萬有引力理論的成就教案2篇

三維目標：

【知識和技能】

1. 在新授課基礎上，進一步熟悉并總結歸納萬有引力理論成就在求天體質量中的應用思路及與其對應的物理模型建立。并對原有問題進行拓展和延伸。

2. 培養(yǎng)學生分析問題情境，歸納總結解決問題思路，和依據(jù)問題情景構建與此相應的物理模型能力。

3. 從力和運動角度，進一步理解萬有引力的應用。

【過程和方法】

1. 以學案引領學生自主學習為主，配以小組討論，并輔以教師及時，恰當，簡潔的指導，點撥，總結。

2. 學會建模，總結歸納，舉一反三

【情感、態(tài)度和價值觀】

感悟天體運動的奇妙與和諧，體會萬有引力理論在身邊、在宇宙中的巧妙應用，視野從熟悉的地球擴展到茫茫宇宙。

教學重點：

1.運用萬有引力定律，解決“稱量地球質量”，“計算太陽質量”問題。

教學難點：

1.求天體平均密度和天體表面的重力加速度，及分析相互環(huán)繞運動的雙星系統(tǒng)相關問題。

設計思路：

教學過程：

一、重點問題：【自學質疑】

1. 求天體質量：

（導學：請看書P41-42，歸納書中介紹求天體質量的方法，回答下列兩個問題，并學會構建物理模型。）

問題一：試問，咱們居住的地球質量是多少呢？

（具體詳細信息見書P41“科學真是迷人”框題）

（1）自己嘗試畫出簡圖，建構相應的物理模型

（2）分析解決問題的思路：

解析：若不考慮地球自轉的影響，地面上質量為m的物體所受的重力mg等于地球對物體的引力,即：

，式中M是地球的質量，R是地球的半徑，也就是物體到地心的距離，由此解出

問題二：想知道咱們的太陽質量有多少嗎？

（具體詳細信息見書P42“計算天體質量”框題）

自己嘗試畫出簡圖，建構相應的物理模型

（1） 分析解決問題的思路：

解析：行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力是由它們之間的萬有引力提供的，由此，可以列出方程，從中解出太陽的質量。

設M是太陽的質量，m是某個行星的質量，R是行星與太陽之間的距離，是行星公轉的角速度。從力和運動角度來分析，行星做勻速圓周運動的向心力是由它們之間的萬有引力提供的，所以能夠列出方程

行星運動的角速度不能直接測出，但是，可以測出它的公轉周期T，和T的關系是

代入上式得到

從中求出太陽的質量

二、問題拓展

1、對問題一的拓展：

拓展1：在問題一求出地球質量的基礎上，試著進一步求出地球的平均密度。（提示：球體體積 ）

解析：在問題一基礎上，即，若不考慮地球自轉的影響，地面上質量為m的物體所受的重力mg等于地球對物體的引力,，

從中解出,

再由密度公式，，結合提示的球體體積公式，，可求出地球的平均密度

拓展2：

① 解決書P43習題1 ，并品味題中的思想和模型建構

解析：由地球的情景，遷移到月球，并對公式逆著使用。轉為求月球表面的自由落體加速度。

歸納/體會：應用萬有引力定律，可以求天體表面的重力加速度g

②解決書P43習題2，體會其中蘊藏的訊息，及重力加速度g與兩者間距R的相互影響關系

解析：將萬有引力定律與牛頓第二定律相結合使用分析。以牛頓第二定律為主線，嵌套使用萬有引力定律，得出g的影響因素是什么？由此分析，不同物體在地球表面的自由落體加速度都是相等的。及，為什么，高山上的自由落體加速度比地面的小。

2、對問題二的拓展：

拓展1：在問題二求出太陽質量后，進而試著求出中心天體太陽的平均密度。

解析：在問題二的基礎上，與問題一的拓展類似。旨在對比求天體質量思路的不同。天體運動模型不同。

拓展2：兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動，現(xiàn)測得兩星中心距離為R，其運動周期為T，求：兩星的總質量。

解析：結合教學參考書上的介紹，萬有引力理論在太陽系內的正確性，推廣到更遠的地方，恒星是否也像行星一樣相互吸引。進而引入雙星系統(tǒng)，結合萬有引力做簡單分析。再次溫習，力和運動的關系。兩星球在做勻速圓周運動，由此運動，將滿足下列要求，物體做勻速圓周運動所需的向心力是有其所受的萬有引力提供的。由一個物體，擴展到兩個物體，并，學會抓住兩物體間的聯(lián)系。

三、迎戰(zhàn)下它們吧：

1.書 P43：4，并增添一問：請進一步求出木星的平均密度

2.書 P43:3

3.KKLP49:2、3、5

四、課后作業(yè)：

1 、KKL P48：例1，例2

2、 KKL P50:11

萬有引力理論的成就教案二

【教材版本】

《普通高中物理課程標準實驗教科書物理2（必修）》第六章第四節(jié)。

【教材分析】

本節(jié)教材簡要介紹了萬有引力理論在天文學上的重要應用，即“計算天體的質量”，“發(fā)現(xiàn)未知天體”。教材首先通過“科學真是迷人”，在不考慮地球自轉影響的情況下，認為地面上的物體所受重力和引力相等，進而得到只要知道了地球表面的重力加速度和引力常量，即可計算出地球的質量。這種設計思路既給出了應用萬有引力定律解決問題的一種思路，也展示了萬有引力理論的魅力——“稱量地球的質量”。教材隨后作為示范，以計算太陽質量為例，給出了運用萬有引力定律計算天體質量的方法，思路清晰，表述規(guī)范。最后從科學史的角度，簡要介紹了亞當斯和勒維耶發(fā)現(xiàn)海王星的過程，都顯示了萬有引力理論的巨大成就。因此，通過這一節(jié)課的學習，一方面要使學生了解運用萬有引力定律解決問題的思路和方法，另一方面還要能體會到科學定律對人類探索未知世界的作用，激發(fā)學習興趣和對科學的熱愛之情。

【學情分析】

學生在學習本節(jié)內容之前，已經學習了勻速圓周運動的相關知識，知道勻速圓周運動的向心力由合外力提供，初步掌握了利用牛頓第二定律和向心力表達式處理勻速圓周運動的方法。在前一節(jié)又學習了萬有引力定律，但不熟悉運用萬有引力定律解決實際問題的思路和方法。學生對天文學的研究方法相對比較陌生，不了解萬有引力理論所取得的成就。

【教學設計思想】

本教學設計依據(jù)建構主義學習理論，倡導由學生自主積極建構知識，而教師的教學只是提供給學生一個學習的支架，促進學生理解知識，運用知識，建構和完善知識結構。在本節(jié)課的教學中，有兩條主線：一是引導和啟發(fā)學生通過“稱量地球的質量”，“計算天體的質量”的學習，明晰萬有引力定律運用的思路和方法。這是學生需要掌握的最基本的知識與技能。二是通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”、“成功預測彗星的回歸”和“我國天文觀測的成就”等史實材料的展示，提供給學生豐富的感性認識，讓他們體會在科學技術高速發(fā)展的現(xiàn)時代，前輩科學家所做的巨大貢獻和已經取得的成就的奠基作用，也讓他們感覺到科學的美妙與科學定律發(fā)現(xiàn)的意義和價值，培養(yǎng)學生對科學的熱愛。這也是本教學設計的亮點所在，即最大限度地關注學生科學情感態(tài)度的培養(yǎng)和樹立正確的科學價值觀。整體而言，教學著眼于學生的發(fā)展，注重三維目標的達成。

在教材的處理上，既立足于教材，但不被教科書所限制，除了介紹教科書中重要的基本內容外，關注科技新進展和我國天文觀測技術的發(fā)展，時代氣息濃厚，反映課改精神，著力于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

【教學目標】

1、知識與技能：

（1）通過“稱量地球質量”、“計算天體質量”的學習，學會運用萬有引力定律計算天體的質量；

（2）通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”，“成功預測彗星的回歸”等內容的學習，了解萬有引力定律在天文學上的重要應用。

2、過程與方法：

運用萬有引力定律計算天體質量，體驗運用萬有引力解決問題的基本思路和方法。

3、情感態(tài)度與價值觀：

（1）通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”、“成功預測彗星的回歸”的學習，體會科學定律在人類探索未知世界的作用；

（2）通過了解我國天文觀測技術的發(fā)展，激發(fā)學習的興趣，養(yǎng)成熱愛科學的情感。

【教學重點】

計算天體的質量

【教學難點】

運用萬有引力定律解決問題的思路

【教學方法】

支架式教學、情景-陶冶教學法。

【教學過程設計】