高中物理第三章萬有引力定律3萬有引力定律的應(yīng)用教案3教科版必修

1、第3節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用教學(xué)準(zhǔn)備： 多媒體設(shè)備一套：可供PPT課件播放、實(shí)物投影等 教學(xué)過程： 環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情景引入課題 環(huán)節(jié)二：回顧行星發(fā)展史( 打出 PPT2) 教師：到底誰首次發(fā)現(xiàn)了水星、木星、金星、火星和土星已無從考察但發(fā)現(xiàn)天王星、海王星、冥王星的天文學(xué)家永遠(yuǎn)記載于歷史史冊(cè)中 （板書） 一 、預(yù)言未知星體 教師：1781年，威廉赫歇爾借助自己制造的高倍天文望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)到了太陽系中的一顆新行星 天王星（注：屏幕上打出威廉 赫歇爾照） 思考一： 人們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道與由萬有引力算出的理論軌道有較大的偏差，引發(fā)了人們的各種猜想，你能舉出一個(gè)印象較深刻的“猜想”嗎？ 教師 （引導(dǎo)學(xué)生猜想

2、）： （ 1 ）萬有引力定律是錯(cuò)誤的 （ 2 ）天王星外還有一顆未知行星，它對(duì)天王星有較大的引力作用 人們根據(jù)猜想（ 2 ），用萬有引力定律計(jì)算出天王星外未知星體的軌道 半徑 , 果然在所算出的位置發(fā)現(xiàn)海王 星 人們稱它為“筆尖下發(fā) 現(xiàn)的行星” 多媒體演示：在 PPT2 上按時(shí)間順序打出三位海王星的發(fā)現(xiàn)者照片并介紹海王星的發(fā)現(xiàn)過 程思考二： 你覺得勒威耶能發(fā)現(xiàn)新的行星 海王星，最難能可貴的是什么？對(duì)你有什么啟？ 學(xué)生活動(dòng)： 思考三： 湯博用什么方法發(fā)現(xiàn)了第九顆行星 冥王星？ （ PPT2 打出湯博照片，字幕：美國天文學(xué)家湯博 發(fā)現(xiàn)冥王星 ） 海王星的引力部分解釋了天王星軌道的誤差，但不能完全解

3、釋之一決問題，天文學(xué)家相信海王星軌道之外還存在一顆未知行星但這顆神秘行星太遠(yuǎn)太暗了，經(jīng)過幾代人近一個(gè)世紀(jì)的努力，才于 1930 年出現(xiàn)在美國天文學(xué)家湯博的視野里這顆遠(yuǎn)離太陽的行星被稱為冥王星至此，“太陽系九大行星”的格局堅(jiān)持了70多年 思考四： 本文提到的科學(xué)家都運(yùn)用了一種共同的科學(xué)研究方法，你知道是什么方法嗎？ 學(xué)生活動(dòng)： 教師：發(fā)現(xiàn)海王星有什么意義？ 學(xué)生活動(dòng)： 教師總結(jié)： （ 1 ）進(jìn)一步驗(yàn)證了萬有引力定律的正確性 （ 2 ）根據(jù)同樣的方法美國天文學(xué)家湯博發(fā)現(xiàn)了冥王星 （ 3 ）說明科學(xué)理論具有預(yù)見性 ( 一個(gè)成功的理論不僅要能解釋已知的事實(shí) , 更重要的是能預(yù)言未知現(xiàn)象 ) 學(xué)生舉例說

4、明：哈雷彗星回歸（板書）二、預(yù)言 彗星的回歸 教師：（打出 PPT3 ） 哈雷，英國著名天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家哈雷彗星的發(fā)現(xiàn)者 過渡：萬有引力定律作為一個(gè)自然界最基本的定律，無論是在理論研究還是工程設(shè)計(jì)方面都有著極其廣泛的應(yīng)用宇宙物理中常常以測(cè)定天體的萬有引力產(chǎn)生的效應(yīng)來斷定天體的位置和質(zhì)量；在電磁探測(cè)受局限的地域，可以通過萬有引力的測(cè)量計(jì)算，來探知地下物質(zhì)的密度，從而斷定地下礦藏的分布或是地下墓穴的規(guī)模和位 置 環(huán)節(jié)三：復(fù)習(xí)準(zhǔn)備 , 為計(jì)算天體的質(zhì)量做鋪墊教師： （回顧 PPT1 ） 太陽系中的各大行星圍繞不同半徑的軌道運(yùn)行 , 請(qǐng)你用圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí)分析它們的線速度 v 、角速度、向心加速度

5、a 、周期 T 與軌道半徑 r 大小的關(guān)系 學(xué)生討論與交流： （學(xué)生將討論結(jié)果通過實(shí)物投影展示） （環(huán)節(jié)四： 天體質(zhì)量的計(jì)算方法 ） 過渡： 像太陽、地球這些天體，我們無法直接測(cè)量它們的質(zhì)量 , 現(xiàn)在我們是否能用萬有引力定律找出計(jì)算天體質(zhì)量的方法？ （板書）三、 天體質(zhì)量的計(jì)算方法 【問題】 （ 1 ）若地球 m 圍繞太陽 M 做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為 T ，圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為 r ，萬有引力常量為 G ， M ？ 學(xué)生討論交流： 計(jì)算天體質(zhì)量的基本方法： a. 天體（衛(wèi)星、行星、恒星）之間存在著萬有引力； b. 衛(wèi)星繞行星、行星繞恒星的橢圓運(yùn)動(dòng)近似可看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)； c. 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力

6、來自它們之間的萬有引力 計(jì)算天體質(zhì)量的基本思路：討論與交流： 變化 1：地球 m 圍繞太陽 M 做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為 v ，圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為 r. 求 M ？ 變化 2：若地球 m 圍繞太陽 M 做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為 v ，圓周運(yùn)動(dòng)的周期為 T, M ？ 學(xué)生活動(dòng)：自主思考，充分討論，展示自己的解決方法，體驗(yàn)解決問題的喜悅 教師： 如果知道太陽的半徑 R, 如何估測(cè)太陽的平均密度？ 討論交流： ( 學(xué)生可能會(huì)混淆地球運(yùn)行軌道半徑 r 和太陽半徑 R ，教師注意糾正 ) 教師： 同學(xué)們運(yùn)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的方法，能求出地球的質(zhì)量嗎？如果能，需要知道哪些量？ 怎樣才能求出地球的質(zhì)量？

7、學(xué)生活動(dòng)：自主思考并做答 （ 2 ）若已知萬有引力常量 G 、地球半徑 R 和重力加速度 g, 并認(rèn)為地球表面的物體受到的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力 , 求地球的質(zhì)量 學(xué)生討論交流： 基本思路： 教師： 計(jì)算中央天體質(zhì)量時(shí)采用哪些方法？請(qǐng)同學(xué)歸納一下 學(xué)生活動(dòng)：（環(huán)節(jié)五： 拓展（根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行） 第 52 頁“發(fā)展空間中”估測(cè)太陽密度 環(huán)節(jié)六：課后小結(jié)這節(jié)課我們運(yùn)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律, 討論了兩種計(jì)算天體質(zhì)量的基本思路和方法萬有引力定律還有哪些應(yīng)用？ 通過實(shí)例復(fù)習(xí)萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)教學(xué)流程圖： 學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)： （略）根據(jù)教學(xué)實(shí)際設(shè)計(jì) 教學(xué)反思：1在處理行星發(fā)展史教學(xué)環(huán)節(jié)上重描了一下捕捉、搜集了大量天文學(xué)家的事跡，對(duì)這些教學(xué)資源信息進(jìn)行甄別、篩選、優(yōu)化整合，制作PPT課件，成為本節(jié)的一大亮點(diǎn)，激活學(xué)生學(xué)習(xí)的興奮點(diǎn)