2020-2021學(xué)年高中物理 第六章 萬有引力與航天 4 萬有引力理論的成就（2）教案 新人教版必修2

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第六章 萬有引力與航天 4 萬有引力理論的成就（2）教案 新人教版必修22020-2021學(xué)年高中物理 第六章 萬有引力與航天 4 萬有引力理論的成就（2）教案 新人教版必修2年級：姓名：- 4 -萬有引力理論的成就一、教學(xué)分析1.教材分析 本節(jié)課是萬有引力定律之后的一節(jié)，內(nèi)容是萬有引力在天文學(xué)上的應(yīng)用。教材主要安排了“科學(xué)真是迷人”、“計(jì)算天體質(zhì)量”和“發(fā)現(xiàn)未知天體”三個(gè)標(biāo)題性內(nèi)容。學(xué)生通過這一節(jié)課的學(xué)習(xí)，一方面對萬有引力的應(yīng)用有所熟悉，另一方面通過卡文迪許“稱量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生對物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，并借此對學(xué)生進(jìn)行情感、態(tài)度、價(jià)值觀的學(xué)習(xí)。2

2、教學(xué)過程概述本節(jié)課從宇宙中具有共同特點(diǎn)的幾幅圖片入手，對萬有引力提供天體圓周運(yùn)動的向心力進(jìn)行了復(fù)習(xí)引入萬有引力在天體運(yùn)動中有什么應(yīng)用呢？接下來，通過“假設(shè)你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)前方未知天體”，圍繞“你有什么辦法可以測出該天體的質(zhì)量嗎”全面展開教學(xué)。密度的計(jì)算以及海王星的發(fā)現(xiàn)自然過渡和涉及。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(nèi)容外，關(guān)注科技新進(jìn)展和我國天文觀測技術(shù)的發(fā)展，時(shí)代氣息濃厚，反映課改精神，著力于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。 二、教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能（1）通過 “計(jì)算天體質(zhì)量”的學(xué)習(xí)，學(xué)會估算中數(shù)據(jù)的近似處理辦法，學(xué)會運(yùn)用萬有引力定律計(jì)算

3、天體的質(zhì)量；（2）通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”，“成功預(yù)測彗星的回歸”等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。2.過程與方法運(yùn)用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量，體驗(yàn)運(yùn)用萬有引力解決問題的基本思路和方法。3.情感、態(tài)度、價(jià)值觀（1）通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”、“成功預(yù)測彗星的回歸”的學(xué)習(xí)，體會科學(xué)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(shù)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，養(yǎng)成熱愛科學(xué)的情感。三、教學(xué)重點(diǎn) 1.中心天體質(zhì)量的計(jì)算； 2. “稱量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)物理學(xué)史的教學(xué)。四、教學(xué)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、ppt課件等多媒體教學(xué)設(shè)備五、教學(xué)過程（一）、圖片欣賞復(fù)習(xí)引入通過幾張宇宙圖片的欣賞，

4、學(xué)生體驗(yàn)宇宙中螺旋的共同特點(diǎn)，萬有引力提供向心力是天體都遵循的規(guī)律。那么，萬有引力定律在天體運(yùn)動中還有哪些具體的應(yīng)用呢？讓我們一起進(jìn)入本章萬有引力理論的成就的學(xué)習(xí)。（二）、創(chuàng)設(shè)情境 解決中心問題情境創(chuàng)設(shè)：假如你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船航行在宇宙深處，突然，前方一美麗的天體出現(xiàn)在你的面前。你先關(guān)閉了宇宙的發(fā)動機(jī)，然后飛船剛好繞美麗天體做了完美的圓周運(yùn)動，繞行一周后，飛船就平穩(wěn)的降落在了星球上。 合作討論：你有什么辦法可以測得這一神秘天體的質(zhì)量嗎？ （學(xué)生通過小組探究，教師巡回指導(dǎo)，形成自己本組的意見，由小組選出的代表來向全班展示自己思考的結(jié)果。）小組代表講解展示： 思路一：測出宇宙飛船繞行

5、一周的時(shí)間和軌道半徑，根據(jù)萬有引力提供向心力，即： 從而得出星球（中心天體）的質(zhì)量思路二：根據(jù)宇航員降落在星球表面上后，重力近似等于萬有引力， 即： 得出 在思路二完成之后，緊接著問題：如何測得星球表面的重力加速度g呢？ （學(xué)生討論回答，現(xiàn)場教師展示借助小球的自由落體運(yùn)動，通過現(xiàn)代技術(shù)“傳感器”現(xiàn)場完成重力加速度的測量。）設(shè)計(jì)說明： 1.通過“學(xué)生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，圍繞”如何測得星球的質(zhì)量？”這一中心問題展開學(xué)生的討論活動，在讓學(xué)生覺得有趣味的同時(shí)，通過小組討論、合作學(xué)習(xí)來促使學(xué)生創(chuàng)造性的思考、解決本節(jié)課的中心問題。2.多媒體和現(xiàn)代測量方法傳感器讓學(xué)生感受技術(shù)帶來

6、的便捷。（三）、物理學(xué)史 展現(xiàn)人文魅力 啟示：一旦測出了引力常量g，那么就可以利用公式 得到地球的質(zhì)量了。 1798年，卡文迪許通過自己設(shè)計(jì)的扭秤實(shí)驗(yàn)，成功得到了引力常量的值。因此卡文迪許把自己的實(shí)驗(yàn)說成是“稱量地球的重量”，是不無道理的。而正是這段故事，讓一個(gè)外行人、著名文學(xué)家馬克吐溫滿懷激情的說：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多的收獲！”(四)、課堂延伸如何得到這一天體的密度？設(shè)計(jì)說明：在這一問題中，老師提示了球體的體積公式，然后就把時(shí)間交給學(xué)生了。學(xué)生進(jìn)行了積極的演算，可得到的答案有兩種，一種是帶有半徑的，而另一種則是把半徑約分掉的 ?！盀槭裁窗霃娇梢约s掉呢？”這一問題又再一次促進(jìn)了學(xué)生的思考。而這也保證了課堂的開放性。(五)、發(fā)現(xiàn)未知天體視頻：“海王星的發(fā)現(xiàn)”，展現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的足跡，注重學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和情感。 諾貝爾物理學(xué)獎獲得者、物理學(xué)家馮勞厄說：“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力的樹立起人們對年輕物理學(xué)的尊敬。從此以