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2019-2020年人教版必修二6.4《萬有引力理論的成就》WORD教案1 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)與技能： (1)了解地球表面物體的萬有引力兩個(gè)分力的大小關(guān)系，計(jì)算地球質(zhì)量； (2)行星繞恒星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量； (3)了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。 2．過程與方法： (1)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到事物的主要因素和次要因素的一般過程和方法； (2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)事件的之間相似性采取類比方法分析新問題的能力與方法； (3)培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。 3．情感態(tài)度與價(jià)值觀： (1)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)； (2)體會(huì)物理學(xué)規(guī)律的簡(jiǎn)潔性和普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的優(yōu)美。 二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1．教學(xué)重點(diǎn)及其教學(xué)策略： 重點(diǎn)：地球質(zhì)量的計(jì)算、太陽等中心天體質(zhì)量的計(jì)算 教學(xué)策略：通過數(shù)據(jù)分析、類比思維、歸納總結(jié)建立模型來加深理解。 2．教學(xué)難點(diǎn)及其教學(xué)策略： 難點(diǎn)：根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量 教學(xué)策略：通過類比思維、歸納總結(jié)建立模型來加深理解。 三、設(shè)計(jì)思路 通過數(shù)據(jù)分析找到地球表面物體萬有引力與兩個(gè)分力——重力和物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力的大小關(guān)系，得到結(jié)論向心力遠(yuǎn)小于重力，萬有引力大小近似等于重力，從而推導(dǎo)地球質(zhì)量的計(jì)算表達(dá)式。 通過對(duì)太陽系九大行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的分析，根據(jù)萬有引力作為行星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，計(jì)算太陽的質(zhì)量；進(jìn)一步類比聯(lián)想推理到月亮、人造衛(wèi)星圍繞地球圓周運(yùn)動(dòng)求地球質(zhì)量等，最后歸納總結(jié)建立模型——中心天體質(zhì)量的計(jì)算。 四、教學(xué)資源 1．視頻與課件《月球、人造衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動(dòng)》、《太陽系九大行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)》、投影片； 2．多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。 五、教學(xué)設(shè)計(jì) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 點(diǎn) 評(píng) 引入新課 提問：伽利略在研究杠桿原理后，曾經(jīng)說過一句什么名言？ （“給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球?！保? 提問：天平是根據(jù)杠桿原理測(cè)量物體質(zhì)量的儀器，那么根據(jù)伽利略的名言，我們是否可以用天平測(cè)量地球的質(zhì)量？ （小組討論后）回答問題，得出名言與設(shè)想的錯(cuò)誤。 通過一句名言，一個(gè)設(shè)想，引起學(xué)生對(duì)天體質(zhì)量的興趣 通過小組討論培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思想討論交流的能力。 那我們?nèi)绾螠y(cè)量巨大的天體質(zhì)量？ 萬有引力給我們提供了幫助。 講授新課 一、地球質(zhì)量 先了解地球表面物體的重力與地球?qū)ξ矬w的萬有引力的關(guān)系。 多媒體投影下圖 R M G θ m w r F 向 F 引 物體m在緯度為θ的位置，萬有引力指向地心，分解為兩個(gè)分力：m隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運(yùn)動(dòng)的向心力和重力。 給出數(shù)據(jù)：地球半徑R、緯度θ（取900）、地球自轉(zhuǎn)周期T，計(jì)算兩個(gè)分力的大小比值，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論： 向心力遠(yuǎn)小于重力，萬有引力大小近似等于重力。 因此不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響， 地球質(zhì)量 請(qǐng)學(xué)生閱讀課本“科學(xué)真是迷人”。 多媒體投影卡文迪許和馬克吐溫的圖片及其他們的語言。 知識(shí)總結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)以上的研究推導(dǎo)過程熟練掌握，尤其注意推導(dǎo)的前提——不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響，萬有引力大小等于重力。 學(xué)生計(jì)算：兩個(gè)分力大小的比值 引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論： 向心力遠(yuǎn)小于重力，萬有引力大小近似等于重力。 學(xué)生閱讀課本“科學(xué)真是迷人”。 預(yù)計(jì)有的學(xué)生可能不善于計(jì)算，因此可以只計(jì)算數(shù)量級(jí)為10-3，培養(yǎng)學(xué)生通過估算解決問題的能力，具體結(jié)果可以用多媒體投影展示。 培養(yǎng)學(xué)生通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析得到正確結(jié)論的能力，對(duì)具體問題能分清影響問題的主要因素與次要因素。 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的興趣，激勵(lì)學(xué)生學(xué)好物理。 二、太陽質(zhì)量 多媒體播放太陽系九大行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)課件。 明確：太陽為中心天體，九大行星以太陽為中心在不同的軌道上以不同的周期做近似的圓周運(yùn)動(dòng)。 提問：行星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是什么？ 繼續(xù)提問：是否需要考慮九大行星之間的萬有引力？ 教師引導(dǎo)學(xué)生討論、思考、回答，最后教師總結(jié)： 太陽質(zhì)量遠(yuǎn)大于各個(gè)行星質(zhì)量，高中階段粗略計(jì)算，不考慮行星之間的萬有引力。 設(shè)中心天體太陽質(zhì)量M，行星質(zhì)量m，軌道半徑r——也是行星與太陽的距離，行星公轉(zhuǎn)角速度ω，公轉(zhuǎn)周期T，則 太陽質(zhì)量 與行星質(zhì)量m無關(guān)。 提問：不同行星與太陽的距離r和繞太陽公轉(zhuǎn)的周期T都是各不相同的。但是不同行星的r、T計(jì)算出來的太陽質(zhì)量必須是一樣的！上面的公式能否保證這一點(diǎn)？ 同理，月亮圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)前面的推導(dǎo)我們能否計(jì)算地球的質(zhì)量？ 教師引導(dǎo)學(xué)生類比思考。 多媒體播放月亮圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)課件。 教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生類比思考，人造衛(wèi)星圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)， 多媒體播放月亮和人造衛(wèi)星圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)課件。 教師引導(dǎo)學(xué)生類比思考。 教師總結(jié)： 建立模型：通過圍繞天體的運(yùn)動(dòng)半徑和周期求中心天體的質(zhì)量。 多媒體投影木星行星圍繞木星圓周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)學(xué)生思考如何測(cè)量木星的質(zhì)量。 三、發(fā)現(xiàn)未知天體 請(qǐng)學(xué)生閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”。 多媒體投影海王星、冥王星圖片。 本課小結(jié)： 主要有兩個(gè)基本知識(shí)： 1、地球表面，不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響，物體的重力近似等于重力 地球質(zhì)量 2、建立模型求中心天體質(zhì)量 圍繞天體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為中心天體對(duì)圍繞天體的萬有引力，通過圍繞天體的運(yùn)動(dòng)半徑和周期求中心天體的質(zhì)量。 中心天體質(zhì)量 布置作業(yè)： 書本《問題與練習(xí)》1-4。 通過觀察與思考，學(xué)生：太陽對(duì)行星的萬有引力。 教師引導(dǎo)學(xué)生先討論，后個(gè)別回答。 推導(dǎo)過程由學(xué)生完成，教師只需要引導(dǎo)即可。 學(xué)生先討論，教師引導(dǎo)學(xué)生回憶開普勒第三定律，得出結(jié)果： 可以保證不同行星的r、T計(jì)算出來的太陽質(zhì)量是一樣的。 學(xué)生在教師引導(dǎo)下類比思考： 地球?yàn)橹行奶祗w，月亮圍繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，向心力為地球?qū)υ铝恋娜f有引力。 設(shè)中心天體地球質(zhì)量M，月亮質(zhì)量m，軌道半徑r——也是月亮與地球的距離，月亮公轉(zhuǎn)周期T，則 地球質(zhì)量 與月亮質(zhì)量m無關(guān)。 同理， 地球質(zhì)量 與人造衛(wèi)星質(zhì)量m無關(guān)。 學(xué)生思考回答： 木星為中心天體，木星行星為圍繞天體，只要測(cè)量木星行星的軌道半徑、公轉(zhuǎn)周期就可以應(yīng)用模型計(jì)算中心天體木星的質(zhì)量。 學(xué)生閱讀課本“發(fā)現(xiàn)未知天體”。 通過課件感性認(rèn)識(shí)九大行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌跡。 培養(yǎng)學(xué)生建立模型的能力，并且在建立模型過程中分清影響問題的主要因素與次要因素。 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)類似問題類比思考的能力，把知識(shí)與能力遷移的能力。 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的興趣，激勵(lì)學(xué)生學(xué)好物理。 板書設(shè)計(jì) 一、地球質(zhì)量M 地球表面，不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響 地球質(zhì)量 二、太陽質(zhì)量——中心天體質(zhì)量 1、太陽質(zhì)量M，行星質(zhì)量m， 軌道半徑r——行星與太陽的距離， 行星公轉(zhuǎn)角速度ω，公轉(zhuǎn)周期T，則 太陽質(zhì)量 與行星質(zhì)量m無關(guān)。 2、建立模型求中心天體質(zhì)量 六 課后反思 《萬有引力理論的成就》內(nèi)容以理論推導(dǎo)為主，學(xué)生的興趣調(diào)動(dòng)主要是一些出乎學(xué)生意料之外的結(jié)果，新模型的建立過程，另外從萬有引力理論的重大成就也可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。