高中物理 33萬有引力定律的應(yīng)用教案 教科版必修2.doc

第3節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用一、知識目標(biāo) 1會利用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。2理解并能夠計(jì)算衛(wèi)星的環(huán)繞速度。3知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義。二、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1了解萬有引力定律在探索宇宙奧秘中的重要作用，感受科學(xué)定律的巨大魅力。2體會科學(xué)探索中，理論和實(shí)踐的關(guān)系。3體驗(yàn)自然科學(xué)中的人文精神。三、能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生對萬有引力定律的理解和利用有限的已知條件進(jìn)行近似計(jì)算的能力。四、教學(xué)重點(diǎn)：1利用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量的思路和方法2發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的科學(xué)案例3計(jì)算環(huán)繞速度的方法和意義4第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義五、教學(xué)難點(diǎn)： 天體質(zhì)量計(jì)算 教學(xué)方法： 自主討論思考、推導(dǎo)、引導(dǎo)分析課時(shí)安排：1課時(shí)教學(xué)步驟：一、導(dǎo)入新課牛頓通過對前人研究結(jié)果的總結(jié)和假設(shè)、推理、類比、歸納，提出了萬有引力定律 在一百多年后，由英國科學(xué)家卡文迪許精確測定了萬有引力常數(shù)G，從那時(shí)候起，萬有引力才表現(xiàn)出巨大的威力。尤其在天體物理學(xué)計(jì)算、天文觀測、衛(wèi)星發(fā)射和回收等天文活動中，萬有引力定律可稱為最有力的工具。二、新課教學(xué) 投影月球繞地轉(zhuǎn)動的動畫演示，提出問題：若月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動，其周期為T，已知月球到地心距離為r，如何通過這些條件，應(yīng)用萬有引力定律計(jì)算地球質(zhì)量？（要求學(xué)生以討論小組為單位就此問題展開6分鐘討論，討論出結(jié)果后，提供計(jì)算基本思路、計(jì)算過程和結(jié)果、并總結(jié)萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量的方法，教師在教室巡回，找出兩個(gè)結(jié)果比較完整，討論思路清晰但計(jì)算過程略有不同的組，要求其對所討論的問題進(jìn)行回答。）顯示：勻速圓周運(yùn)動，周期T、月球到地心距離r，求：地球質(zhì)量M教師總結(jié)兩組的討論過程和結(jié)果，比較后，對所討論的問題得出一個(gè)更加完善的答案。板書演示，重現(xiàn)這一完整過程，并對問題的答案做出總結(jié)。要求各小組將這個(gè)結(jié)果和自己小組的結(jié)果進(jìn)行兩分鐘比較討論。（總用時(shí)約6分鐘）提出問題：利用這種方法，是否可以計(jì)算不帶衛(wèi)星的天體的質(zhì)量？為什么？學(xué)生回答，教師總結(jié)。講解例題（課本練習(xí)1）：已知地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的周期為365天，地球到太陽的距離為1.51011m，取G6.671011Nm2/km，求太陽的質(zhì)量。提問學(xué)生，將學(xué)生的思路地月系擴(kuò)展到太陽系。提問學(xué)生太陽系目前觀測到有多少顆行星？他們分別是哪些呢？學(xué)生回答后，投影出太陽系九大行星運(yùn)行圖，并展示部分行星的照片。提出：引入美國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的可能的太陽系的第十顆行星，及海王星和冥王星發(fā)現(xiàn)的故事，要求學(xué)生就這些案例，聯(lián)系認(rèn)識宇宙范圍越大，所需探索時(shí)間越長這個(gè)事實(shí)，經(jīng)過三分鐘討論，談?wù)勛陨慝@得什么啟示。并鼓勵(lì)學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解更多的關(guān)于行星的知識，激發(fā)學(xué)生對這一問題的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生利用已有條件，探索宇宙的奧秘。將課堂引回地月系，從地月系的環(huán)繞關(guān)系，引入地球衛(wèi)星。提問有關(guān)衛(wèi)星的一些問題。例如：衛(wèi)星發(fā)射速度、衛(wèi)星軌道形狀、衛(wèi)星運(yùn)行速度等等。講述衛(wèi)星的理論模型在牛頓年代已經(jīng)出現(xiàn)，并演示這一模型。讓學(xué)生接受環(huán)繞速度的概念。通過萬有引力定律和向心力公式聯(lián)系，解出地球附近的環(huán)繞速度的值，板書這一題設(shè)和計(jì)算推理過程。提出問題：如果發(fā)射速度大于環(huán)繞速度會有什么結(jié)果？提醒學(xué)生結(jié)合衛(wèi)星的橢圓形軌道，作出討論猜想，學(xué)生討論出結(jié)果之后，提供不同情況下的衛(wèi)星運(yùn)行演示。引入大于環(huán)繞速度的兩個(gè)特殊發(fā)射速度：第二宇宙速度、第三宇宙速度。再用演示和計(jì)算結(jié)合的方法引導(dǎo)學(xué)生得到環(huán)繞速度是衛(wèi)星運(yùn)行的最大速度，也是最小發(fā)射速度這一結(jié)論。教師總結(jié)指出這里學(xué)生常常出現(xiàn)的錯(cuò)誤，并加以強(qiáng)調(diào)。提供地球上不同緯度地區(qū)單位質(zhì)量物體所受重力的值（相當(dāng)于提供重力加速度），和地球表面單位質(zhì)量物體所受地球的萬有引力的值，要求學(xué)生作出比較，討論，學(xué)生可以得到兩者近似相等的結(jié)論：地面附近mg=GMm/R2,即gR2=GM這一結(jié)論。例題（課本練習(xí)3）如果近似地認(rèn)為地球?qū)Φ孛嫖矬w地引力等于其重力mg，你能否據(jù)此推出環(huán)繞速度？提問后，再講解。三、小結(jié)：本節(jié)課的重點(diǎn)問題：1利用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量的思路和方法2了解發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的科學(xué)案例3計(jì)算環(huán)繞速度的方法和意義4知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義課后作業(yè)：本節(jié)課后練習(xí)1、3兩道題。教學(xué)總結(jié)