高中物理《萬有引力的成就》優(yōu)質(zhì)課教案、教學(xué)設(shè)計(jì)

1、萬有引力理論的成就教學(xué)設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】一、知識與技能1）會用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。2）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）通過合作探究天體質(zhì)量和天體密度的計(jì)算，理解稱量天體質(zhì)量和計(jì)算天體密度的方法。2）通過天體質(zhì)量的計(jì)算、未知天體的發(fā)現(xiàn)，明確萬有引力定律的應(yīng)用。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過天體質(zhì)量的計(jì)算、未知天體的預(yù)測的學(xué)習(xí)活動，體會萬有引力定律對人類探索和認(rèn)識未 知世界的作用?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：掌握求解天體質(zhì)量和密度的一般方法。難點(diǎn)：（1）求解天體質(zhì)量和密度的方法。（2）應(yīng)用萬有引力定律求解天體問題的基本思路?！窘虒W(xué)方法】探究式教學(xué)、問題導(dǎo)向式教學(xué)法。【教

2、學(xué)過程設(shè)計(jì)】教學(xué) 環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì) 意圖引【知識回顧】回憶天體做圓周運(yùn)動創(chuàng)設(shè)情入1.行星圍繞太陽做近似圓周運(yùn)動的向心力由的向心力來源并且復(fù)境，激新誰提供？習(xí)圓周運(yùn)動知識和萬發(fā)學(xué)習(xí)課2 .重力與萬啟引力后什么關(guān)系？（以上兩個問題由學(xué)生復(fù)習(xí)回答。）3 .卡文迪許測重力有引力常重 G有何重要思 義？證明J力后引力定律的普適性；同時使得 包括計(jì)算星體質(zhì)量在內(nèi)的關(guān)于萬有引力定律的 定量計(jì)算成為可能；推動了天文學(xué)的發(fā)展。前 兩個意義大家已經(jīng)有了體會，但如何推動天文 學(xué)的發(fā)展，需要我們這一節(jié)課的學(xué)習(xí)進(jìn)一步深 入地體會。有引力知識。興趣。新提出問題：引發(fā)思課英國物理學(xué)家卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室測出了引澧勺教力

3、常量，成為 稱”出地球質(zhì)量的人。他是怎學(xué)生自主探究，寫出學(xué)么做的？發(fā)探究活動一：測量地球的質(zhì)量已知地面的重力力口速度為 g,地球半徑為R, 力有引力常量為 G,求地球的質(zhì)量 M?測量過程，相互交流展小結(jié)果。積極性。學(xué)生自主計(jì)算完畢后，展示學(xué)生計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行分析小結(jié)：Mm mg G _2_R 2gR 2M M根據(jù)公式來看只要知道重力力口速度g、地球半徑R和萬有引力常量即可算出地球質(zhì)量。在卡文迪許測出了引力常量之后，可以 具體計(jì)算出地球的質(zhì)量來，因此，卡文迪許將 自己的實(shí)驗(yàn)稱之為 稱量地球質(zhì)量”的實(shí)驗(yàn)。提出問題：剛剛我們用了如此精妙的方法，稱 出了地球的質(zhì)量。太陽的質(zhì)量更大，怎樣測量 太陽的質(zhì)量呢

4、？用剛才的辦法可以嗎？活動二：測量地球的質(zhì)量若某行星的質(zhì)量為 m,繞太陽運(yùn)行的軌跡近似與圓周，軌道半徑為r,公轉(zhuǎn)周期為T,求太陽 的質(zhì)里。(幫助學(xué)生構(gòu)建物理模型)在行星運(yùn)動模型中，將太陽可以看成中心天體， 行星看成環(huán)繞天體。環(huán)繞天體繞中心天體做勻 速圓周運(yùn)動，中心天體對環(huán)繞天體的力招引力 提供向心力。思考：(1)應(yīng)用此方法能否求出行星的質(zhì)量 ？為什么？(2) /、同行星繞太陽運(yùn)動的軌道半徑r、公轉(zhuǎn)周期T不同，這種方法能否保證用不同行星計(jì)算 出的太陽質(zhì)量必須是一樣的？小結(jié)：應(yīng)用力有引力定律計(jì)算大體質(zhì)量的兩種思路：知道中心天體的半徑和表向的重力加速度，利用重力和萬有引力相等計(jì)算。體會卡文迪許將自己

5、 測得引力常量的實(shí)驗(yàn) 稱之為稱量地球質(zhì) 量”的原因。體會物理模型及其重 要性。利用力后引力定律和 向心力表送式列方程、 計(jì)算：c Mm/ 2 、2G 2 m( 一)rrT得：4 2 r 3 MGT 2加深對方后引力提供 向心力的理解，引出 中心天體和環(huán)繞天體的理解。回顧開普勒第二定律 中的k,只取決于中 心天體的質(zhì)里。加深知 識點(diǎn)之間的聯(lián)系。通過實(shí) 例，學(xué) 會運(yùn)用 力后引 力定律 計(jì)算天 體的質(zhì) 量；明 確計(jì)算 天體質(zhì) 量的方 法和思 路。知道環(huán)繞天體運(yùn)動的情況和軌道半徑，利用萬有引力提供向心力計(jì)算。注意：這兩種方法只能計(jì)算中心天體的質(zhì)量。活動三：測量月球的質(zhì)量暢想一下，假如2024年你被選為

6、宇航員被送到月球上，給你的任務(wù)之一是測量月球的質(zhì)量， 請你設(shè)一份能完成這次任務(wù)的實(shí)施方案?；顒铀模呵筇祗w的平均密度天體的質(zhì)量求出來了，能否求天體的平均密度？如何求？寫出其計(jì)算表達(dá)式.（友情提示：球體的體積公式V 4 R33）活動五：發(fā)現(xiàn)未知天體閱讀教材 發(fā)現(xiàn)未知天體”部分的內(nèi)容，同時思考卜列問題1 .海王星為什么被稱為筆尖上發(fā)現(xiàn)的行星”？2 .應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的星體有哪些？有何意義？開放性的探究活動，融入合作小組成員之 間的交流，綜合運(yùn)用 所學(xué)知識解決遇到的 實(shí)際問題。綜合運(yùn)用所學(xué)力用引 力定律知識和密度、球 體體積公式處理問題， 培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識的 能力。學(xué)生閱讀教材內(nèi)容。 學(xué)生之間進(jìn)行討論， 交流。認(rèn)識到：海王星的發(fā) 現(xiàn)通過力后引力定律 成功地預(yù)測未知的星 體，這不僅鞏固了力 有引力定律的地位， 也充分展示了科學(xué)理 論的預(yù)見性。通過發(fā)現(xiàn)未知天體”，了解萬有引力定律在天乂字上的重 要應(yīng)用。課 堂 小今天我們從計(jì)算天體的質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)未知天體等 幾個側(cè)面，學(xué)可了萬有引力理論的成就