萬(wàn)有引力理論的成就

1、7.4 萬(wàn)有引力理論的成就常州戚墅堰實(shí)驗(yàn)中學(xué) 新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能1、了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。2、會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。3、理解并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路和方法。（二）過(guò)程與方法1、通過(guò)萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)出計(jì)算天體質(zhì)量的公式。2、培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)各種事件之間相似性采取類比方法分析新問(wèn)題的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、體會(huì)萬(wàn)有引力定律在人類認(rèn)識(shí)自然界奧秘中的巨大作用，讓學(xué)生懂得理論來(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn)。2、深刻地體會(huì)到了科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用。3、體會(huì)物理學(xué)規(guī)律的普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的美。教學(xué)重點(diǎn)1、行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的向心

2、力是由萬(wàn)有引力提供的。2、會(huì)用已知條件求天體的質(zhì)量。教學(xué)難點(diǎn)根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。教學(xué)工具多媒體教學(xué)設(shè)備，PPT課件教學(xué)資源/class/UploadDocument/628_%A4E%A4j%A6%E6%ACP%B8%EA%AE%C6%AA%ED.doc 備注在本課中，不強(qiáng)調(diào)慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量的區(qū)分，使學(xué)生集中精力圍繞主要目標(biāo)思考，待以后再提。 教學(xué)過(guò)程見下表教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評(píng)引入新課：一、探究地球質(zhì)量出示一只蘋果的圖片，問(wèn)：能測(cè)量它的質(zhì)量嗎？怎么測(cè)量？測(cè)量的方法是直接測(cè)量出示圖片，一頭大

3、象，問(wèn)能測(cè)量它的質(zhì)量嗎？測(cè)量的方法是間接測(cè)量出示圖片，地球，問(wèn)能測(cè)量它的質(zhì)量嗎？由萬(wàn)有引力定律F=G可討論：F、萬(wàn)有引力M、地球質(zhì)量m、物體質(zhì)量r、物體到地球球心的距離提出問(wèn)題：萬(wàn)有引力怎么知道？引導(dǎo)：利用已知的知識(shí)來(lái)思考驗(yàn)證：重力來(lái)替代萬(wàn)有引力物體m在緯度為450的位置，萬(wàn)有引力指向地心，分解為兩個(gè)分力：m隨地球自轉(zhuǎn)圍繞地軸運(yùn)動(dòng)的向心力和重力。給出數(shù)據(jù)：地球半徑R=6.4×106m,緯度450、地球自轉(zhuǎn)周期T=86400s，計(jì)算向心力與重力大小的比值能天平、桿秤等能、曹沖稱象思考、討論，聯(lián)想萬(wàn)有引力的規(guī)律思考、討論可否用重力來(lái)替代萬(wàn)有引力？學(xué)生計(jì)算：向心力與重力大小的比值=增加學(xué)生

4、的興趣點(diǎn)出思維的趨勢(shì)：直接替換-間接測(cè)量時(shí)間有限,只要注意數(shù)量級(jí)即可教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評(píng)從以上的比值可看出：向心力遠(yuǎn)小于重力，所以萬(wàn)有引力大小近似等于重力。 因此在不考慮（忽略）地球自轉(zhuǎn)的影響的條件下，萬(wàn)有引力=重力得：G=6.67×10-11Nm2/Kg2g=9.8m/s2得:M=6×1024 Kg出示卡文迪許的圖片“稱量地球的重量”出示馬克吐溫的圖片“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！”二、探究天體的質(zhì)量出示太陽(yáng)系的圖片問(wèn)、行星怎樣運(yùn)動(dòng)？問(wèn)、行星繞太陽(yáng)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由什么力提供？問(wèn)、可否參照地球質(zhì)量的求法來(lái)求太陽(yáng)的質(zhì)量？學(xué)生得出結(jié)論

5、：向心力重力萬(wàn)有引力重力。=6×1024 Kg行星繞太陽(yáng)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)（近似）太陽(yáng)對(duì)行星的萬(wàn)有引力思考、討論、交流 抓住主要問(wèn)題忽略次要問(wèn)題PPT展示,學(xué)生計(jì)算時(shí)間不夠,但結(jié)果可增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的興趣，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)家的崇拜之情，也體現(xiàn)了科學(xué)的魅力。要善于引導(dǎo)學(xué)生既要抓住相同點(diǎn)，又要抓住不同點(diǎn)，相同點(diǎn)肯定思考方向，不同點(diǎn)調(diào)整具體內(nèi)容。教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評(píng)兩例中都知道從萬(wàn)有引力思考，但已知的情況不一樣：上例中知道了重力加速度本例中不知道重力加速度，該怎樣處理？引導(dǎo)學(xué)生往已知的材料方面思考，必要時(shí)提醒已知地球的公轉(zhuǎn)周期。設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量M，地球質(zhì)量m，地球

6、與太陽(yáng)的距離r地球公轉(zhuǎn)周期T，則問(wèn)、地球的公轉(zhuǎn)的周期知道嗎？問(wèn)、地球到太陽(yáng)的距離知道嗎？太陽(yáng)的質(zhì)量即可得到出示太陽(yáng)系的九大行星圖片出示九大行星的一些參數(shù)行星r（109m）T（天）水星57.988金星10822247地球14963652火星2279687木星778343318土星142710759.4天王星2869.630686.5海王星4496.660190冥王星590090437.2通過(guò)活動(dòng)，明確知道已知的條件不一樣。T=365天×24小時(shí)×3600秒r=3×108米/秒×500秒當(dāng)學(xué)生知道了從周期這個(gè)角度來(lái)考慮，即可進(jìn)行演算聯(lián)系初中學(xué)習(xí)的知識(shí)，具體計(jì)

7、算可課余時(shí)間進(jìn)行增強(qiáng)學(xué)生興趣,開拓學(xué)生的知識(shí)面教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評(píng)問(wèn)、知道其他行星的參數(shù)可否計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量？問(wèn)、需要知道行星的質(zhì)量嗎？請(qǐng)學(xué)生看教科書73頁(yè)圖7.4-1思考:1、 行星的質(zhì)量可否測(cè)量？2、 地球的質(zhì)量可否用其他方法測(cè)量？3、 地球有衛(wèi)星嗎？出示月球和人造地球衛(wèi)星的圖片三、發(fā)現(xiàn)未知天體請(qǐng)學(xué)生閱讀該段內(nèi)容出示海王星、冥王星圖片問(wèn)、在發(fā)現(xiàn)未知天體的過(guò)程中萬(wàn)有引力理論起著什么作用？問(wèn)、太陽(yáng)系有第十顆行星嗎？有待你們?nèi)グl(fā)現(xiàn)出示李政道的圖片及一段話：有人問(wèn)李政道先生，在中國(guó)做學(xué)生的時(shí)候，乍一接觸物理學(xué)，有什么東西給他印象最深？他毫不遲疑地回答說(shuō)，是物理法則普適性的概念深深地打動(dòng)了他。根據(jù)以上

8、思路 可以根據(jù)以上結(jié)果 不需要思考、討論得：只要行星的衛(wèi)星繞行星的T與r已知即可測(cè)出行星的質(zhì)量同理，只要地球衛(wèi)星繞地球的T與r已知即可測(cè)出地球的質(zhì)量月球人造地球衛(wèi)星思考：得是計(jì)算的作用萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，為天文學(xué)的發(fā)展起到了積極的作用，用它可以來(lái)計(jì)算天體的質(zhì)量，同時(shí)還可以來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體。學(xué)以致用，提高學(xué)生的知識(shí)遷移能力。通過(guò)中國(guó)的人造地球衛(wèi)星圖片增強(qiáng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)心及投身科學(xué)的志向。體現(xiàn)理論指導(dǎo)實(shí)踐及物理、數(shù)學(xué)模型的建立和應(yīng)用是何等的重要。激勵(lì)學(xué)生教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評(píng)物理法則，既適用于地球上你臥室里的個(gè)別現(xiàn)象，也適用于火星上的個(gè)別現(xiàn)象。這一思想對(duì)他來(lái)說(shuō)是新穎的，激發(fā)著他的興趣。四、本課小結(jié)1、 1

9、、測(cè)量天體質(zhì)量的方法主要有兩種：一種方法是根據(jù)重力等于萬(wàn)有引力，即，求得： ；2、 另一種方法是根據(jù)萬(wàn)有引力等于向心力，即，求得：3、 。4、 2、某種理論或假設(shè)去推測(cè)事物發(fā)展變化的規(guī)律，然后與已知的事實(shí)相對(duì)照，以驗(yàn)證該理論或假設(shè)的正確性，并進(jìn)而預(yù)測(cè)將要發(fā)生的或可能要發(fā)生的未來(lái)，這是科學(xué)研究的一種重要方法。從上面的學(xué)習(xí)可知，在應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量時(shí)，只能求解中心的質(zhì)量，而不能求解環(huán)繞中心天體運(yùn)行的那個(gè)天體質(zhì)量。在掌握萬(wàn)有引力理論的應(yīng)用思路的基礎(chǔ)上，要根據(jù)具體情況具體解決。物理學(xué)本身就是科學(xué)知識(shí)、科學(xué)過(guò)程和科學(xué)文化的統(tǒng)一。知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的三維體現(xiàn)。突出物理法則的普適性教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評(píng)實(shí)例探究一顆衛(wèi)星繞某行星運(yùn)行，已知衛(wèi)星的運(yùn)行周期為T，求該行星的平均密度。布置作業(yè)：1、P74-3、42、思考：太陽(yáng)