2020-2021學年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應用 第1節(jié) 萬有引力定律教案3 粵教版必修2

1、2020-2021學年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應用 第1節(jié) 萬有引力定律教案3 粵教版必修22020-2021學年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應用 第1節(jié) 萬有引力定律教案3 粵教版必修2年級：姓名：- 10 -第一節(jié) 萬有引力定律教學目標知識與技能1.了解人類對天體運動探索的發(fā)展歷程。 2.了解開普勒三大定律。 3.了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。 4.知道萬有引力定律。 5.知道引力常數(shù)的大小和意義。過程與方法1.通過對“地心說”與“日心說”爭論的評述，提高交流、合作能力。2.以科學探究的方式，了解牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的。情感、態(tài)度與價值觀1.由人類對天體運動的探究過程，

2、培養(yǎng)學生尊重客觀事實，實事求是的科學態(tài)度。2.讓學生認識到科學的想象力建立在對事物長期深入的思考基礎上。3.樹立把物理事實作為證據(jù)的觀念，形成根據(jù)證據(jù)、邏輯和既有知識進行科學解釋的思維方法。教學重點萬有引力定律及其建立過程教學難點萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。牛頓將天體間的力與地面物體受到的重力想象成同一性質(zhì)的力，而這種想象是建立在十分抽象的邏輯推理之上的。教學準備課件、課本課時安排1課時教學步驟意圖教師活動學生活動可能出現(xiàn)的問題導入新課人類在自己的發(fā)展過程中首先就遇到了時間的測量，如一年為什么有春夏秋冬季節(jié)的更替，為什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么時候開始等等。為了解決這些問題，人類通過對天體太陽

3、、月亮、行星和恒星的觀察，找到了解決問題的辦法，人類就這樣開始對天體的位置和運動的研究。回答問題：地球公轉(zhuǎn)、 地球自轉(zhuǎn)新課教學一.天體究竟做怎樣的運動(一)古人對天體運動的看法及發(fā)展過程【投影顯示】 “地心說”和“日心說”課件請同學們在前面的基礎上討論:“地心說”和“日心說”之爭曾經(jīng)歷了漫長的歷程，現(xiàn)在我們應該如何評述它們的爭論？請發(fā)表你的觀點?！窘處熆偨Y(jié)】地心說認為地球是宇宙的中心，事實上地球并不是宇宙的中心，并且地球也不是靜止不動的，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了晝夜交替，地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生了春夏秋冬四季交替，因此地心說是錯誤的。但是它符合當時的生活經(jīng)驗和宗教觀念，對人類的思想統(tǒng)治也達一千多年之久。日心說認為太

4、陽是宇宙的中心，事實上太陽只是太陽系的中心，除了太陽系，宇宙中還有很多其它的星系，因此太陽不是宇宙的中心。并且太陽也不是靜止不動的，它自轉(zhuǎn)，并且繞著銀河系的中心公轉(zhuǎn)著。事實上從“地心說”向“日心說”的過渡經(jīng)歷了漫長的時間,并且科學家們付出了艱苦的奮斗,哥白尼的 “日心說”觀點不符合當時歐洲統(tǒng)治教會的利益,因而受到了教會的迫害。然而，科學真理的確立是任何愚昧勢力所阻擋不了的。經(jīng)過后人的不懈努力和探索，哥白尼的日心說終于取得勝利。前人的這種對問題一絲不茍、孜孜以求的精神值得大家學習,所以我們對待學習要腳踏實地,認認真真,不放過一點疑問.（二）開普勒對行星運動的研究不論“地心說”還是“日心說”，古人

5、把天體的運動看得十分神圣,都認為天體的運動不同于地面物體的運動,天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動.后來，開普勒在應用行星繞太陽做橢圓運動的模型描述火星的運動時，發(fā)現(xiàn)與他的老師第谷對火星運行軌道的觀測值有誤差。開普勒思考：是第谷觀察數(shù)據(jù)錯了，還是火星根本就不做圓形軌道運動呢？開普勒堅信第谷的數(shù)據(jù)是正確的，經(jīng)過4年多的刻苦計算，先后否定了十九種設想，最后了發(fā)現(xiàn)火星運行的軌道不是圓，而是橢圓，并得出了行星運動的規(guī)律?！就队帮@示】開普勒三大定律1、開普勒第一定律（橢圓軌道定律） 所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽位于橢圓的一個焦點上. 2、開普勒第二定律（面積定律）行星和太陽之間的連線在

6、相等的時間內(nèi)掃過相同的面積. 【交流與討論】地球繞太陽做橢圓軌道運動，經(jīng)過近日點的速度大還是遠日點的速度大？【教師總結(jié)】根據(jù)開普勒第二定律，相同時間內(nèi)掃過的面積相等，近日點與太陽連線較短，相同時間內(nèi)通過的弧長較長。強調(diào)根據(jù)線速度的定義式可得近日點線速度較大。3、開普勒第三定律(1)開普勒第三定律的表達式為 ，其中r是橢圓軌道的半長軸，t是行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，k是一個常量，與行星無關(guān)但與中心天體的質(zhì)量有關(guān).【舉例】金星和地球都繞太陽公轉(zhuǎn)，它們公轉(zhuǎn)周期與半長軸的關(guān)系。(2)開普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞地球的運動，此時k只與地球質(zhì)量有關(guān).【舉例】地球有兩個衛(wèi)星，衛(wèi)星1和

7、衛(wèi)星2，探究它們繞地球轉(zhuǎn)周期和半長軸的關(guān)系。(3)橢圓軌道近似看成圓軌道時，r為圓軌道的半徑.二、蘋果落地的思考：萬有引力規(guī)律的發(fā)現(xiàn)開普勒定律只是描述了行星如何繞太陽運動,但它沒有說明是什么原因使它們在各自的軌道上運動。你們會認為是什么原因？當時一些科學家提出了什么猜想，請同學們閱讀課本里的插圖。投影顯示科學家的猜想1. 開普勒：太陽磁力的吸引；2. 伽利略：“慣性”自行的維持；3. 笛卡爾：太陽的漩渦帶動行星和衛(wèi)星一起運動；4. 胡克：太陽引力的緣故，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。牛頓也一直在思考為何行星做橢圓運動。據(jù)說，某一天，牛頓看到蘋果落地發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的。蘋果落地是很普通現(xiàn)

8、象，我們會認為它落地就是落地，不會加以思考。牛頓是怎樣發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的？引導學生思考：（1）蘋果熟了，為什么會落到地上而不是天上？（2）蘋果樹不論長得矮還是高，樹上的蘋果都會落地。由此可知，即使蘋果長到月球那么高，照樣會落地。那么，月球為何沒有落地呢？牛頓在前人研究的基礎上，通過大量的實驗和計算得出了萬有引力定律。 【投影顯示】一.萬有引力定律的內(nèi)容：1. 宇宙間任意兩個有質(zhì)量的物體都存在相互吸引力，其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，跟它們間距離的平方成反比。2、方向：在兩物體的連線上3、表達式：其中m1，m2分別是兩個物體的質(zhì)量，r為兩個物體之間的距離。4、引力常數(shù) g稱為引力常數(shù)，其數(shù)值等

9、于兩個質(zhì)量各為1kg物體相距1m時萬有引力的大小。單位：大小： 100多年后，由英國物理學家卡文迪許通過扭秤實驗測出。證明了萬有引力的存在，使萬有引力定律進入了真正實用的時代5、適用條件質(zhì)點間的相互作用，r為質(zhì)點間的距離兩個質(zhì)量分布均勻的球體，r為兩球心間的距離一個質(zhì)量分布均勻的球體與球外一個質(zhì)點間，r是球心到質(zhì)點的距離 【思考】當兩物體間的距離r趨近于0時，它們間的萬有引力趨近于無窮大，這種說法正確嗎？【教師總結(jié)】在應用萬有引力定律解題時，首先要判斷題目給的條件是否適用萬有引力定律。6、對萬有引力定律的理解 宇宙間的一切物體都是互相吸引的。兩個物體間引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟這它

10、們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們之間的距離的二次方成反比。(1)普遍性：宇宙間任何兩個有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力.(2)相互性：兩個物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力，總是滿足牛頓第三定律.(3)獨立性：兩物體的引力，只與它們的質(zhì)量和距離有關(guān)，不管它們之間是否還有其它作用力。(4)宏觀性：只有質(zhì)量巨大的天體間，萬有引力的存在才有宏觀物理意義。閱讀課文,并從課文中找出相應的答案.1.地心說日心說圓周運動與事實矛盾橢圓運動開普勒對行星運動的描述 2.“地心說”認為地球是宇宙的中心,是靜止不動的,太陽,月亮以及其他行星都繞地球運動;“日心說”認為太陽是宇宙的中心,地球,月亮以及其他行

11、星都在繞太陽運動.1.“地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位時間較長的原因是由于它比較符合人們的日常經(jīng)驗,如:太陽從東邊升起,從西邊落下;同時它也符合當時在政治上占統(tǒng)治地位的宗教神學觀點.3.“日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因為好多“地心說”不能解析的現(xiàn)象“日心說”則能說明,也就是說,“日心說”比“地心說”更科學、更接近事實.例如:若地球不動,晝夜交替是太陽繞地球運動形成的.那么,每天的情況就應是相同的,而事實上,每天白天的長短不同,冷暖不同.而“日心說”則能說明這種情況:白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的,而四季是地球繞太陽公轉(zhuǎn)形成的.3.從目前科研結(jié)果和我們所掌握的知識來看,“日心說”也并不是絕對正確的,因為太陽只是太陽系的一個中心天體,而太陽系只是宇宙中眾多星系之一,所以太陽并不是宇宙的中心,也不是靜止不動的.“日心說”只是與“地心說”相比更準確一些罷了.【學生回答】1、學生a回答：根據(jù)開普勒第二定律，相同時間內(nèi)掃過的面積相等，遠日點與太陽連線較長，因此遠日點線速度大。2、學生b回答：應該是近日點線速度大，根據(jù)開普勒第二定律，相同時間內(nèi)掃過的面積相等，近日點與太陽連線較短，相同時間內(nèi)通過的弧長較長?！舅伎肌績蓚€例子之間的k值是否相等？學生會提