高中物理人教版第六章萬有引力與航天萬有引力理論的成就 一等獎(jiǎng)

課題萬有引力理論的成就教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1．掌握解決問題的基本思路：天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供2．會(huì)計(jì)算中心天體的質(zhì)量3．知道未知天體的發(fā)現(xiàn)過程過程與方法1．知道觀測(cè)人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，是測(cè)量地球質(zhì)量的一種重要方法2．體會(huì)“預(yù)見并發(fā)現(xiàn)未知行星”，是萬有引力理論成就的生動(dòng)例證情感態(tài)度價(jià)值觀通過了解萬有引力的理論成就，深刻體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用，能激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，增加自信心教學(xué)重點(diǎn)測(cè)量地球的質(zhì)量，計(jì)算太陽的質(zhì)量教學(xué)難點(diǎn)模型的建立和解決問題基本思路的確定課型新授課，規(guī)律的應(yīng)用與擴(kuò)展教學(xué)媒體多媒體圖片地球儀教學(xué)過程一．復(fù)習(xí)、引入[提出問題]如何測(cè)定物體的質(zhì)量？能想到哪些方法？[學(xué)生活動(dòng)]思考并回答。（用PPT出示相關(guān)的圖片）[過渡]如果我們想測(cè)定一個(gè)天體的質(zhì)量，比如地球或太陽的質(zhì)量，又有怎樣的方法可以實(shí)現(xiàn)呢？[學(xué)生活動(dòng)]思考提出自己的大膽設(shè)想。（用PPT出示相關(guān)的圖片，展示一些無法實(shí)際操作的方法）[過渡]這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)利用萬有引力定律測(cè)定天體的質(zhì)量的方法。[板書]第4節(jié)萬有引力理論的成就二．新課教學(xué)1．測(cè)量地球的質(zhì)量[板書]1．測(cè)量地球的質(zhì)量[提問]關(guān)于地球的一些信息和參數(shù)，同學(xué)們知道哪些？[教師活動(dòng)]引導(dǎo)學(xué)生建立模型，利用萬有引力公式可寫出引力的表達(dá)式。[提問]用什么工具能直接把這個(gè)引力測(cè)出來呢？[學(xué)生回答]利用彈簧秤測(cè)出重力即萬有引力。[教師總結(jié)]我們建立了模型，在不考慮地球自傳的影響下，測(cè)地球質(zhì)量的基本思路為萬有引力等于重力。[學(xué)生活動(dòng)]在筆記本上寫出推導(dǎo)過程。[教師活動(dòng)]巡視學(xué)生完成的情況，請(qǐng)一名學(xué)生說出自己的思路并將演算過程寫在黑板上。[板書]得[過渡]在實(shí)際計(jì)算地球質(zhì)量時(shí)，我們需要掌握三個(gè)數(shù)據(jù)，即地球表面的重力加速度、地球的半徑和引力常量，那么這些數(shù)據(jù)又是如何得到的呢？[學(xué)生活動(dòng)]思考并回答問題。[觀看視頻]地球周長的測(cè)量。[教師總結(jié)]卡文迪許曾將自己利用扭秤裝置測(cè)定引力常量的實(shí)驗(yàn)稱為“稱量地球的重量”。想想看，通過在實(shí)驗(yàn)室中研究幾個(gè)鉛球間的作用力，就能夠計(jì)算出地球的質(zhì)量，這正是科學(xué)的迷人之處。[提問]利用這一方法能否測(cè)出月球或太陽的質(zhì)量？[學(xué)生活動(dòng)]回答問題，能測(cè)月球質(zhì)量，但無法測(cè)太陽質(zhì)量。[過渡]下面我們就來研究一下測(cè)太陽質(zhì)量的方法。2．計(jì)算太陽的質(zhì)量[板書]2．計(jì)算太陽的質(zhì)量[3D動(dòng)畫]用3D動(dòng)畫模擬演示地球繞太陽的公轉(zhuǎn)，演示從沿公轉(zhuǎn)平面觀察轉(zhuǎn)變?yōu)閺母┮暤慕嵌扔^察，幫助學(xué)生建立模型。[提問]我們把地球繞太陽的公轉(zhuǎn)簡(jiǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么地球運(yùn)動(dòng)需要的向心力由什么力來提供呢？[學(xué)生回答]由太陽對(duì)地球的萬有引力來提供。[過渡]我們是否能利用萬有引力提供向心力這一思想，應(yīng)用萬有引力公式和圓周運(yùn)動(dòng)的公式，求出太陽的質(zhì)量呢？[學(xué)生活動(dòng)]思考并完成推導(dǎo)過程。[板書]=得[PPT演示]展示日地平均距離的測(cè)定。[提問]測(cè)太陽質(zhì)量的這種方法能否測(cè)定地球的質(zhì)量？需要哪些已知條件？[學(xué)生回答]需要知道月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期和月球的軌道半徑。[思維擴(kuò)展]我們又如何測(cè)定金星的質(zhì)量呢?（金星沒有天然的衛(wèi)星）[學(xué)生回答]發(fā)射金星探測(cè)衛(wèi)星。[教師總結(jié)]這種方法就是求解中心天體質(zhì)量的方法。[過渡]通過前面的計(jì)算我們已經(jīng)體會(huì)到萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。如果運(yùn)用更高深的數(shù)學(xué)知識(shí)，進(jìn)行更精密的計(jì)算，科學(xué)家們利用萬有引力定律又取得了更多非凡的成就。這其中最為著名的就是海王星的發(fā)現(xiàn)，下面我們就來了解一下這部分內(nèi)容。3．發(fā)現(xiàn)未知天體[板書]3．發(fā)現(xiàn)未知天體[學(xué)生活動(dòng)]請(qǐng)一名同學(xué)簡(jiǎn)述海王星的發(fā)現(xiàn)。[教師活動(dòng)]利用投影播放PPT并講解海王星發(fā)現(xiàn)的有關(guān)知識(shí)。（重點(diǎn)放在講解海王星發(fā)現(xiàn)的歷史故事，從中感受到牛頓引力理論的應(yīng)用價(jià)值，和人們探索未知世界的科學(xué)精神。）[教師總結(jié)]在海王星的發(fā)現(xiàn)過程中，體現(xiàn)了一整套科學(xué)的研究方法，即發(fā)現(xiàn)問題、大膽猜想、理論推導(dǎo)、實(shí)踐檢驗(yàn)。在海王星之前，太陽系的其他行星都是用肉眼觀測(cè)或是借助望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)直接發(fā)現(xiàn)的，海王星是第一顆先通過計(jì)算才被發(fā)現(xiàn)的行星，因此人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。[過渡]下面我們通過一段動(dòng)畫再來展示一下海王星的發(fā)現(xiàn)過程。[播放視頻]海王星