2024-2025學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第1節(jié)萬有引力定律教案3粵教版必修2

PAGE8-第一節(jié)萬有引力定律教學(xué)目標(biāo)學(xué)問與技能1.了解人類對天體運(yùn)動探究的發(fā)展歷程。2.了解開普勒三大定律。3.了解萬有引力定律的發(fā)覺過程。4.知道萬有引力定律。5.知道引力常數(shù)的大小和意義。過程與方法1.通過對“地心說”與“日心說”爭辯的評述，提高溝通、合作實力。2.以科學(xué)探究的方式，了解牛頓是怎樣發(fā)覺萬有引力定律的。情感、看法與價值觀1.由人類對天體運(yùn)動的探究過程，培育學(xué)生敬重客觀事實，實事求是的科學(xué)看法。2.讓學(xué)生相識到科學(xué)的想象力建立在對事物長期深化的思索基礎(chǔ)上。3.樹立把物理事實作為證據(jù)的觀念，形成依據(jù)證據(jù)、邏輯和既有學(xué)問進(jìn)行科學(xué)說明的思維方法。教學(xué)重點(diǎn)萬有引力定律及其建立過程教學(xué)難點(diǎn)萬有引力定律的發(fā)覺過程。牛頓將天體間的力與地面物體受到的重力想象成同一性質(zhì)的力，而這種想象是建立在非常抽象的邏輯推理之上的。教學(xué)打算課件、課本課時支配1課時教學(xué)步驟意圖老師活動學(xué)生活動可能出現(xiàn)的問題導(dǎo)入新課人類在自己的發(fā)展過程中首先就遇到了時間的測量，如一年為什么有春夏秋冬季節(jié)的更替，為什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么時候起先等等。為了解決這些問題，人類通過對天體——太陽、月亮、行星和恒星的視察，找到了解決問題的方法，人類就這樣起先對天體的位置和運(yùn)動的探討?；卮饐栴}：地球公轉(zhuǎn)、地球自轉(zhuǎn)新課教學(xué)一.天體原委做怎樣的運(yùn)動(一)古人對天體運(yùn)動的看法及發(fā)展過程【投影顯示】“地心說”和“日心說”課件請同學(xué)們在前面的基礎(chǔ)上探討:“地心說”和“日心說”之爭曾經(jīng)驗了漫長的歷程，現(xiàn)在我們應(yīng)當(dāng)如何評述它們的爭辯？請發(fā)表你的觀點(diǎn)?！纠蠋熆偨Y(jié)】地心說認(rèn)為地球是宇宙的中心，事實上地球并不是宇宙的中心，并且地球也不是靜止不動的，地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了晝夜交替，地球公轉(zhuǎn)產(chǎn)生了春夏秋冬四季交替，因此地心說是錯誤的。但是它符合當(dāng)時的生活閱歷和宗教觀念，對人類的思想統(tǒng)治也達(dá)一千多年之久。日心說認(rèn)為太陽是宇宙的中心，事實上太陽只是太陽系的中心，除了太陽系，宇宙中還有許多其它的星系，因此太陽不是宇宙的中心。并且太陽也不是靜止不動的，它自轉(zhuǎn)，并且圍著銀河系的中心公轉(zhuǎn)著。事實上從“地心說”向“日心說”的過渡經(jīng)驗了漫長的時間,并且科學(xué)家們付出了艱苦的奮斗,哥白尼的“日心說”觀點(diǎn)不符合當(dāng)時歐洲統(tǒng)治教會的利益,因而受到了教會的迫害。然而，科學(xué)真理的確立是任何愚昧勢力所阻擋不了的。經(jīng)過后人的不懈努力和探究，哥白尼的日心說最終取得成功。前人的這種對問題一絲不茍、孜孜以求的精神值得大家學(xué)習(xí),所以我們對待學(xué)習(xí)要腳踏實地,認(rèn)仔細(xì)真,不放過一點(diǎn)疑問.（二）開普勒對行星運(yùn)動的探討不論“地心說”還是“日心說”，古人把天體的運(yùn)動看得非常神圣,都認(rèn)為天體的運(yùn)動不同于地面物體的運(yùn)動,天體做的是最完備、最和諧的勻速圓周運(yùn)動.后來，開普勒在應(yīng)用行星繞太陽做橢圓運(yùn)動的模型描述火星的運(yùn)動時，發(fā)覺與他的老師第谷對火星運(yùn)行軌道的觀測值有誤差。開普勒思索：是第谷視察數(shù)據(jù)錯了，還是火星根本就不做圓形軌道運(yùn)動呢？開普勒堅信第谷的數(shù)據(jù)是正確的，經(jīng)過4年多的刻苦計算，先后否定了十九種設(shè)想，最終了發(fā)覺火星運(yùn)行的軌道不是圓，而是橢圓，并得出了行星運(yùn)動的規(guī)律?！就队帮@示】開普勒三大定律1、開普勒第肯定律（橢圓軌道定律）全部的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓,太陽位于橢圓的一個焦點(diǎn)上.2、開普勒其次定律（面積定律）行星和太陽之間的連線在相等的時間內(nèi)掃過相同的面積.【溝通與探討】地球繞太陽做橢圓軌道運(yùn)動，經(jīng)過近日點(diǎn)的速度大還是遠(yuǎn)日點(diǎn)的速度大？【老師總結(jié)】依據(jù)開普勒其次定律，相同時間內(nèi)掃過的面積相等，近日點(diǎn)與太陽連線較短，相同時間內(nèi)通過的弧長較長。強(qiáng)調(diào)依據(jù)線速度的定義式可得近日點(diǎn)線速度較大。3、開普勒第三定律(1)開普勒第三定律的表達(dá)式為，其中r是橢圓軌道的半長軸，T是行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，k是一個常量，與行星無關(guān)但與中心天體的質(zhì)量有關(guān).【舉例】金星和地球都繞太陽公轉(zhuǎn)，它們公轉(zhuǎn)周期與半長軸的關(guān)系。(2)開普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽的運(yùn)動，也適用于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動，此時k只與地球質(zhì)量有關(guān).【舉例】地球有兩個衛(wèi)星，衛(wèi)星1和衛(wèi)星2，探究它們繞地球轉(zhuǎn)周期和半長軸的關(guān)系。(3)橢圓軌道近似看成圓軌道時，R為圓軌道的半徑.二、蘋果落地的思索：萬有引力規(guī)律的發(fā)覺開普勒定律只是描述了行星如何繞太陽運(yùn)動,但它沒有說明是什么緣由使它們在各自的軌道上運(yùn)動。你們會認(rèn)為是什么緣由？當(dāng)時一些科學(xué)家提出了什么猜想，請同學(xué)們閱讀課本里的插圖。[投影顯示]科學(xué)家的猜想開普勒：太陽磁力的吸引；伽利略：“慣性”自行的維持；笛卡爾：太陽的漩渦帶動行星和衛(wèi)星一起運(yùn)動；胡克：太陽引力的原因，并且力的大小與到太陽距離的平方成反比。牛頓也始終在思索為何行星做橢圓運(yùn)動。據(jù)說，某一天，牛頓看到蘋果落地發(fā)覺萬有引力定律的。蘋果落地是很一般現(xiàn)象，我們會認(rèn)為它落地就是落地，不會加以思索。牛頓是怎樣發(fā)覺萬有引力定律的？引導(dǎo)學(xué)生思索：（1）蘋果熟了，為什么會落到地上而不是天上？（2）蘋果樹不論長得矮還是高，樹上的蘋果都會落地。由此可知，即使蘋果長到月球那么高，照樣會落地。那么，月球為何沒有落地呢？牛頓在前人探討的基礎(chǔ)上，通過大量的試驗和計算得出了萬有引力定律?！就队帮@示】一.萬有引力定律的內(nèi)容：1.宇宙間隨意兩個有質(zhì)量的物體都存在相互吸引力，其大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，跟它們間距離的平方成反比。2、方向：在兩物體的連線上3、表達(dá)式：其中m1，m2分別是兩個物體的質(zhì)量，r為兩個物體之間的距離。4、引力常數(shù)G稱為引力常數(shù)，其數(shù)值等于兩個質(zhì)量各為1kg物體相距1m時萬有引力的大小。單位：大?。?00多年后，由英國物理學(xué)家卡文迪許通過扭秤試驗測出。證明白萬有引力的存在，使萬有引力定律進(jìn)入了真正好用的時代5、適用條件①質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，r為質(zhì)點(diǎn)間的距離②兩個質(zhì)量分布勻稱的球體，r為兩球心間的距離③一個質(zhì)量分布勻稱的球體與球外一個質(zhì)點(diǎn)間，r是球心到質(zhì)點(diǎn)的距離【思索】當(dāng)兩物體間的距離r趨近于0時，它們間的萬有引力趨近于無窮大，這種說法正確嗎？【老師總結(jié)】在應(yīng)用萬有引力定律解題時，首先要推斷題目給的條件是否適用萬有引力定律。6、對萬有引力定律的理解宇宙間的一切物體都是相互吸引的。兩個物體間引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟這它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們之間的距離的二次方成反比。(1)普遍性：宇宙間任何兩個有質(zhì)量的物體之間都存在著這種相互吸引的力.(2)相互性：兩個物體之間的萬有引力是一對作用力和反作用力，總是滿意牛頓第三定律.(3)獨(dú)立性：兩物體的引力，只與它們的質(zhì)量和距離有關(guān)，不管它們之間是否還有其它作用力。(4)宏觀性：只有質(zhì)量巨大的天體間，萬有引力的存在才有宏觀物理意義。閱讀課文,并從課文中找出相應(yīng)的答案.1.地心說—日心說—圓周運(yùn)動—與事實沖突—橢圓運(yùn)動—開普勒對行星運(yùn)動的描述2.“地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心,是靜止不動的,太陽\,月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動;“日心說”認(rèn)為太陽是宇宙的中心,地球\,月亮以及其他行星都在繞太陽運(yùn)動.1.“地心說”占據(jù)統(tǒng)治地位時間較長的緣由是由于它比較符合人們的日常閱歷,如:太陽從東邊升起,從西邊落下;同時它也符合當(dāng)時在政治上占統(tǒng)治地位的宗教神學(xué)觀點(diǎn).3.“日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因為好多“地心說”不能解析的現(xiàn)象“日心說”則能說明,也就是說,“日心說”比“地心說”更科學(xué)、更接近事實.例如:若地球不動,晝夜交替是太陽繞地球運(yùn)動形成的.那么,每天的狀況就應(yīng)是相同的,而事實上,每天白天的長短不同,冷暖不同.而“日心說”則能說明這種狀況:白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的,而四季是地球繞太陽公轉(zhuǎn)形成的.3.從目前科研結(jié)果和我們所駕馭的學(xué)問來看,“日心說”也并不是肯定正確的,因為太陽只是太陽系的一個中心天體,而太陽系只是宇宙中眾多星系之一,所以太陽并不是宇宙的中心,也不是靜止不動的.“日心說”只是與“地心說”相比更精確一些罷了.【學(xué)生回答】1、學(xué)生A回答：依據(jù)開普勒其次定律，相同時間內(nèi)掃過的面積相等，遠(yuǎn)日點(diǎn)與太陽連線較長，因此遠(yuǎn)日點(diǎn)線速度大。2、學(xué)生B回答：應(yīng)當(dāng)是近日點(diǎn)線速度大，依據(jù)開普勒其次定律，相同時間內(nèi)掃過的面積相等，近日點(diǎn)與太陽連線較短，相同時間內(nèi)通過的弧長較長?！舅妓鳌績蓚€例子之間的K值是否相等？學(xué)生會提出一些說法，如引力等