2019-2020年高中物理《萬有引力理論的成就》教案3 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理萬有引力理論的成就教案3 新人教版必修2新課標(biāo)要求(一)知識(shí)與技能1、了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。2、會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。3、理解并運(yùn)用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法。(二)過程與方法1、通過萬有引力定律推導(dǎo)出計(jì)算天體質(zhì)量的公式。2、了解天體中的知識(shí)。(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)萬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)生懂得理論來源于實(shí)踐,反過來又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬有引力提供的。2、會(huì)用已知條件求中心天體的質(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)生自主閱讀、思考,討論、交流學(xué)習(xí)成果。教學(xué)工具有關(guān)練習(xí)題的投影片、計(jì)算機(jī)、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備教學(xué)過程(一)引入新課教師活動(dòng):上節(jié)我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律的有關(guān)知識(shí),現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們回憶一下,萬有引力定律的內(nèi)容及公式是什么?公式中的G又是什么?G的測定有何重要意義?學(xué)生活動(dòng):思考并回答上述問題:內(nèi)容:自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比。公式:F=G.公式中的G是引力常量,它在大小上等于質(zhì)量為1 kg的兩個(gè)物體相距1 m時(shí)所產(chǎn)生的引力大小,經(jīng)測定其值為6.671011 Nm2/kg2。教師活動(dòng):萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義:它對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響;它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一起來;對(duì)科學(xué)文化發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用,解放了人們的思想,給人們探索自然的奧秘建立了極大信心,人們有能力理解天地間的各種事物。這節(jié)課我們就共同來學(xué)習(xí)萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。(二)進(jìn)行新課1、“科學(xué)真實(shí)迷人”教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“科學(xué)真實(shí)迷人”部分的內(nèi)容,思考問題投影出示:1、推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式,說明卡文迪許為什么能把自己的實(shí)驗(yàn)說成是“稱量地球的重量”?2、設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2,地球半徑R =6.4106m,引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2,試估算地球的質(zhì)量。學(xué)生活動(dòng):閱讀課文,推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式,在練習(xí)本上進(jìn)行定量計(jì)算。教師活動(dòng):投影學(xué)生的推導(dǎo)、計(jì)算過程,一起點(diǎn)評(píng)。kg點(diǎn)評(píng):引導(dǎo)學(xué)生定量計(jì)算,增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)。對(duì)學(xué)生進(jìn)行熱愛科學(xué)的教育。2、計(jì)算天體的質(zhì)量教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“天體質(zhì)量的計(jì)算”部分的內(nèi)容,同時(shí)考慮下列問題投影出示。1、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么?2、求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么?學(xué)生活動(dòng):學(xué)生閱讀課文第一部分,從課文中找出相應(yīng)的答案.1、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是:根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況,求出其向心加速度,然后根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力,進(jìn)而列方程求解.2、從前面的學(xué)習(xí)知道,天體之間存在著相互作用的萬有引力,而行星(或衛(wèi)星)都在繞恒星(或行星)做近似圓周的運(yùn)動(dòng),而物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力充當(dāng)向心力,故對(duì)于天體所做的圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程只能是萬有引力充當(dāng)向心力,這也是求解中心天體質(zhì)量時(shí)列方程的根源所在.教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生深入探究請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合課文知識(shí)以及前面所學(xué)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí),加以討論、綜合,然后思考下列問題投影出示。學(xué)生代表發(fā)言。1.天體實(shí)際做何運(yùn)動(dòng)?而我們通??烧J(rèn)為做什么運(yùn)動(dòng)?2.描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有哪些?3.根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況求解其向心加速度有幾種求法?4.應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程萬有引力充當(dāng)向心力求出的天體質(zhì)量有幾種表達(dá)式?各是什么?各有什么特點(diǎn)?5.應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量?學(xué)生活動(dòng):分組討論,得出答案。學(xué)生代表發(fā)言。1.天體實(shí)際運(yùn)動(dòng)是沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的,而我們通常情況下可以把它的運(yùn)動(dòng)近似處理為圓形軌道,即認(rèn)為天體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng).2.在研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),為了描述其運(yùn)動(dòng)特征,我們引進(jìn)了線速度v,角速度,周期T三個(gè)物理量.3.根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)狀況,求解向心加速度有三種求法.即:(1)a心=(2)a心=2r(3)a心=42r/T24.應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程萬有引力充當(dāng)向心力,結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程,即(1)F引=G=F心=ma心=m.即:G(2)F引=G=F心=ma心=m2r即:G=m2r(3)F引=G=F心=ma心=m即:G=m 從上述動(dòng)力學(xué)方程的三種表述中,可得到相應(yīng)的天體質(zhì)量的三種表達(dá)形式:(1)M=v2r/G.(2)M=2r3/G.(3)M=42r3/GT2.上述三種表達(dá)式分別對(duì)應(yīng)在已知環(huán)繞天體的線速度v,角速度,周期T時(shí)求解中心天體質(zhì)量的方法.以上各式中M表示中心天體質(zhì)量,m表示環(huán)繞天體質(zhì)量,r表示兩天體間距離,G表示引力常量.5.從以上各式的推導(dǎo)過程可知,利用此法只能求出中心天體的質(zhì)量,而不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量,因?yàn)榄h(huán)繞天體的質(zhì)量同時(shí)出現(xiàn)在方程的兩邊,已被約掉。師生互動(dòng):聽取學(xué)生代表發(fā)言,一起點(diǎn)評(píng)。從上面的學(xué)習(xí)可知,在應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時(shí),只能求解中心天體的質(zhì)量,而不能求解環(huán)繞天體的質(zhì)量。而在求解中心天體質(zhì)量的三種表達(dá)式中,最常用的是已知周期求質(zhì)量的方程。因?yàn)榄h(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)的周期比較容易測量。教師活動(dòng):投影例題:把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運(yùn)動(dòng),平均半徑為1.51011 m,已知引力常量為:G=6.6710-11 Nm2/kg2,則可估算出太陽的質(zhì)量大約是多少千克?(結(jié)果取一位有效數(shù)字)學(xué)生活動(dòng):在練習(xí)本上分析計(jì)算,寫出規(guī)范解答分析:題干給出了軌道的半徑,雖然沒有給出地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期,但日常生活常識(shí)告訴我們:地球繞太陽一周為365天。故:T=365243600 s=3.15107 s由萬有引力充當(dāng)向心力可得:G=m故:M=代入數(shù)據(jù)解得M=kg=21030 kg教師活動(dòng):投影學(xué)生求解過程,點(diǎn)評(píng)。3、發(fā)現(xiàn)未知天體教師活動(dòng):請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分的內(nèi)容,考慮以下問題投影出示:1、應(yīng)用萬有引力定律除可估算天體質(zhì)量外,還可以在天文學(xué)上有何應(yīng)用?2、應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些行星?學(xué)生活動(dòng):閱讀課文,從課文中找出相應(yīng)的答案:1、應(yīng)用萬有引力定律還可以用來發(fā)現(xiàn)未知的天體。2、海王星、冥王星就是應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的。教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生深入探究人們是怎樣應(yīng)用萬有引力定律來發(fā)現(xiàn)未知天體的?發(fā)表你的看法。學(xué)生活動(dòng):討論并發(fā)表見解。人們?cè)陂L期的觀察中發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌道與應(yīng)用萬有引力定律計(jì)算出的軌道總存在一定的偏差,所以懷疑在天王星周圍還可能存在有行星,然后應(yīng)用萬有引力定律,結(jié)合對(duì)天王星的觀測資料,便計(jì)算出了另一顆行星的軌道,進(jìn)而在計(jì)算的位置觀察新的行星。教師點(diǎn)評(píng):萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),為天文學(xué)的發(fā)展起到了積極的作用,用它可以來計(jì)算天體的質(zhì)量,同時(shí)還可以來發(fā)現(xiàn)未知天體.(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)教師活動(dòng):讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié),其他同學(xué)在筆記本上總結(jié),然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動(dòng):認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰的更好,好在什么地方。點(diǎn)評(píng):總結(jié)課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開,讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。(四)實(shí)例探究例1某人在某一星球上以速度v豎直上拋一物體,經(jīng)時(shí)間t落回拋出點(diǎn),已知該星球的半徑為R,若要在該星球上發(fā)射一顆靠近該星運(yùn)轉(zhuǎn)的人造星體,則該人造星體的速度大小為多少?解析:星球表面的重力加速度g=人造星體靠近該星球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí):mg=G=m(M:星球質(zhì)量.m:人造星體質(zhì)量)所以v=例2一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名的、半徑為R的行星表面飛行,環(huán)繞一周飛行時(shí)間為T.求該行星的質(zhì)量和平均密度.解析:設(shè)宇宙飛船的質(zhì)量為m,行星的質(zhì)量為M.宇宙飛船圍繞行星的中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng).G=m()2R所以M=又v=R3所以=課余作業(yè)課后完成P74“問題與練習(xí)”中的問題。教學(xué)體會(huì)思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學(xué)的根本;親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵,離開了思維方法和實(shí)踐活動(dòng),物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。課堂練習(xí)1.根據(jù)觀察,在土星外層有一個(gè)環(huán),為了判斷是土星的連續(xù)物還是小衛(wèi)星群,可測出環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關(guān)系.下列判斷正確的是( )A.若v與R成正比,則環(huán)是連續(xù)物B.若v2與R成正比,則環(huán)是小衛(wèi)星群C.若v與R成反比,則環(huán)是連續(xù)物D.若v2與R成反比,則環(huán)是小衛(wèi)星群2.已知地球的半徑為R,地面的重力加速度為g,引力常量為G,如果不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,那么地球的平均密度的表達(dá)式為_.參考答案:1.AD2.3g/4GR- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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