2024-2025學(xué)年高中物理第六章萬有引力與航天2太陽與行星間的引力教案新人教版必修2

PAGE1-太陽與行星間的引力【設(shè)計(jì)思想】（一）教材分析《太陽與行星間的引力》是中學(xué)物理必修二第六章《萬有引力與航天》的其次節(jié)，內(nèi)容是從動力學(xué)的角度探討行星的運(yùn)動，發(fā)覺太陽與行星間的引力規(guī)律。展示了從已知規(guī)律經(jīng)演繹推理發(fā)覺未知物理規(guī)律的探究過程。是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究過程教化的良好素材，也是本章的教學(xué)重點(diǎn)。（二）學(xué)情分析學(xué)生通過前面的學(xué)習(xí)，對運(yùn)動和力的關(guān)系已有了較為深化的理解，駕馭了拋體運(yùn)動及勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律。并能嫻熟的運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決常見的兩類動力學(xué)問題。能用開普勒三定律描述行星運(yùn)動的規(guī)律。（三）設(shè)計(jì)思路基于教材內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)情，擬采納在老師引導(dǎo)下的學(xué)生自主探究模式進(jìn)行教學(xué)。在課堂上老師設(shè)疑引導(dǎo)激勵學(xué)生主動參加、主動思索、主動探究，充分呈現(xiàn)探究的過程，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生探究實(shí)力的培育。采納多媒體協(xié)助教學(xué)，增大課堂容量。注意以問題為先導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在對問題的探究中學(xué)習(xí)物理。【教學(xué)目標(biāo)】（一）學(xué)問與技能1、理解太陽與行星間存在引力。2、能依據(jù)開普勒三定律和牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力公式。（二）過程與方法1、了解行星繞太陽運(yùn)動緣由的相識過程。2、通過太陽與行星間引力公式的推導(dǎo)過程，體會邏輯推理在物理學(xué)中的重要性。（三）情感、看法與價值觀1、體會科學(xué)發(fā)覺過程的曲折與艱辛。2、感受太陽與行星間的引力關(guān)系，體會物理學(xué)的簡潔美，感受大自然的奇妙?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】依據(jù)開普勒行星三定律和牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力公式【教學(xué)難點(diǎn)】太陽與行星間引力公式的推導(dǎo)【教學(xué)方法】引導(dǎo)探究邏輯推理【課前打算】多媒體課件【課時支配】1課時【教學(xué)過程】（一）復(fù)習(xí)舊學(xué)問提出新問題仰視夜空，斗轉(zhuǎn)星移，人們很想知道行星是怎樣運(yùn)動的。開普勒在前人工作的基礎(chǔ)上，用他的行星運(yùn)動三定律，簡明地描述了行星運(yùn)動的規(guī)律，同學(xué)們回憶一下，這三條定律的內(nèi)容分別是什么?學(xué)生思索并回答。（依次投影三定律）第肯定律（軌道定律）：全部行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上。其次定律（面積定律）：對隨意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積。第三定律（周期定律）：全部行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即：（比值k是一個與行星無關(guān)的常量）多數(shù)行星的軌道特別接近圓，假如按圓軌道來處理，開普勒三定律又該怎樣表述呢？對某一行星來說，它繞太陽作勻速圓周運(yùn)動，其軌道半徑的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即（比值k是一個與行星無關(guān)的常量）開普勒行星運(yùn)動三定律解決了行星怎樣運(yùn)動的問題，人們對未知世界總是充溢了新奇和猜想，人們很快又在想：為什么行星繞太陽如此和諧而又有規(guī)律地做橢圓運(yùn)動？（二）科學(xué)家們給出的答案我們首先來看一下那個時代的科學(xué)巨匠是怎樣說明這個問題的。1、伽利略：一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致物體做圓周運(yùn)動。2、開普勒：受到了來自太陽的類似于磁力的作用。3、笛卡兒：在行星的四周有旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)作用在行星上，使得行星繞太陽運(yùn)動。4、胡克等:受到了太陽對它的引力，證明白假如行星的軌道是圓形的，其所受的引力大小跟行星到太陽的距離的二次方成反比，但沒法證明在橢圓軌道時規(guī)律也成立。在今日的我們看來這些說明都還不夠完善，這是由于那時關(guān)于運(yùn)動和力的概念及其關(guān)系還沒有建立。他們不行能深化探討。牛頓利用他的運(yùn)動定律和超凡的數(shù)學(xué)才能明確地回答了這個問題：行星繞太陽運(yùn)動是因?yàn)槭艿搅颂柕囊ψ饔?，并從運(yùn)動與力關(guān)系動身，深化探究了這種力，發(fā)覺了萬有引力定律。這里我們將追尋牛頓的蹤跡，體驗(yàn)牛頓的思維方式和推理過程。（三）追尋牛頓的蹤跡探究太陽與行星間的引力一、太陽對行星的引力1.猜想與模型簡化由力和運(yùn)動的關(guān)系知:已知力的作用規(guī)律可推想物體的運(yùn)動規(guī)律;若已知物體的運(yùn)動規(guī)律,也可以推想力的作用規(guī)律.問題1.今日探究太陽與行星間的相互作用屬于哪種狀況?問題2.行星繞太陽運(yùn)動的軌道是怎樣的?且滿意什么規(guī)律？問題3.若要解決橢圓軌道的運(yùn)動，依據(jù)現(xiàn)在的學(xué)問水平，可作如何簡化?（投影表格）學(xué)生溝通探討后回答：明確:1.屬于已知運(yùn)動求力的狀況.2.由開普勒行星運(yùn)動定律,行星繞太陽運(yùn)動軌道是橢圓,相等的時間內(nèi)半徑掃過的面積相等,且滿意=k.3.簡化成勻速圓周運(yùn)動.問題4.太陽對行星的引力供應(yīng)向心力，那么這個力的大小跟哪些因素有關(guān)呢？2.太陽對行星的引力.問題探究:若已知某行星做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑為r，線速度為v，質(zhì)量為m問題1.行星做勻速圓周運(yùn)動須要的向心力的表達(dá)式是怎樣的？問題2.天文觀測難以干脆得到行星運(yùn)動的線速度v，但可得到行星的公轉(zhuǎn)周期T，線速度v與公轉(zhuǎn)周期T的關(guān)系是怎樣的？寫出用公轉(zhuǎn)周期T表示的向心力的表達(dá)式。問題3.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)用什么學(xué)問把T消去?師生合作溝通探討推導(dǎo)或?qū)W生合作推導(dǎo)明確:1.2.將代入得3.由開普勒第三定律可知,=k,并且k是由中心天體的質(zhì)量確定的.因此可對此式變形為T2=.代入得課件展示推導(dǎo)過程。再共同分析公式中除了m、r以外，其余都是常量，對任何行星都相同，這應(yīng)當(dāng)是太陽對行星引力的確定式。即:說明：太陽對行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽的距離的二次方成反比。二、行星對太陽的引力既然太陽對行星有引力，那么行星對太陽有無引力？它有怎樣的定量關(guān)系？引導(dǎo)說明變換探討對象。（類比法）由牛頓第三定律可知行星對太陽的引力與太陽對行星的引力是一對作用力與反作用力，二者同性等大，那么它們的大小應(yīng)當(dāng)具有相像的表達(dá)式,所以應(yīng)有：三、太陽與行星間的引力太陽對行星的引力與行星對太陽的引力是一對作用力與反作用力，二者性質(zhì)相同且大小相等，那么它們的大小應(yīng)當(dāng)具有相同的表達(dá)式，因此和應(yīng)當(dāng)能夠合二為一，你能做的到嗎？

組織探討得出:

說明該式的物理意義：太陽與行星間引力的大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比。引導(dǎo)學(xué)生寫成等式即：式中G為比例系數(shù)，與太陽、行星的質(zhì)量無關(guān)，引力的方向：沿著太陽和行星的連線。從第谷的幾千個數(shù)據(jù)到開普勒的三個定律再到牛頓的一個公式，讓學(xué)生體會物理的簡潔美?！菊n堂小結(jié)】本節(jié)課探究了太陽與行星間引力的表達(dá)式一、太陽對行星的引力二、行星對太陽的引力三、太陽與行星間的引力【課堂練習(xí)】投影【課后拓展】投影【作業(yè)布置】1、完成課本36頁“問題與練習(xí)”第1、2題；2、牛頓曾說：“假如說我