高中物理-高中物理6.2太陽與行星的引力教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

《太陽與行星間的引力》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】

1.知道行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的原因，知道太陽與行星間存在著引力作用。2.知道行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來源。3.知道太陽與行星間引力的方向和表達(dá)式，知道牛頓定律在推導(dǎo)太陽與行星間引力時(shí)的作用。4.領(lǐng)會(huì)將不易測量的物理量轉(zhuǎn)化為易測量物理量的方法。【教學(xué)重點(diǎn)】

根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力公式，掌握推導(dǎo)出的引力公式．

【教學(xué)難點(diǎn)】

太陽與行星間的引力公式的推導(dǎo)過程．讓學(xué)生充分體會(huì)邏輯推理的重要作用，享受邏輯推理之美。

【教學(xué)活動(dòng)】

回顧復(fù)習(xí)

開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的內(nèi)容（上節(jié)我們學(xué)習(xí)了行星的運(yùn)動(dòng)，知道了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，合上課本，看大屏幕，回顧開普勒三定律的內(nèi)容）

課題引入

（思考）是什么原因使行星繞太陽運(yùn)動(dòng)呢？

展示目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)展示

導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)

一、太陽對行星的引力（我們之所以確定引力是因?yàn)槲覀兯幍臅r(shí)代，牛頓已經(jīng)建立了關(guān)于運(yùn)動(dòng)的清晰的概念，我們學(xué)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律，曲線運(yùn)動(dòng)及圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，知道了只要改變物體的速度就需要力。行星繞太陽運(yùn)動(dòng)速度改變，一定有力的存在。牛頓有一句名言如果說我看的遠(yuǎn)那是因?yàn)檎驹诰奕说募绨蛏?，在這里巨人指哪些科學(xué)家呢？閱讀教材前三段。）

追溯科學(xué)家研究行星運(yùn)動(dòng)的足跡：學(xué)生閱讀教材

展示課件：關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的各種動(dòng)力學(xué)解釋（牛頓在前人基礎(chǔ)上成功的解釋

行星為什么繞太陽運(yùn)動(dòng)，可見一個(gè)偉大的理論需要經(jīng)過時(shí)間的沉淀和多數(shù)人的努力，同學(xué)們的學(xué)習(xí)也需要一個(gè)長時(shí)期的積累和刻苦努力才能取得好的成績。）

問題提出：既然我們確定了太陽對行星的引力，那引力可能與哪些因素有關(guān)呢？（學(xué)生猜想，老師板書：一、太陽對行星的引力}它們有什么定量關(guān)系？我們將沿著牛頓走過的足跡用自己的手和腦去探究，重新發(fā)現(xiàn)萬有引力。）

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生猜想并根據(jù)提示自主探究（先自己思考在討論）

提示：（1）向心力公式

（2）線速度和周期的關(guān)系

（3）開普勒第三定律

演繹與推理：學(xué)生推導(dǎo)

在這個(gè)式子中可以看到，等號(hào)右邊除了m，r以外，其余都是常量，對任何行星來說都是相同的。因此可以得出：（分析水星受力，m指水星，r指日地距離，地球呢？）

這表明：太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間距離的二次方成反比。

二、行星對太陽的引力

問題提出：我們得出的結(jié)論好像只與行星質(zhì)量有關(guān)，與太陽質(zhì)量有關(guān)系嗎？

引導(dǎo)分析：就太陽對行星的引力來說，行星是受力星體。（例如剛才我們分析的水星，地球）因而可以說，上述引力是與受力星體的質(zhì)量成正比的。（力的方向指向太陽即施力物體）根據(jù)牛頓第三定律，既然太陽吸引行星，行星也必然吸引太陽。（F’和哪些因素有關(guān)呢）學(xué)生回答：

（方向指向行星）

三、太陽與行星之間的引力大小

引導(dǎo)分析：（F=F’都是太陽和行星之間的力）綜合以上推導(dǎo)過程，推導(dǎo)出太陽與行星間的引力與太陽質(zhì)量、行星質(zhì)量、以及兩者距離的關(guān)系式。看看能夠得出什么結(jié)論。

由和得，寫成等式即：（幾點(diǎn)說明，各個(gè)符號(hào)的物理意義，方向。我們生活在地球上知道地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期，如果已知地球運(yùn)行的軌道半徑為r，能否推測太陽的質(zhì)量呢）

課堂練習(xí)：

1.關(guān)于行星對太陽的引力的說法中正確的是（）A.行星對太陽的引力與太陽對行星的引力是同一性質(zhì)的力B.行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量成正比，與行星的質(zhì)量無關(guān)C.太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力D.行星對太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量成正比，與行星距太陽的距離成反比2．行星對太陽的引力與太陽對行星的引力相比較（

）

A．是一對大小相等,方向相反的作用力與反作用力

B．太陽吸引行星的力大，行星吸引太陽的力小

C．相互引力的大小與太陽和行星的質(zhì)量的乘積成正比

D．是一對平衡力3.太陽對行星的引力提供了行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，這個(gè)向心力（

）

A．由F=可知F與行星與太陽間距離的平方成反比

B.由可知F與行星與太陽間的距離成反比

C.由可知F與行星運(yùn)動(dòng)的速率的平方成正比

D.由可知F與行星與太陽間的距離成正比4.地球受到太陽的引力為F，它們之間的距離為R。如果地球與太陽之間的距離變?yōu)?R且仍能繞太陽公轉(zhuǎn)，那么太陽對地球的引力F1是F的幾倍？（地球和太陽的質(zhì)量不變）學(xué)情分析1.學(xué)生已有學(xué)科知識(shí)分析

高一學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓的三大定律，學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，又學(xué)習(xí)了開普勒三大定律。理論上已經(jīng)具備了接受萬有引力定律的能力。

2.

學(xué)生能力分析

從心理學(xué)的角度分析高一學(xué)生已經(jīng)具備一般的能力，具有一定的觀察力、記憶力、抽象概括力、想象力，但其創(chuàng)造能力還比較欠缺。在學(xué)習(xí)過程中就有一定的優(yōu)勢和劣勢。劣勢是對于利用已有知識(shí)創(chuàng)造出新的概念、理論的能力很弱；在學(xué)習(xí)過程中對知識(shí)點(diǎn)的把握還不是很準(zhǔn)確，數(shù)學(xué)的推理能力較弱。優(yōu)勢但學(xué)生對感性材料的認(rèn)知能力較強(qiáng)，接受新知識(shí)的能力也很強(qiáng)。在教學(xué)過程中應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生從定性分析到定量分析、從形象思維到抽象思維、從簡單的邏輯思維到復(fù)雜的分析推理的過渡。

3.學(xué)生所處環(huán)境、自身素質(zhì)分析

一方面我國在航天事業(yè)上的突破（成功發(fā)射了神州系列宇宙飛船）、太陽系新行星的發(fā)現(xiàn)的報(bào)道等極大的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)宇宙、航天、衛(wèi)星知識(shí)的興趣。但另一方面學(xué)生已有的有關(guān)宇宙、航天、衛(wèi)星的知識(shí)僅局限于認(rèn)知階段，對于它們的規(guī)律知之甚少，甚至于存在錯(cuò)誤的概念。所以對學(xué)習(xí)本課內(nèi)容學(xué)生的愿望是迫切的，積極性很高。效果分析學(xué)生對本節(jié)課接受效果良好，通過推導(dǎo)太陽和行星間的引力這條明線，和遵循牛頓發(fā)現(xiàn)“萬有引力定律的足跡”這條暗線一起來進(jìn)行。我通過引入視頻資料，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。把復(fù)雜的推導(dǎo)過程以問題形式呈現(xiàn)，難點(diǎn)分層突破，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，貼近學(xué)生實(shí)際知識(shí)水平。在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生自己完成了太陽與行星間引力的推導(dǎo)，體會(huì)了物理模型的建立過程，小組合作的過程，萬有引力推導(dǎo)的科學(xué)過程。使學(xué)習(xí)過程變成學(xué)生自我提高完善的過程。提高學(xué)生各方面的能力教材分析本節(jié)課是人教版必修二第六章第二節(jié)內(nèi)容。本節(jié)從動(dòng)力學(xué)的角度研究行星的運(yùn)動(dòng)，通過牛頓運(yùn)動(dòng)定律和開普勒第三定律進(jìn)行演繹推理得出太陽與行星間引力。比較新舊教材，在舊教材行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律和萬有引力運(yùn)動(dòng)定律之間增加了本節(jié)內(nèi)容。這符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，在教學(xué)過程注重提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。從行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律到萬有引力的建立過程，是很好的科學(xué)探究的教育素材。本節(jié)內(nèi)容的安排，更好的再現(xiàn)了萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，體現(xiàn)牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的科學(xué)足跡。6.2太陽與行星間的引力（測評練習(xí)）1、行星之所以繞太陽運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)?)A、行星運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性作用B、太陽是宇宙的控制中心，所以星體都繞太陽旋轉(zhuǎn)C、太陽對行星有約束運(yùn)動(dòng)的引力作用D、行星對太陽有排斥力作用，所以不會(huì)落向太陽2、太陽對行星的引力與行星對太陽的引力大小相等，其依據(jù)是()A、牛頓第一定律B、牛頓第二定律C、牛頓第三定律D、開普勒第三定律3、下面關(guān)于太陽對行星的引力說法中的正確的是()A、太陽對行星的引力等于行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B、太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離成反比C、太陽對行星的引力規(guī)律是由實(shí)驗(yàn)得出的D、太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出來的4、關(guān)于太陽與行星間引力的下列說法中正確的是()A、公式中的G是比例系數(shù)，是人為規(guī)定的B、這一規(guī)律可適用于任何兩物體間的引力C、太陽與行星的引力是一對平衡力D、檢驗(yàn)這一規(guī)律是否適用于其它天體的方法是比較觀測結(jié)果與推理結(jié)果的吻合性5、隕石落向地球是因?yàn)?)A、隕石對地球的引力遠(yuǎn)小于地球?qū)﹄E石的引力B、隕石對地球的引力和地球?qū)﹄E石的引力大小相等，但隕石的質(zhì)量小，加速度大，所以改變運(yùn)動(dòng)方向落向地球C、太陽不再吸引隕石，所以隕石落向地球D、隕石是在受到其它星球斥力作用后落向地球的6、2005年7月4日，美國宇航局的“深度撞擊”計(jì)劃在距離地球1.3億千米處實(shí)施，上演一幕“炮打彗星”的景象，目標(biāo)是“坦普爾一號(hào)”彗星。假設(shè)“坦普爾一號(hào)”彗星繞太陽遠(yuǎn)行的軌道是一個(gè)橢圓，其軌道周期為5.74年，則關(guān)于“坦普爾一號(hào)”彗星的下列說法正確的是()A、繞太陽運(yùn)動(dòng)的角速度不變B、近日點(diǎn)處線速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)處線速度C、近日點(diǎn)處線速度等于遠(yuǎn)日點(diǎn)處線速度D、其橢圓軌道半長軸的三次方與周期的二次方之比是一個(gè)與太陽質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)7、我們的銀河系的恒星中大約四分之一是雙星。某雙星是由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成，兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點(diǎn)C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由天文觀察測得其運(yùn)動(dòng)周期為T，S1到C點(diǎn)的距離為r1，S1和S2的距離為r，已知引力常量為G。由此可求出S2的質(zhì)量為A.B.C.D.8、幾十億年來，月球只是以同一面對著地球，人們只能看到月貌的56%，由于在地球上看不到月球的背面，所以月球的背面被蒙上了一層十分神秘的面紗。試通過對月球運(yùn)動(dòng)的分析，說明人們在地球上看不到月球背面的原因是()A、月球的自轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同B、月球的自轉(zhuǎn)周期與地球的公轉(zhuǎn)周期相同C、月球的公轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同D、月球的公轉(zhuǎn)周期與月球的自轉(zhuǎn)周期相同9、最近，科學(xué)家在望遠(yuǎn)鏡中看到太陽系外某一恒星有一行星，并測得它圍繞該恒星運(yùn)行一周所用的時(shí)間為1200年，它與該恒星的距離為地球到太陽距離的100倍。假定該行星繞恒星運(yùn)行的軌道和地球繞太陽運(yùn)行的軌道都是圓周，僅利用以上兩個(gè)數(shù)據(jù)可以求出的量有()A、恒星質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比B、恒星密度與太陽密度之比C、行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比D、行星運(yùn)行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比10、假設(shè)太陽系中天體的密度不變，天體直徑和天體之間距離都縮小到原來的一半，地球繞太陽公轉(zhuǎn)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列物理量變化正確的是A.地球的向心力變?yōu)榭s小前的1/2B.地球的向心力變?yōu)榭s小前的1/16C.地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期變?yōu)榭s小前的1/2D.地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期變?yōu)榭s小前的1/411、為了便于研究天體之間相互作用力大小，可近似地認(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。請你根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和開普勒運(yùn)動(dòng)定律證明：太陽與行星之間相互作用力的大小與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。12、宇宙中存在一些離其它恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用。已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R的圓軌道上運(yùn)行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運(yùn)行。設(shè)每個(gè)星體的質(zhì)量均為m。⑴試求第一種形式下，星體運(yùn)動(dòng)的線速度和周期。⑵假設(shè)兩種形式星體的運(yùn)動(dòng)周期相同，第二種形式下星體之間的距離應(yīng)為多少？參考答案1、【答案】:C2、【答案】:C3、【答案】:AD4、【答案】:BD5、【答案】:B6、【答案】:BD7、【答案】:D【解析】：作出草圖有：8、【答案】:D9、【答案】:AD10、【答案】:B11、【答案】:略（參考課本）12、【答