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2019-2020年高中物理 6.1《行星的運動》教案 新人教版必修2 知識與技能 1． 知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。 2． 知道所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。 3．知道所有行星的軌道半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等，且這個比值與行星的質量無關，但與太陽的質量有關。 4．理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，真理是來之不易的。 過程與方法 1．通過托勒密、哥白尼、第谷、開普勒等幾位科學家對行星運動的不同認識，了解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解。 情感態(tài)度與價值觀 1． 澄清對天體運動神秘、模糊的認識，掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法。 2．感悟科學是人類進步不竭的動力。 教學重點 1． 理解和掌握開普勒行星運動定律，認識行星的運動。學好本節(jié)有利于對宇宙中行星的運動規(guī)律的認識，掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法，并有利于對人造衛(wèi)星的學習。 教學難點 1．對開普勒行星運動定律的理解和應用，通過本節(jié)的學習可以澄清人們對天體運動神秘、模糊的認識。 教學過程 新課教學 引入： 6．2太陽與行星間的引力 6．3萬有引力定律 知識與技能 １．理解太陽與行星間存在引力 ２．能根據(jù)開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導出太陽與行星間的引力表達式 ３．理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律 ４．理解地面上物體所受的重力與天體間的引力是同一性質的力，即服從平方反比定律的萬有引力 過程與方法 １．通過推導太陽與行星間的引力公式，體會邏輯推理在物理學中的重要性 ２．體會推導過程中的數(shù)量關系 情感態(tài)度與價值觀 １． 感受太陽與行星間的引力關系，從而體會大自然的奧秘 ２． 通過學習認識和借鑒科學的實驗方法，充實自己的頭腦，更好地去認識世界，建立科學的價值觀 教學重點 １．根據(jù)開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導出太陽與行星間的引力公式，記住推導出的引力公式 ２．在研究具體問題時，如何選取參考系 ３．質點概念的理解 教學難點 １．太陽與行星間的引力公式推導過程 ２．什么情況下可以把物體看作質點 教具 多媒體視頻 課時安排 １課時 教學過程 開普勒定律發(fā)現(xiàn)之后，人們便開始更深入的思考：行星為什么這樣運動？ 這節(jié)課我們“追尋著牛頓的足跡”，用自己的手和腦，重新“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律。 一． 太陽對行星的引力 為了簡化問題，行星的軌道按圓來處理，請猜想太陽與行星的引力與什么因素有關 研究的問題中，只有太陽、行星，那么他們之間的引力可能與太陽的質量、行星的質量、他們之間的距離以及行星與太陽之間的媒介物有關，還可能與太陽與行星的形狀、大小有關。太陽與行星的是否可以看作質點？太陽與行星之間是真空，對太陽與行星的引力有無影響？ 討論小結：太陽與行星之間的引力應該與行星到太陽的距離、太陽的質量、行星的質量有關。我們先研究太陽對行星的引力，這樣只研究引力與行星的質量以及太陽與行星之間的距離的關系。那么，F(xiàn)與r的定量關系是什么？ 閱讀教材：太陽對行星的引力部分。 讓學生回答如何來進行理論分析 ：根據(jù)開普勒行星運動定律，行星以太陽為圓心做勻速圓周運動，由太陽對行星的引力提供向心力。 （1） 向心力等于F= （2） 天文觀測到行星周期T，則v=代入上式得F= （3） 根據(jù)開普勒第三定律代入上式得 （4） 上式中對太陽系中任何行星都相同，因而F與成正比，既F 結論：太陽對不同行星的引力與行星的質量成正比，與太陽與行星間的距離的二次方成反比。 二． 行星對太陽的引力 就太陽對行星的引力而言，行星是受力物體，引力與受力物體的質量成正比，行星對太陽的引力也應該與太陽的質量成正比。 閱讀教材行星對太陽的引力部分，學生回答行星對太陽的引力與太陽的質量、行星到太陽的距離是什么關系？ 結論：行星對太陽的引力大小與太陽的質量M成正比，與行星到太陽的距離r的二次方成反比。 三． 太陽與行星間的引力 綜上推導過程，推導出太陽與行星間的引力與太陽質量、行星質量以及兩者距離的關系式，看看能得出什么結論。 結論：太陽與行星間的引力與太陽的質量、行星的質量成正比，與兩者距離的二次方成反比： 說明： （1） G是比例系數(shù)，與行星和太陽均無關 （2） 太陽與行星間的引力規(guī)律，也適用于地球與衛(wèi)星間的引力 （3） 該引力規(guī)律普遍適用于任何有質量的物體 四． 萬有引力定律 知道了太陽與行星之間作用力的規(guī)律，可以完全解釋行星的運動了，那么，是什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？如蘋果被拋出后總要落回地面，那么是什么力使得蘋果不能離開地球呢？是否也是由于地球對蘋果的引力造成的？地球對蘋果的引力和太陽對行星的引力是同一種力嗎，若真是這樣，物體離地面越遠，其受地球的引力就應該越小，可是地面上的物體在距離地面很遠時似乎重力沒有明顯的減弱，是不是不夠遠，我們想這樣的高度比起天體之間的距離來說，真的不算遠！再往遠處設想如果物體遠到地球那邊，物體是否也會象月球那樣繞地球運動？也許真的是同一種力，我們就來探究這個問題。 １． 月——地檢測 猜想：“天上”的力與“人間”的力可能出于同一根源。 閱讀教材月地檢測，回答學生假定成立 在牛頓時代，重力加速度已能比較精確測定，當時也能比較精確地測定月球與地球之間的距離、月球的公轉周期，從而能夠算出月球運動的向心加速度，證明了猜想的正確性 例題：已知：=3.8m，=27.3 天，g=9.8,求 結論：太陽與行星間、地球與月球間、地球與地面物體間的力是同一種性質的力。 ２． 萬有引力定律 任意兩個物體之間都有這樣的力存在嗎？閱讀教材萬有引力部分。 學生回答：牛頓作了大膽的猜想，任意兩個物體間都存在著這樣的力。于是這個結論被推廣到宇宙中的一切物體之間。即： 萬有引力定律：自然界中的任何兩物體都互相吸引，引力的大小與物體的質量m1和m2成正比，與他們之間的距離r的二次方成反比即 式中質量的單位為kg，距離的單位為m，力的單位N，G叫引力常量。 注：公式的適用條件 （1） 適用于質點間引力大小的計算 （2） 對于可視為質點的物體間的引力求解也可以利用萬有引力公式 （3） 當研究的物體不能看成質點時，可以把物體假想分割成無數(shù)質點，求分力，再求合力 說明： （1） 萬有引力的普遍性，一切物體間 （2） 萬有引力的相互性，兩物體間相互作用 （3） 萬有引力的宏觀性，只有在質量大星球間，它的存在才有實際物理意義 （4） 萬有引力的特殊性，兩物體間只與本身有關，與周圍其他物體無關 ３． 引力常量 卡文迪許通過實驗測出G= 意義：證明了萬有引力的存在；使萬有引力定律有了真正的實用價值；標志著力學實驗精密程度的提高，開創(chuàng)了測量弱引力的新時代 五．小結，布置作業(yè)