高中物理人教版第六章萬有引力與航天萬有引力理論的成就（區(qū)一等獎）

萬有引力理論的成就教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想本節(jié)教學(xué)內(nèi)容為萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，通過天體質(zhì)量的“稱量”與計(jì)算和發(fā)現(xiàn)未知天體，體現(xiàn)了萬有引力定律對人類探索未知世界所起到的巨大作用，海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)，哈雷彗星的按時回歸，又驗(yàn)證了萬有引力的正確性和普遍適用性。本節(jié)內(nèi)容在本章中是重點(diǎn)，是萬有引力定律的應(yīng)用與驗(yàn)證。通過創(chuàng)設(shè)物理情景，提出問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。通過解決問題使學(xué)生體會科學(xué)美與科學(xué)的巨大作用，從而愛科學(xué)，學(xué)科學(xué)，用科學(xué)。教學(xué)目標(biāo)【知識與技能】1．了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用，了解“稱量地球質(zhì)量”和“計(jì)算太陽質(zhì)量”的基本思路，了解未知天體的發(fā)現(xiàn)過程。2．理解行星、衛(wèi)星作圓周運(yùn)動的向心力是由萬有引力提供的。3．會用萬用引力定律計(jì)算天體質(zhì)量，會計(jì)算星球周圍的某位置的重力加速度?！具^程與方法】1．通過“稱量地球質(zhì)量”使學(xué)生體會間接測量的方法。2.通過對“行星作圓周運(yùn)動的向心力是由萬有引力提供的”的理解，進(jìn)一步理解物理學(xué)中采用的“近似”的思想來建立物理模型的思維方法。3.通過對預(yù)言未知星體和彗星回歸內(nèi)容的了解，領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧。增強(qiáng)將物理知識應(yīng)用于實(shí)踐的意識。4.通過天體質(zhì)量和密度的計(jì)算，進(jìn)一步認(rèn)識物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用?！厩楦袘B(tài)度與價(jià)值觀】1．通過利用萬有引力“稱量”地球質(zhì)量和計(jì)算天體質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，體驗(yàn)探索未知世界的喜悅，從而使學(xué)生熱愛科學(xué)2.利用萬有引力定律可以預(yù)言未知天體和彗星回歸，讓學(xué)生懂得理論來源于實(shí)踐，反過來又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義。知道實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。3．天體物理中具有對稱的幾何圖形，體現(xiàn)了極強(qiáng)的形式美。教學(xué)重點(diǎn)重力加速度的計(jì)算，天體質(zhì)量的計(jì)算教學(xué)難點(diǎn)重力與萬有引力之間的關(guān)系教學(xué)資源多媒體圖片地球儀橡皮泥過山車模型教法設(shè)計(jì)自主探究啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖引入新課：圖片：世界第一胖人新課分析重力和萬有引力的關(guān)系測量地球質(zhì)量的方法重力加速度計(jì)算天體質(zhì)量的方法發(fā)現(xiàn)未知天體小結(jié)我們每個人都很關(guān)注自己的健康，時常拿來體重計(jì)來稱一稱自己的質(zhì)量。那么，如果想要稱量一下地球的質(zhì)量，我們還能用體重計(jì)、天平……么？我們應(yīng)該怎么來給地球稱一下質(zhì)量呢？通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)我們將會領(lǐng)略科學(xué)的迷人之處板書：萬有引力理論的成就一、迷人的科學(xué)假如我們跳出地球來觀察地球（地球儀模擬地球）上物體（橡皮泥模擬）的運(yùn)動：問：物體受到幾個力，物體處于什么運(yùn)動狀態(tài)？因?yàn)槲矬w相對地球靜止，所以有：又因?yàn)槲矬w隨地球作圓周運(yùn)動，有：所以：由于遠(yuǎn)小于（提供相關(guān)數(shù)據(jù)）所以：（板書）問題：已知重力加速度,地球半徑R，萬有引力常數(shù)G，你能由以上數(shù)據(jù)計(jì)算出地球的質(zhì)量M嗎？敘述：g和R在在卡文迪許之前就已經(jīng)知道，卡文迪許測出了G，就間接的測出離地球的質(zhì)量。所以說卡文迪許是稱量地球質(zhì)量的第一人。著名的文學(xué)家馬克吐溫滿懷激情地說：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多收獲！”問：月球表面的重力加速度與地球表面的重力加速度大小相同嗎？問：星球表面的張力加速度大小由什么因素決定？結(jié)論：（板書）問：高山上與地面處的重力加速度大小相同嗎？結(jié)論：上面我們已經(jīng)知道了如何計(jì)算地球的質(zhì)量，又如何計(jì)算太陽的質(zhì)量呢？二、天體質(zhì)量的計(jì)算請同學(xué)們思考：人造衛(wèi)星、宇宙飛船繞地球作圓周運(yùn)動，地球繞太陽作圓周運(yùn)動，什么力為他們提供的向心力。總結(jié)：F引=F向問題情境：已知，地球與太陽之間的距離為r，地球的公轉(zhuǎn)周期為T,萬有引力常數(shù)為G,你能根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算出太陽質(zhì)量嗎由得練習(xí)：用上面的方法計(jì)算地球的質(zhì)量需要知道哪些物理量？總結(jié)：利用以上兩種方法我們可以計(jì)算出天體的質(zhì)量。但需要注意的是，我們求出的是中心天體的質(zhì)量，而不是環(huán)繞天體的質(zhì)量。計(jì)算天體質(zhì)量是萬有引力的成果之一，在發(fā)現(xiàn)未知天體方面他也發(fā)揮著巨大作用三．發(fā)現(xiàn)未知天體請同學(xué)們自主閱讀教材“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分。海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)以及預(yù)言哈雷彗星的回歸進(jìn)一步說明萬有引力定律的正確性，和普遍適用性。萬有引力在科學(xué)史上所產(chǎn)生的重大影響是無論怎樣估計(jì)也是不過分的。萬有引力幫助我們計(jì)算出無法測量的大天體的質(zhì)量，又幫助人們發(fā)現(xiàn)了未知天體，它的魅力不僅于此，下節(jié)課我們繼續(xù)體會萬有引力帶給我們的無窮魅力。自主思考、互相討論結(jié)論：根據(jù)前面學(xué)過的萬有引力定律，以及重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的這兩點(diǎn)入手。觀察地球儀模型，思考物體的運(yùn)動狀態(tài)，并進(jìn)行受力分析，找出各力之間的關(guān)系。進(jìn)行數(shù)學(xué)推理學(xué)生根據(jù)常識回答：不同討論，推理思考討論，與地球表面的重力加速度的推理方法相同。進(jìn)一步思考自主思考、自主討論，得出結(jié)論：行星、衛(wèi)星做圓周運(yùn)動，地球的萬有引力提供向心力。自主思考、推理得出結(jié)論進(jìn)行類比思考，得出結(jié)論：知道地球某個衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動周期和這個衛(wèi)星的運(yùn)動半徑即可。閱讀教材體會知識的力量，科學(xué)家的偉大。體會萬有引力定律的巨大影響和無窮魅力在發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的過程中，激發(fā)學(xué)生的求知欲。在觀察試驗(yàn)、分析問題的過程中，激發(fā)學(xué)生勇于探索、創(chuàng)造和追求真理的科學(xué)精神，理解“近似”的思維方法。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具物理問題的能力，體會成功的喜悅，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)愿望。激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感。培養(yǎng)學(xué)生類比的思考方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和推理能力培養(yǎng)學(xué)生的解決問題的能力使學(xué)生懂得了實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。還能領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧。增強(qiáng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于實(shí)踐的意識。體會宇宙的奧妙與神奇，領(lǐng)會知識的力量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。板書設(shè)計(jì)萬有引力理論的成就一、迷人的科學(xué)二、天體質(zhì)量的計(jì)算