《黑龍江省穆棱市朝鮮族學(xué)校高中物理 第六章萬有引力與航天 4 萬有引力定律的成就教學(xué)設(shè)計 新人教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《黑龍江省穆棱市朝鮮族學(xué)校高中物理 第六章萬有引力與航天 4 萬有引力定律的成就教學(xué)設(shè)計 新人教版必修2（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、黑龍江省穆棱市朝鮮族學(xué)校高中物理 第六章萬有引力與航天 4 萬有引力定律的成就教學(xué)設(shè)計 新人教版必修2 ★新課標(biāo)要求 （一）知識與技能 1、了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。 2、會用萬有引力定律計算天體質(zhì)量。 3、理解并運(yùn)用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法。 （二）過程與方法 1、通過萬有引力定律推導(dǎo)出計算天體質(zhì)量的公式。 2、了解天體中的知識。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 體會萬有引力定律在人類認(rèn)識自然界奧秘中的巨大作用，讓學(xué)生懂得理論來源于實(shí)踐，反過來又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn) ★教學(xué)重點(diǎn) 1、行星繞太陽的運(yùn)動的向心力是由萬有引力提供的。 2、會用

2、已知條件求中心天體的質(zhì)量。 ★教學(xué)難點(diǎn) 根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。 ★教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。 ★教學(xué)工具 有關(guān)練習(xí)題的投影片、計算機(jī)、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 教師活動：上節(jié)我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律的有關(guān)知識，現(xiàn)在請同學(xué)們回憶一下，萬有引力定律的內(nèi)容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的測定有何重要意義？ 學(xué)生活動：思考并回答上述問題： 內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。 公式：F=G. 公式中的G是引力常量，它在大小上等

3、于質(zhì)量為1 kg的兩個物體相距1 m時所產(chǎn)生的引力大小，經(jīng)測定其值為6.67×10—11 N·m2/kg2。 教師活動：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運(yùn)動的規(guī)律和天體運(yùn)動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學(xué)文化發(fā)展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。這節(jié)課我們就共同來學(xué)習(xí)萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。 （二）進(jìn)行新課 1、“科學(xué)真實(shí)迷人” 教師活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“科學(xué)真實(shí)迷人”部分的內(nèi)容，思考問題［投影出示］： 1、推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，說明卡文迪許為什么能把

4、自己的實(shí)驗說成是“稱量地球的重量”？ 2、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=6.67×10-11 Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。 學(xué)生活動：閱讀課文，推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，在練習(xí)本上進(jìn)行定量計算。 教師活動：投影學(xué)生的推導(dǎo)、計算過程，一起點(diǎn)評。 kg 點(diǎn)評：引導(dǎo)學(xué)生定量計算，增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識。對學(xué)生進(jìn)行熱愛科學(xué)的教育。 2、計算天體的質(zhì)量 教師活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“天體質(zhì)量的計算”部分的內(nèi)容，同時考慮下列問題［投影出示］。 1、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么? 2、求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么? 學(xué)

5、生活動：學(xué)生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應(yīng)的答案. 1、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動情況，求出其向心加速度，然后根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力，進(jìn)而列方程求解. 2、從前面的學(xué)習(xí)知道，天體之間存在著相互作用的萬有引力，而行星（或衛(wèi)星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運(yùn)動，而物體做圓周運(yùn)動時合力充當(dāng)向心力，故對于天體所做的圓周運(yùn)動的動力學(xué)方程只能是萬有引力充當(dāng)向心力，這也是求解中心天體質(zhì)量時列方程的根源所在. 教師活動：引導(dǎo)學(xué)生深入探究 請同學(xué)們結(jié)合課文知識以及前面所學(xué)勻速圓周運(yùn)動的知識，加以討論、綜合，然后思考下列問題［投影出示］。學(xué)生代表發(fā)言。 1.天體

6、實(shí)際做何運(yùn)動?而我們通常可認(rèn)為做什么運(yùn)動? 2.描述勻速圓周運(yùn)動的物理量有哪些? 3.根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動情況求解其向心加速度有幾種求法? 4.應(yīng)用天體運(yùn)動的動力學(xué)方程——萬有引力充當(dāng)向心力求出的天體質(zhì)量有幾種表達(dá)式?各是什么?各有什么特點(diǎn)? 5.應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量? 學(xué)生活動：分組討論，得出答案。學(xué)生代表發(fā)言。 1.天體實(shí)際運(yùn)動是沿橢圓軌道運(yùn)動的，而我們通常情況下可以把它的運(yùn)動近似處理為圓形軌道，即認(rèn)為天體在做勻速圓周運(yùn)動. 2.在研究勻速圓周運(yùn)動時，為了描述其運(yùn)動特征，我們引進(jìn)了線速度v，角速度ω，周期T三個物理量. 3.根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動狀況，求解向心加速度有

7、三種求法.即： （1）a心= （2）a心=ω2·r （3）a心=4π2r/T2 4.應(yīng)用天體運(yùn)動的動力學(xué)方程——萬有引力充當(dāng)向心力，結(jié)合圓周運(yùn)動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即 （1）F引=G=F心=ma心=m. 即：G ① （2）F引=G=F心=ma心=mω2r 即：G=mω2·r ② （3）F引=G=F心=ma心=m 即：G=m ③ 從上述動力學(xué)方程的三種表述中，可得到相應(yīng)的天體質(zhì)量的三種表達(dá)形式： （1）M=v2r/G. （2）M=ω2r3/G. （3）M=4π2r3/GT2. 上述三種表達(dá)式分別對應(yīng)

8、在已知環(huán)繞天體的線速度v，角速度ω，周期T時求解中心天體質(zhì)量的方法. 以上各式中M表示中心天體質(zhì)量，m表示環(huán)繞天體質(zhì)量，r表示兩天體間距離，G表示引力常量. 5.從以上各式的推導(dǎo)過程可知，利用此法只能求出中心天體的質(zhì)量，而不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量，因為環(huán)繞天體的質(zhì)量同時出現(xiàn)在方程的兩邊，已被約掉。 師生互動：聽取學(xué)生代表發(fā)言，一起點(diǎn)評。 從上面的學(xué)習(xí)可知，在應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時，只能求解中心天體的質(zhì)量，而不能求解環(huán)繞天體的質(zhì)量。而在求解中心天體質(zhì)量的三種表達(dá)式中，最常用的是已知周期求質(zhì)量的方程。因為環(huán)繞天體運(yùn)動的周期比較容易測量。 教師活動：投影例題：把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看做是勻速

9、圓周運(yùn)動，平均半徑為1.5×1011 m，已知引力常量為：G=6.67×10-11 N·m2/kg2，則可估算出太陽的質(zhì)量大約是多少千克?（結(jié)果取一位有效數(shù)字） 學(xué)生活動：在練習(xí)本上分析計算，寫出規(guī)范解答 分析：題干給出了軌道的半徑，雖然沒有給出地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期，但日常生活常識告訴我們：地球繞太陽一周為365天。 故：T=365×24×3600 s=3.15×107 s 由萬有引力充當(dāng)向心力可得： G=m 故：M= 代入數(shù)據(jù)解得M=kg=2×1030 kg 教師活動：投影學(xué)生求解過程，點(diǎn)評。 3、發(fā)現(xiàn)未知天體 教師活動：請同學(xué)們閱讀課文“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分的內(nèi)容，考慮以下問題

10、［投影出示］： 1、應(yīng)用萬有引力定律除可估算天體質(zhì)量外，還可以在天文學(xué)上有何應(yīng)用？ 2、應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些行星？ 學(xué)生活動：閱讀課文，從課文中找出相應(yīng)的答案： 1、應(yīng)用萬有引力定律還可以用來發(fā)現(xiàn)未知的天體。 2、海王星、冥王星就是應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的。 教師活動：引導(dǎo)學(xué)生深入探究 人們是怎樣應(yīng)用萬有引力定律來發(fā)現(xiàn)未知天體的?發(fā)表你的看法。 學(xué)生活動：討論并發(fā)表見解。 人們在長期的觀察中發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際運(yùn)動軌道與應(yīng)用萬有引力定律計算出的軌道總存在一定的偏差，所以懷疑在天王星周圍還可能存在有行星，然后應(yīng)用萬有引力定律，結(jié)合對天王星的觀測資料，便計算出了另一顆行星的軌道，

11、進(jìn)而在計算的位置觀察新的行星。 教師點(diǎn)評：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，為天文學(xué)的發(fā)展起到了積極的作用，用它可以來計算天體的質(zhì)量，同時還可以來發(fā)現(xiàn)未知天體. （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。 點(diǎn)評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。 （四）實(shí)例探究 ［例1］某人在某一星球上以速度v

12、豎直上拋一物體，經(jīng)時間t落回拋出點(diǎn)，已知該星球的半徑為R，若要在該星球上發(fā)射一顆靠近該星運(yùn)轉(zhuǎn)的人造星體，則該人造星體的速度大小為多少？ 解析：星球表面的重力加速度g= 人造星體靠近該星球運(yùn)轉(zhuǎn)時： mg=G=m(M:星球質(zhì)量.m:人造星體質(zhì)量) 所以v′= ［例2］一艘宇宙飛船繞一個不知名的、半徑為R的行星表面飛行，環(huán)繞一周飛行時間為T.求該行星的質(zhì)量和平均密度. 解析：設(shè)宇宙飛船的質(zhì)量為m，行星的質(zhì)量為M.宇宙飛船圍繞行星的中心做勻速圓周運(yùn)動. G=m()2R 所以M= 又v=πR3 所以 ρ= ★課余作業(yè) 課后完成P74“問題與練習(xí)”中的問題。 ★教學(xué)體會

13、思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。 課堂練習(xí) 1.根據(jù)觀察，在土星外層有一個環(huán)，為了判斷是土星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群，可測出環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系.下列判斷正確的是( ) A.若v與R成正比，則環(huán)是連續(xù)物 B.若v2與R成正比，則環(huán)是小衛(wèi)星群 C.若v與R成反比，則環(huán)是連續(xù)物 D.若v2與R成反比，則環(huán)是小衛(wèi)星群 2.已知地球的半徑為R，地面的重力加速度為g，引力常量為G，如果不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，那么地球的平均密度的表達(dá)式為________. 參考答案： 1.AD 2.3g/4πGR