(píng)述它們的爭(zhēng)辯？請(qǐng)發(fā)表你的觀點(diǎn)。【老師總結(jié)】地心說(shuō)認(rèn)為地球是宇宙的中心，事實(shí)上地球并不是宇宙的中心，并且地球也不是靜止不動(dòng)的，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了晝夜交替，地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生了春夏秋冬四季交替，因此地心說(shuō)是錯(cuò)誤的。但是它符合當(dāng)時(shí)的生活閱歷和宗教觀念，對(duì)人類的思想統(tǒng)治也達(dá)一千多年之久。日心說(shuō)認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙的中心，事實(shí)上太陽(yáng)只是太陽(yáng)系的中心，除了太陽(yáng)系，宇宙中還有許多其它的星系，因此太陽(yáng)不是宇宙的中心。并且太陽(yáng)也不是靜止不動(dòng)的，它自轉(zhuǎn)，并且圍著銀河系的中心公轉(zhuǎn)著。事實(shí)上從“地心說(shuō)”向“日心說(shuō)”的過(guò)渡經(jīng)驗(yàn)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(shuō)”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(guò)后人的不懈努力和探究，哥白尼的日心說(shuō)最終取得成功。前人的這種對(duì)問(wèn)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)仔細(xì)真,不放過(guò)一點(diǎn)疑問(wèn).（二）開(kāi)普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的探討不論“地心說(shuō)”還是“日心說(shuō)”，古人把天體的運(yùn)動(dòng)看得非常神圣,都認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)不同于地面物體的運(yùn)動(dòng),天體做的是最完備、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng).后來(lái)，開(kāi)普勒在應(yīng)用行星繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng)的模型描述火星的運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)覺(jué)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(kāi)普勒思索：是第谷視察數(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(kāi)普勒?qǐng)?jiān)信第谷的數(shù)據(jù)是正確的，經(jīng)過(guò)4年多的刻苦計(jì)算，先后否定了十九種設(shè)想，最終了發(fā)覺(jué)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?！就队帮@示】開(kāi)普勒三大定律1、開(kāi)普勒第肯定律（橢圓軌道定律）全部的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.2、開(kāi)普勒其次定律（面積定律）行星和太陽(yáng)之間的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相同的面積.【溝通與探討】地球繞太陽(yáng)做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)近日點(diǎn)的速度大還是遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度大？【老師總結(jié)】依據(jù)開(kāi)普勒其次定律，相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，近日點(diǎn)與太陽(yáng)連線較短，相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)較長(zhǎng)。強(qiáng)調(diào)依據(jù)線速度的定義式可得近日點(diǎn)線速度較大。3、開(kāi)普勒第三定律(1)開(kāi)普勒第三定律的表達(dá)式為，其中r是橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，T是行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期，k是一個(gè)常量，與行星無(wú)關(guān)但與中心天體的質(zhì)量有關(guān).【舉例】金星和地球都繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，它們公轉(zhuǎn)周期與半長(zhǎng)軸的關(guān)系。(2)開(kāi)普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)k只與地球質(zhì)量有關(guān).【舉例】地球有兩個(gè)衛(wèi)星，衛(wèi)星1和衛(wèi)星2，探究它們繞地球轉(zhuǎn)周期和半長(zhǎng)軸的關(guān)系。(3)橢圓軌道近似看成圓軌道時(shí)，R為圓軌道的半徑.二、蘋(píng)果落地的思索：萬(wàn)有引力規(guī)律的發(fā)覺(jué)開(kāi)普勒定律只是描述了行星如何繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),但它沒(méi)有說(shuō)明是什么緣由使它們?cè)诟髯缘能壍郎线\(yùn)動(dòng)。你們會(huì)認(rèn)為是什么緣由？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)家的猜想開(kāi)普勒：太陽(yáng)磁力的吸引；伽利略：“慣性”自行的維持；笛卡爾：太陽(yáng)的漩渦帶動(dòng)行星和衛(wèi)星一起運(yùn)動(dòng)；胡克：太陽(yáng)引力的原因，并且力的大小與到太陽(yáng)距離的平方成反比。牛頓也始終在思索為何行星做橢圓運(yùn)動(dòng)。據(jù)說(shuō)，某一天，牛頓看到蘋(píng)果落地發(fā)覺(jué)萬(wàn)有引力定律的。蘋(píng)果落地是很一般現(xiàn)象，我們會(huì)認(rèn)為它落地就是落地，不會(huì)加以思索。牛頓是怎樣發(fā)覺(jué)萬(wàn)有引力定律的？引導(dǎo)學(xué)生思索：（1）蘋(píng)果熟了，為什么會(huì)落到地上而不是天上？（2）蘋(píng)果樹(shù)不論長(zhǎng)得矮還是高，樹(shù)上的蘋(píng)果都會(huì)落地。由此可知，即使蘋(píng)果長(zhǎng)到月球那么高，照樣會(huì)落地。那么，月球?yàn)楹螞](méi)有落地呢？牛頓在前人探討的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量的試驗(yàn)和計(jì)算得出了萬(wàn)有引力定律?！就队帮@示】一.萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容：1.宇宙間隨意兩個(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、方向：在兩物體的連線上3、表達(dá)式：其中m1，m2分別是兩個(gè)物體的質(zhì)量，r為兩個(gè)物體之間的距離。4、引力常數(shù)G稱為引力常數(shù)，其數(shù)值等于兩個(gè)質(zhì)量各為1kg物體相距1m時(shí)萬(wàn)有引力的大小。單位：大?。?00多年后，由英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許通過(guò)扭秤試驗(yàn)測(cè)出。證明白萬(wàn)有引力的存在，使萬(wàn)有引力定律進(jìn)入了真正好用的時(shí)代5、適用條件①質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，r為質(zhì)點(diǎn)間的距離②兩個(gè)質(zhì)量分布勻稱的球體，r為兩球心間的距離③一個(gè)質(zhì)量分布勻稱的球體與球外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)間，r是球心到質(zhì)點(diǎn)的距離【思索】當(dāng)兩物體間的距離r趨近于0時(shí)，它們間的萬(wàn)有引力趨近于無(wú)窮大，這種說(shuō)法正確嗎？【老師總結(jié)】在應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解題時(shí)，首先要推斷題目給的條件是否適用萬(wàn)有引力定律。6、對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解宇宙間的一切物體都是相互吸引的。兩個(gè)物體間引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟這它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們之間的距離的二次方成反比。(1)普遍性：宇宙間任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力.(2)相互性：兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力是一對(duì)作用力和反作用力，總是滿意牛頓第三定律.(3)獨(dú)立性：兩物體的引力，只與它們的質(zhì)量和距離有關(guān)，不管它們之間是否還有其它作用力。(4)宏觀性：只有質(zhì)量巨大的天體間，萬(wàn)有引力的存在才有宏觀物理意義。閱讀課文,并從課文中找出相應(yīng)的答案.1.地心說(shuō)—日心說(shuō)—圓周運(yùn)動(dòng)—與事實(shí)沖突—橢圓運(yùn)動(dòng)—開(kāi)普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述2.“地心說(shuō)”認(rèn)為地球是宇宙的中心,是靜止不動(dòng)的,太陽(yáng)\,月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng);“日心說(shuō)”認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙的中心,地球\,月亮以及其他行星都在繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng).1.“地心說(shuō)”占據(jù)統(tǒng)治地位時(shí)間較長(zhǎng)的緣由是由于它比較符合人們的日常閱歷,如:太陽(yáng)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).3.“日心說(shuō)”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說(shuō)”是因?yàn)楹枚唷暗匦恼f(shuō)”不能解析的現(xiàn)象“日心說(shuō)”則能說(shuō)明,也就是說(shuō),“日心說(shuō)”比“地心說(shuō)”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(yáng)繞地球運(yùn)動(dòng)形成的.那么,每天的狀況就應(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(shuō)”則能說(shuō)明這種狀況:白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的,而四季是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)形成的.3.從目前科研結(jié)果和我們所駕馭的學(xué)問(wèn)來(lái)看,“日心說(shuō)”也并不是肯定正確的,因?yàn)樘?yáng)只是太陽(yáng)系的一個(gè)中心天體,而太陽(yáng)系只是宇宙中眾多星系之一,所以太陽(yáng)并不是宇宙的中心,也不是靜止不動(dòng)的.“日心說(shuō)”只是與“地心說(shuō)”相比更精確一些罷了.【學(xué)生回答】1、學(xué)生A回答：依據(jù)開(kāi)普勒其次定律，相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，遠(yuǎn)日點(diǎn)與太陽(yáng)連線較長(zhǎng)，因此遠(yuǎn)日點(diǎn)線速度大。2、學(xué)生B回答：應(yīng)當(dāng)是近日點(diǎn)線速度大，依據(jù)開(kāi)普勒其次定律，相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，近日點(diǎn)與太陽(yáng)連線較短，相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)較長(zhǎng)。【思索】?jī)蓚€(gè)例子之間的K值是否相等？學(xué)生會(huì)提出一些說(shuō)法，如引力等