物理高中必修二　6.2　太陽(yáng)與行星間的引力　教案

1、.?太陽(yáng)與行星間的引力?教案一、教學(xué)目的一知識(shí)與技能1、解關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的不同觀點(diǎn)和引力思想形成的歷程。2、在開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律的根底上，推導(dǎo)得到太陽(yáng)與行星間的引力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)此規(guī)律有初步理解。3、理解牛頓得到太陽(yáng)與行星間的引力與其它學(xué)科之間的聯(lián)絡(luò)。二過(guò)程與方法1、追尋得出太陽(yáng)與行星間引力的科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究中交流和獨(dú)創(chuàng)的意義。2、理解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識(shí)物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)開(kāi)展過(guò)程中的作用。三情感態(tài)度與價(jià)值觀1、領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，蘊(yùn)涵其中的規(guī)律之簡(jiǎn)潔，開(kāi)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，體驗(yàn)探究自然規(guī)律的艱辛與喜悅。2、

2、培育與別人合作的精神，將自己的見(jiàn)解與別人交流的愿望，和勇于修正錯(cuò)誤的科學(xué)精神。二、教學(xué)重點(diǎn)太陽(yáng)與行星間引力的推導(dǎo)。三、教學(xué)難點(diǎn)據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽(yáng)和行星之間的引力公式，記住推導(dǎo)出的引力公式四、課時(shí)安排1課時(shí)五、教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件、粉筆、圖片。六、教學(xué)過(guò)程新課導(dǎo)入： 目前太陽(yáng)系中有8顆大行星如以下圖所示.它們通常被分為兩組:內(nèi)層行星水星、金星、地球、火星和外層行星木星、土星、天王星、海王星,內(nèi)層行星體積較小,主要由巖石和鐵組成;外層行星體積要大得多,主要由氫、氦、冰物質(zhì)組成. 哥白尼說(shuō):“太陽(yáng)坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球. 那么是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)呢?伽

3、利略、開(kāi)普勒以及法國(guó)數(shù)學(xué)家笛卡兒都提出過(guò)自己的解釋.然而,只有牛頓才給出了正確的解釋新課講解：一、太陽(yáng)對(duì)行星的引力1.猜測(cè)與模型簡(jiǎn)化 師生互動(dòng):老師提出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生共同解決,為推導(dǎo)太陽(yáng)對(duì)行星的引力作好準(zhǔn)備. 由力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系知:力的作用規(guī)律可推測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;假設(shè)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,也可以推測(cè)力的作用規(guī)律.問(wèn)題1: 今天探究太陽(yáng)與行星間的引力屬于哪種情況?問(wèn)題2：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是怎樣的?問(wèn)題3:前面我們學(xué)習(xí)了兩種曲線運(yùn)動(dòng),是哪兩種,如何處理?問(wèn)題4：假設(shè)要解決橢圓軌道的運(yùn)動(dòng),根據(jù)如今的知識(shí)程度,可作如何簡(jiǎn)化?學(xué)生交流討論后答復(fù)：明確:1、屬于運(yùn)動(dòng)求力的情況.2、由開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律,行星

4、繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌道是橢圓,相等的時(shí)間內(nèi)半徑掃過(guò)的面積相等,且滿(mǎn)足=k。3、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng).平拋運(yùn)動(dòng)可分解為兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng),圓周運(yùn)動(dòng)可分解為沿半徑方向和沿切線方向上的運(yùn)動(dòng)。4、簡(jiǎn)化成圓周運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題1:根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)第一、第二定律,在行星軌道為圓的簡(jiǎn)化模型下,行星做何種運(yùn)動(dòng)?問(wèn)題2:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體必定得有力提供向心力,行星的運(yùn)動(dòng)是由什么力提供的向心力?問(wèn)題3:向心力公式有多個(gè),如、m2r,我們選擇哪個(gè)公式推導(dǎo)出太陽(yáng)對(duì)行星的引力?問(wèn)題4:不同行星的公轉(zhuǎn)周期T是不同的,F跟r關(guān)系式中不應(yīng)出現(xiàn)周期T,我們可運(yùn)用什么知識(shí)把T消去?師生交流討論或大膽猜測(cè)。明確:1、既然把橢圓軌道簡(jiǎn)化為圓形軌

5、道,由第二定律:行星與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積,可知:行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng).2、猜測(cè):太陽(yáng)對(duì)行星的引力,并且此引力等于行星做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力。3、選擇,因?yàn)樵谌粘Ｉ钪?行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的線速度v、角速度不易觀測(cè),但周期T比較容易觀測(cè)出來(lái)。4、由開(kāi)普勒第三定律可知,=k,并且k是由中心天體的質(zhì)量決定的。因此可對(duì)此式變形為T(mén)2=。 根據(jù)對(duì)上述問(wèn)題的探究,讓學(xué)生分組交流合作,推導(dǎo)出太陽(yáng)對(duì)行星的吸引力的表達(dá)式。設(shè)行星的質(zhì)量為m,行星到太陽(yáng)的間隔 為r,公轉(zhuǎn)周期為T(mén),根據(jù)牛頓第二定律可得太陽(yáng)對(duì)行星的引力為：F= 1由開(kāi)普勒第三定律=k可得T2= 2由12得：F=即F= 33式說(shuō)明：太陽(yáng)

6、對(duì)不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽(yáng)間間隔 的二次方成反比.點(diǎn)評(píng)：通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題探究,使學(xué)生理解物理問(wèn)題的一般處理方法:抓住主要矛盾,忽略次要因素,大膽進(jìn)展科學(xué)猜測(cè),體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)人們認(rèn)識(shí)自然的重要作用。二、行星對(duì)太陽(yáng)的引力1、牛頓第三定律的內(nèi)容是什么?2、根據(jù)牛頓第三定律,行星對(duì)太陽(yáng)的引力滿(mǎn)足什么樣的關(guān)系?學(xué)生考慮、歸納、代表發(fā)言。明確：1、兩個(gè)物體間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反,作用在同一條直線上。2、根據(jù)牛頓第三定律和太陽(yáng)對(duì)行星的引力滿(mǎn)足的關(guān)系可知:行星對(duì)太陽(yáng)的引力F大小應(yīng)該與太陽(yáng)質(zhì)量M成正比，與行星、太陽(yáng)間隔 的二次方成反比，也就是F。三、太陽(yáng)與行星間的引力內(nèi)容：1、利用太陽(yáng)對(duì)行星的作用力和行星對(duì)太陽(yáng)的作用力的關(guān)系,猜測(cè)太陽(yáng)與行星間作用力與M、m、r的關(guān)系。2、寫(xiě)出太陽(yáng)與行星間引力的表達(dá)式。探究：1、通過(guò)此兩個(gè)問(wèn)題鍛煉學(xué)生的邏輯思維才能。2、引入比例常數(shù)G,可得：F=對(duì)公式的說(shuō)明：1公式說(shuō)明，太陽(yáng)與行星間的引力大小，與太陽(yáng)的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者間隔 的二次方成反比。2式中G是比例系數(shù),與太陽(yáng)、行星都沒(méi)有關(guān)系