資源簡介

課題 7.3萬有引力理論的成就
教材 章節 高中物理必修二第七章第三節 課型 新授課
授課 時間 授課 地點
教 材 分 析 本節的地位和作用： 本節人高中物理必修2第七章第三節，承接萬有引力定律，通過卡文迪什測量的引力常量G，進而得到測量地球質量和天體質量的方法,又介紹了萬有引力定律在發現未知天體和預言哈雷彗星回歸的重大作用，多個科學實例幫助學生理解萬有引力理論的巨大作用和價值。同時，本節也是學習宇宙航行和先導知識，使學生掌握萬有引力充當向心力的研究方法同時，也為后面學習人造衛星的知識做了鋪墊。 教材內容分析： 本節課主要采用探索式教學，由教師指導學生，積極參與到課堂教學中來，使學生在探索中掌握天體質量測量的基本方法和思路，在探索萬有引力理論成就的過程中，使學生經歷猜想、探究、討論、構建模型的過程，培養了學生嚴謹的思維能力、團結協作能力，激勵了學生學習物理科學的興趣。
學 情 分 析 興趣特點： 通過學習行星的運動和萬有引力定律的內容，學生對萬有引力理論的成就有著強烈的好奇心。學生對萬有引力定律的實際應用有很大的求知欲，利用這點，有利于開展本節課的教學。 知識與能力基礎： 學生已經學過本章的第一、二節，初步了解了行星運動的規律和萬有引力定律的知識，對天文世界也有了一定的認識，掌握了處理天體運動的基本思想，本節課通過對一些天體運動的實例分析，使學生了解萬有引力在天體的運動中起決定性作用。 認知困難： 學生在實際生活中很少接觸到有關萬有引力的應用，而且，通常物體之間的萬有引力很小，常常察覺不出來，學生沒有辦法親身感受到萬有引力的作用。
教 學 目 標 物理觀念： 1.了解萬有引力定律在天文學上的重要應用， 2.學會用萬有引力定律計算天體質量； 科學探究： 理解運用萬有引力定律處理天體問題的思路、方法； 科學思維： 體會科學定律幫助科技進步的意義； 科學態度與責任： 1.通過測量天體質量，預測未知天體的學習活動，體會科學研究方法對人類認識自然的重要作用，明白曲折的科學發展歷程，感悟科學是人類進步不竭的動力。
重 點 與 難 點 重點： 運用萬有引力定律計算天體質量 難點： 學會利用萬有引力定律解決實際問題
教 學 方 法 采用探索式教學，利用討論法，問答法，讀書指導法相結合的教學方法
教 學 用 具 傳統教室
教 學 過 程
教學 環節 教師活動 學生活動 設計意圖
上節復習 帶領學生復習上節課的知識：萬有引力定律的文字表述和公式表述，強調公式中引力常量G的含義、數值和單位。 回憶上節課學過的知識，跟著老師鞏固萬有引力定律的含義。 回顧上節課的知識，不僅幫助學生加深對萬有引力定律的理解，還有利于開展本節課萬有引力理論的成就的講授。
新課引入 向介紹萬有引力理論在科技中的應用，簡單地舉例說明萬有引力定律在計算天體質量、發現未知天體等方面的作用，引起學生好奇心，讓學生帶著求知欲學習本節課的內容。 提出問題，讓學生思考日常生活中稱量物體的方法，再詢問如何稱量地球的質量，并引導學生分組討論，如何利用萬有引力定律計算地球的質量。 了解萬有引力定律的實際應用。體會科學真理在人類進步上的作用。 思考教師提出的問題：1.日常生活中稱量物體的方法，2.如何稱量地球的質量；根據已學習的知識，探討測量地球質量的方法。 提出具體問題，創設情境，激發學生的學習興趣。
新課講授 活動一：稱量地球的質量 已知地面的重力加速度為g，地球半徑為R，萬有引力常量為G，求地球的質量M？ 讓學生分享自己小組內討論出的測量地球質量方法，并具體講解其中應用到的物理規律。 若不考慮地球自轉的影響，地面上的物體重力： mg=GmM/R2 其中，M是地球的質量，R是地球的半徑，也就是物體到地球中心的距離， 解得：M=gR2/G 在學生分享完測量地球質量的方法之后，老師介紹卡文迪什的科研經歷：在卡文迪什測出引力常量之后，可以具體地計算出地球的質量M，因此，卡文迪什把他自己的實驗說成是“稱量地球的質量”。 學生根據教材中的介紹，討論出測量地球質量的方法，并向同學們介紹小組的討論結果： 若不考慮地球自轉的影響，地面上的物體重力： mg=GmM/R2 其中，M是地球的質量，R是地球的半徑，也就是物體到地球中心的距離， 解得：M=gR2/G 體會卡文迪什將自己測量引力常量的實驗稱為“稱為地球的質量”的原因。 教師引導探索測量地球質量的方法，感受卡文迪什將自己測量引力常量的實驗稱為“稱為地球的質量”的原因
教師進一步追問如何通過測量地球質量的方法來求太陽的質量？ 活動二：計算天體的質量： 幫助學生構建物理模型，在行星運動中，將太陽可以看成中心天體，行星看成環繞天體。環繞天體繞中心天體做勻速圓周運動，中心天體與環繞天體之間的萬有引力提供向心力。 設m太是太陽的質量，m是某個行星的質量，r是太陽與行星之間的距離，行星做勻速圓周運動的向心力由它們之間的萬有引力提供，列出方程： Gmm太/r2=mw2r 又有關系：w=2π/T 代入得到：Gmm太/r2=m4π2r/T2 由此式可得：m太=4π2r3/GT2 按照老師提出的問題，進一步思考如何通過測量地球質量的方法來求太陽的質量，并參考教材分組討論出方案。 構建中心天體和環繞天體的模型，加深對萬有引力提供向心力的理解。 設m太是太陽的質量，m是某個行星的質量，r是太陽與行星之間的距離，行星做勻速圓周運動的向心力由它們之間的萬有引力提供，列出方程： Gmm太/r2=mw2r 又有關系：w=2π/T 代入得到：Gmm太/r2=m4π2r/T2 由此式可得：m太=4π2r3/GT2 由測量地球的質量深入探究太陽的質量的方法。通過實例，學會運用萬有引力定律計算天體的質量，明確計算天體質量的方法和思路。
活動三：發現未知天體、預言哈雷彗星回歸 提出以下問題： 1.海王星為什么被稱為“筆尖下發現的行星”？ 2.萬有引力定律對預測彗星回歸有何意義？ 指導學生閱讀教材“發現未知天體”和“預言哈雷彗星回歸”部分的內容。 學生閱讀教材“發現未知天體”和“預言哈雷彗星回歸”部分的內容，并思考老師提出的問題，小組內進行討論，明白海王星的發現過程充分展示了理論對于實踐的巨大指導作用，海王星的發現和哈雷彗星的“按時回歸”確立了萬有引力定律的地位。 通過閱讀教材內容，讓學生感受萬有引力定律在天文學上的重要應用。
小結 本節從計算天體的質量、發現未知天體等實例，認識了萬有引力理論的成就。可以說，牛頓萬有引力理論的發現和天文觀測手段的改進，極大地促進了天文學的發展，擴展了人類的視野。也為我們今天的天文學發展奠定了堅實的基礎。 整理本節課學習的知識和內容，了解萬有引力定律對于人類探索天文世界的重大意義。 對本節課的知識進行整理回顧，認識萬有引力理論的成就。
板 書 設 計

展開更多......

收起↑