2022年人教版必修二.《萬有引力理論的成就》教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案5、萬有引力理論的成就 一、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能：(1) 了解地球表面物體的萬有引力兩個分力的大小關(guān)系，計算地球質(zhì)量；(2) 行星繞恒星運動、衛(wèi)星的運動的共同點：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運動的向心 力，會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量；(3) 了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。2過程與方法：(1)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到事物的主要因素和次要因素的一般過程和方法；(2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)事件的之間相似性采取類比方法分析新問題的能力與方法；(3)培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。3情感態(tài)度與價值觀：(1)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)；(2)體會物理學(xué)規(guī)律的簡潔

2、性和普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的優(yōu)美。二、教學(xué)重點、難點1教學(xué)重點及其教學(xué)策略：重點：地球質(zhì)量的計算、太陽等中心天體質(zhì)量的計算 教學(xué)策略：通過數(shù)據(jù)分析、類比思維、歸納總結(jié)建立模型來加深理解。2教學(xué)難點及其教學(xué)策略：難點：根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量 教學(xué)策略：通過類比思維、歸納總結(jié)建立模型來加深理解。三、設(shè)計思路 通過數(shù)據(jù)分析找到地球表面物體萬有引力與兩個分力重力和物體隨地球自轉(zhuǎn)的向 心力的大小關(guān)系，得到結(jié)論向心力遠(yuǎn)小于重力，萬有引力大小近似等于重力，從而推導(dǎo)地 球質(zhì)量的計算表達(dá)式。通過對太陽系九大行星圍繞太陽運動的分析，根據(jù)萬有引力作為行星圓周運動的向心 力，計算太陽的質(zhì)量；進(jìn)一步類比聯(lián)想推理到月亮

3、、人造衛(wèi)星圍繞地球圓周運動求地球質(zhì) 量等，最后歸納總結(jié)建立模型中心天體質(zhì)量的計算。四、教學(xué)資源1視頻與課件月球、人造衛(wèi)星圍繞地球運動、太陽系九大行星圍繞太陽運動、投影片；2多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。五、教學(xué)設(shè)計教師活動學(xué)生活動點評引入新課（小組討論后）回答問題，得通 過 一 句 名提問：伽利略在研究杠桿原理言，一個設(shè)想， 引后，曾經(jīng)說過一句什么名言？起學(xué)生對天體質(zhì)（“ 給我一個支點，我可以撬量的興趣動地球?！?）通 過 小 組 討出名言與設(shè)想的錯誤。提問：天平是根據(jù)杠桿原理測論培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行量物體質(zhì)量的儀器，那么根據(jù)伽利科學(xué)思想討論交略的名言， 我們是否可以用天平測流的

4、能力。量地球的質(zhì)量？名師精編 優(yōu)秀教案那我們?nèi)绾螠y量巨大的天體 質(zhì)量？萬有引力給我們提供了幫助。講授新課 一、地球質(zhì)量 先了解地球表面物體的重力 與地球?qū)ξ矬w的萬有引力的關(guān)系。多媒體投影下圖r F向m學(xué)生計算： 兩個分力大小的比預(yù) 計 有 的 學(xué)F引MG值生可能不善于計Rm（2（Rsin）算，因此可以只計算數(shù)量級為10-3，wT培養(yǎng)學(xué)生通過估m(xù)g算解決問題的能42Rsin力，具體結(jié)果可以gT2用多媒體投影展物體 m 在緯度為 的位置，43. 1426.41061示。98.（86400）萬有引力指向地心，分解為兩個分力：m 隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運動的35.103培 養(yǎng) 學(xué) 生 通向心力和重力。給出

5、數(shù)據(jù)：地球半徑R、緯度引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：過對計算結(jié)果的（取 90 0）、地球自轉(zhuǎn)周期T ，計向心力遠(yuǎn)小于重力，萬有引力分析得到正確結(jié)大小近似等于重力。算兩個分力的大小比值，引導(dǎo)學(xué)生論的能力， 對具體得出結(jié)論：問題能分清影響向心力遠(yuǎn)小于重力，萬有引力問題的主要因素大小近似等于重力。與次要因素。因此不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn) 的影響，mgGMm學(xué)生閱讀課本“ 科學(xué)真是迷培 養(yǎng) 學(xué) 生 對2 R地球質(zhì)量MgR2G請學(xué)生閱讀課本 “ 科學(xué)真是迷運用物理知識解人” 。決實際問題的興多 媒 體 投 影 卡 文 迪 許 和 馬趣，激勵學(xué)生學(xué)好人” 。克 吐溫的圖片及其他們的語言。物理。知識總結(jié)： 引導(dǎo)學(xué)生對以上

6、的 研究推導(dǎo)過程熟練掌握，尤其注意 推導(dǎo)的前提不考慮（忽略）地 球自轉(zhuǎn)的影響， 萬有引力大小等于名師精編 優(yōu)秀教案重力。二、太陽質(zhì)量 通 過 課 件 感多媒體播放太陽系九大行星 圍繞太陽運動的動態(tài)課件。明確：太陽為中心天體，九大性認(rèn)識九大行星 圍繞太陽運動的 軌跡。行星以太陽為中心在不同的軌道 上以不同的周期做近似的圓周運動。提問：行星做圓周運動的向心通過觀察與思考，學(xué)生：太陽培 養(yǎng) 學(xué) 生 建對行星的萬有引力。立模型的能力， 并力是什么？且在建立模型過繼續(xù)提問： 是否需要考慮九大教師引導(dǎo)學(xué)生先討論，后個別程中分清影響問題的主要因素與行星之間的萬有引力？回答。次要因素。教師引導(dǎo)學(xué)生討論、思考、

7、回答，最后教師總結(jié)：太陽質(zhì)量遠(yuǎn)大于各個行星質(zhì) 量，高中階段粗略計算，不考慮行星之間的萬有引力。設(shè)中心天體太陽質(zhì)量M ，行星推導(dǎo)過程由學(xué)生完成，教師只質(zhì)量 m，軌道半徑r也是行星需要引導(dǎo)即可。與太陽的距離，行星公轉(zhuǎn)角速度，公轉(zhuǎn)周期T，則GMmm2rm22rr2T太陽質(zhì)量M42r3GT2與行星質(zhì)量m 無關(guān)。提問：不同行星與太陽的距離r 和繞太陽公轉(zhuǎn)的周期 相同的。但是不同行星的T 都是各不 r、T 計學(xué)生先討論， 教師引導(dǎo)學(xué)生回 憶開普勒第三定律，得出結(jié)果：r3常數(shù)kGMr、T 計T242可以保證不同行星的算出來的太陽質(zhì)量是一樣的。算出來的太陽質(zhì)量必須是一樣的！學(xué)生在教師引導(dǎo)下類比思考：培 養(yǎng) 學(xué)

8、 生 對上面的公式能否保證這一點？地球為中心天體，月亮圍繞太類似問題類比思同理，月亮圍繞地球做圓周運陽做圓周運動， 向心力為地球?qū)υ驴嫉哪芰Γ?把知識動，根據(jù)前面的推導(dǎo)我們能否計算亮的萬有引力。與能力遷移的能地球的質(zhì)量？設(shè)中心天體地球質(zhì)量M ，月亮力。教師引導(dǎo)學(xué)生類比思考。質(zhì)量 m，軌道半徑r也是月亮與地球的距離，月亮公轉(zhuǎn)周期T ，多媒體播放月亮圍繞地球做則GMmm2rm22r圓周運動的動態(tài)課件。r2T名師精編 優(yōu)秀教案2 3 地球質(zhì)量 M 4 r 2 GT 與月亮質(zhì)量 m 無關(guān)。同理，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生類比思GMmm2rm22rr2T考，人造衛(wèi)星圍繞地球做圓周運動，地球質(zhì)量M42r3多媒體播

9、放月亮和人造衛(wèi)星2 GTm 無關(guān)。圍繞地球做圓周運動的動態(tài)課件。與人造衛(wèi)星質(zhì)量教師引導(dǎo)學(xué)生類比思考。教師總結(jié)：建立模型： 通過圍繞天體的運動半徑和周期求中心天體的質(zhì)量。學(xué)生思考回答：木星行星為木星為中心天體，多媒體投影木星行星圍繞木 星圓周運動， 請學(xué)生思考如何測量圍繞天體， 只要測量木星行星的軌 道半徑、 公轉(zhuǎn)周期就可以應(yīng)用模型木星的質(zhì)量。計算中心天體木星的質(zhì)量。培 養(yǎng) 學(xué) 生 對三、發(fā)現(xiàn)未知天體學(xué)生閱讀課本“ 發(fā)現(xiàn)未知天運用物理知識解決實際問題的興請學(xué)生閱讀課本 “ 發(fā)現(xiàn)未知天體” 。趣，激勵學(xué)生學(xué)好體” 。物理。多媒體投影海王星、冥王星圖片。本課小結(jié)：主要有兩個基本知識：1、地球表面，不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響，物體的重力近似 等于重力 Mm mg G 2 R 2 地球質(zhì)量 M gRG 2、建立模型求中心天體質(zhì)量 圍繞天體做圓周運動的向心 力為中心天體對圍繞天體的萬有 引力， 通過圍繞天體的運動半徑和 周期求中心天體的質(zhì)量。GMmm2rm22rr2T中心天體質(zhì)量M42r3名師精編優(yōu)秀教案GT2布置作業(yè)：書本問題與練習(xí)1-4。板書設(shè)計 一、地球質(zhì)量 M 地球表面，不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響Mm mg G 2 R 2 地球質(zhì)量 M gRG 二、太陽質(zhì)量中心天體質(zhì)量1、太陽質(zhì)量 M ，行星質(zhì)量 m，軌道半徑 r行星與太陽