高中體育理論教案

高一物理下冊(cè)《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)反思。

高一物理下冊(cè)《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)反思

本節(jié)課要求學(xué)生體會(huì)萬(wàn)有引力定律接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，理解萬(wàn)有引力理論的巨大作用和價(jià)值。因此，在授課過(guò)程中要重點(diǎn)突出“應(yīng)用+檢驗(yàn)”性的內(nèi)容，著中講清應(yīng)用思路。應(yīng)用萬(wàn)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(wàn)有引力充當(dāng)向心力，進(jìn)而列方程求解.。

我們?cè)凇胺Q量地球質(zhì)量”時(shí)，課本從地面上物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的引力入手，得到地球的質(zhì)量，其中g(shù)、R在卡文迪許實(shí)驗(yàn)之前已經(jīng)知道，只要知道G就意味著“測(cè)出了地球的質(zhì)量”。我在處理這塊內(nèi)容時(shí)，先讓學(xué)生閱讀“科學(xué)真是迷人”這部分，然后問(wèn)學(xué)生：我們現(xiàn)在能不能利用已有知識(shí)稱量地球的質(zhì)量？學(xué)生異口同聲的喊“能”。我追問(wèn)：我們能應(yīng)用什么辦法稱量地球的質(zhì)量？學(xué)生說(shuō)應(yīng)用萬(wàn)有引力等于地球表面的重力。我繼續(xù)問(wèn)：萬(wàn)有引力和重力是是一回事嗎？這時(shí)候只有個(gè)別學(xué)生說(shuō)話，一大部分學(xué)生已經(jīng)沒(méi)有底氣回答，我就給學(xué)生解釋，重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，另一個(gè)分力充當(dāng)了物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力。如果在不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響時(shí)，我們就可以應(yīng)用，得到地球的質(zhì)量；也就是說(shuō)，只要我們測(cè)量出地球表面的重力加速度，知道地球半徑，和引力常量就可以計(jì)算出地球的質(zhì)量。而且還要指出這只是一種近似算法，但是在某種程度上，科學(xué)就是一種近似，一種舍棄次要因素，緊緊抓住主要因素的近似，正是有了這種近似，才有了真正意義上的科學(xué)。其實(shí)，做人做事也一樣，要學(xué)會(huì)取，更要學(xué)會(huì)舍。【W(wǎng)wW.WeI890.cOm 唯美句子】

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萬(wàn)有引力理論的成就

【教學(xué)設(shè)計(jì)】

6.4萬(wàn)有引力理論的成就
一、教材分析
本節(jié)教學(xué)要求學(xué)生體會(huì)萬(wàn)有引力定律經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了很大的成功；理解萬(wàn)有引力理論的巨大作用和價(jià)值。通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生深刻體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用，激起學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)熱愛(ài)科學(xué)的情感。
二、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1、了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。
2、會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。
3、理解并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路和方法。
（二）過(guò)程與方法
1、通過(guò)萬(wàn)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(wàn)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(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn)
三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1、行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的。
2、會(huì)用已知條件求中心天體的質(zhì)量。
3、根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。
四、學(xué)情分析
萬(wàn)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(lái)；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(lái)學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。
五、教學(xué)方法
討論、談話、練習(xí)、多媒體課件輔助
六、課前準(zhǔn)備
1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)萬(wàn)有引力理論的成就
2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案。
七、課時(shí)安排：1課時(shí)
八、教學(xué)過(guò)程
一、“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(wèn)題
1、推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，說(shuō)明卡文迪許為什么能把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱量地球的重量”？
【例題1】設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。
kg
二、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(wèn)題1、應(yīng)用萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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)：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(wèn)題。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(wàn)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ω，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=ω2r（3）a心=4π2r/T2
4.應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程——萬(wàn)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：G①
（2）F引=G=F心=ma心=mω2r即：G=mω2r②
（3）F引=G=F心=ma心=m即：G=m③
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=ω2r3/G.（3）M=4π2r3/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ω，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.
從上面的學(xué)習(xí)可知，在應(yīng)用萬(wàn)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(cè)量。
【例題2】把地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，平均半徑為1.5×1011m，已知引力常量為：G=6.67×10-11Nm2/kg2，則可估算出太陽(yáng)的質(zhì)量大約是多少千克?（結(jié)果取一位有效數(shù)字）
分析：題干給出了軌道的半徑，雖然沒(méi)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(yáng)一周為365天。
故：T=365×24×3600s=3.15×107s
由萬(wàn)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=2×1030kg
教師活動(dòng)：求解過(guò)程，點(diǎn)評(píng)。
三、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(wèn)題
1、應(yīng)用萬(wàn)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(wàn)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(wàn)有引力定律還可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)未知的天體。
2、海王星、冥王星就是應(yīng)用萬(wàn)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(wàn)有引力定律來(lái)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(jiàn)解。
人們?cè)陂L(zhǎng)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(wàn)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(wàn)有引力定律，結(jié)合對(duì)天王星的觀測(cè)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(wàn)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(lái)計(jì)算天體的質(zhì)量，同時(shí)還可以來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體.
【例題3】
【例題4】
【例題5】
四、當(dāng)堂檢測(cè)

九、板書(shū)設(shè)計(jì)
6.4萬(wàn)有引力理論的成就
一、科學(xué)真是迷人----【例題1】
二、計(jì)算天體的質(zhì)量----【例題2】
三、發(fā)現(xiàn)未知天體

十、教學(xué)反思
本節(jié)要向?qū)W生澄清的一個(gè)問(wèn)題是：天王星是太陽(yáng)向外的第七顆行星，亮度是肉眼可見(jiàn)的，但由于較為黯淡而不易被觀測(cè)者發(fā)現(xiàn)。威廉赫歇耳爵士在1781年3月13日宣布他的發(fā)現(xiàn)，這也是第一顆使用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的行星。由于天王星的運(yùn)動(dòng)有某些不規(guī)則性，使得人們懷疑，在天王星之外還有一顆未知行星，英國(guó)的亞斯和法國(guó)的勒維列計(jì)算了這顆新星即將出現(xiàn)的時(shí)間和地點(diǎn)，德國(guó)科學(xué)家伽勒觀測(cè)到了它，從而導(dǎo)致了海王星的發(fā)現(xiàn)。
十一、學(xué)案設(shè)計(jì)(見(jiàn)下頁(yè))

《萬(wàn)有引力理論的成就》學(xué)案

《萬(wàn)有引力理論的成就》學(xué)案

一、內(nèi)容人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(shū)物理必修2第六章第4節(jié)《萬(wàn)有引力理論的成就》
二、教學(xué)分析
1.教材分析
本節(jié)課是《萬(wàn)有引力定律》之后的一節(jié)，內(nèi)容是萬(wàn)有引力在天文學(xué)上的應(yīng)用。教材主要安排了“科學(xué)真是迷人”、“計(jì)算天體質(zhì)量”和“發(fā)現(xiàn)未知天體”三個(gè)標(biāo)題性內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)這一節(jié)課的學(xué)習(xí)，一方面對(duì)萬(wàn)有引力的應(yīng)用有所熟悉，另一方面通過(guò)卡文迪許“稱量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，并借此對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感、態(tài)度、價(jià)值觀的學(xué)習(xí)。
2．教學(xué)過(guò)程概述
本節(jié)課從宇宙中具有共同特點(diǎn)的幾幅圖片入手，對(duì)萬(wàn)有引力提供天體圓周運(yùn)動(dòng)的向心力進(jìn)行了復(fù)習(xí)引入萬(wàn)有引力在天體運(yùn)動(dòng)中有什么應(yīng)用呢？接下來(lái)，通過(guò)“假設(shè)你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船……發(fā)現(xiàn)前方未知天體”，圍繞“你有什么辦法可以測(cè)出該天體的質(zhì)量嗎”全面展開(kāi)教學(xué)。密度的計(jì)算以及海王星的發(fā)現(xiàn)自然過(guò)渡和涉及。在教材的處理上，既立足于教材，但不被教科書(shū)所限制，除了介紹教科書(shū)中重要的基本內(nèi)容外，關(guān)注科技新進(jìn)展和我國(guó)天文觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，時(shí)代氣息濃厚，反映課改精神，著力于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
三、教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能
（1）通過(guò)“計(jì)算天體質(zhì)量”的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)估算中數(shù)據(jù)的近似處理辦法，學(xué)會(huì)運(yùn)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量；
（2）通過(guò)“發(fā)現(xiàn)未知天體”，“成功預(yù)測(cè)彗星的回歸”等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。
2.過(guò)程與方法
運(yùn)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量，體驗(yàn)運(yùn)用萬(wàn)有引力解決問(wèn)題的基本思路和方法。
3.情感、態(tài)度、價(jià)值觀
（1）通過(guò)“發(fā)現(xiàn)未知天體”、“成功預(yù)測(cè)彗星的回歸”的學(xué)習(xí)，體會(huì)科學(xué)定律在人類探索未知世界的作用；
（2）通過(guò)了解我國(guó)天文觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，養(yǎng)成熱愛(ài)科學(xué)的情感。
四、教學(xué)重點(diǎn)
1.中心天體質(zhì)量的計(jì)算；
2.“稱量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)物理學(xué)史的教學(xué)。
五、教學(xué)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、PPT課件等多媒體教學(xué)設(shè)備
六、教學(xué)過(guò)程
（一）、圖片欣賞復(fù)習(xí)引入
通過(guò)幾張宇宙圖片的欣賞，學(xué)生體驗(yàn)宇宙中螺旋的共同特點(diǎn)，萬(wàn)有引力提供向心力是天體都遵循的規(guī)律。那么，萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中還有哪些具體的應(yīng)用呢？讓我們一起進(jìn)入本章《萬(wàn)有引力理論的成就》的學(xué)習(xí)。
（二）、創(chuàng)設(shè)情境解決中心問(wèn)題
情境創(chuàng)設(shè)：假如你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船航行在宇宙深處，突然，前方一美麗的天體出現(xiàn)在你的面前。你先關(guān)閉了宇宙的發(fā)動(dòng)機(jī)，然后飛船剛好繞美麗天體做了完美的圓周運(yùn)動(dòng)，繞行一周后，飛船就平穩(wěn)的降落在了星球上。
合作討論：你有什么辦法可以測(cè)得這一神秘天體的質(zhì)量嗎？
（學(xué)生通過(guò)小組探究，教師巡回指導(dǎo)，形成自己本組的意見(jiàn)，由小組選出的代表來(lái)向全班展示自己思考的結(jié)果。）
小組代表講解展示：
思路一：測(cè)出宇宙飛船繞行一周的時(shí)間和軌道半徑，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)即：
從而得出星球（中心天體）的質(zhì)量
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)思路二：根據(jù)宇航員降落在星球表面上后，重力近似等于萬(wàn)有引力，
即：得出
在思路二完成之后，緊接著問(wèn)題：如何測(cè)得星球表面的重力加速度g呢？
（學(xué)生討論回答，現(xiàn)場(chǎng)教師展示借助小球的自由落體運(yùn)動(dòng)，通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)“傳感器”現(xiàn)場(chǎng)完成重力加速度的測(cè)量。）
設(shè)計(jì)說(shuō)明：1.通過(guò)“學(xué)生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，圍繞”如何測(cè)得星球的質(zhì)量？”這一中心問(wèn)題展開(kāi)學(xué)生的討論活動(dòng)，在讓學(xué)生覺(jué)得有趣味的同時(shí)，通過(guò)小組討論、合作學(xué)習(xí)來(lái)促使學(xué)生創(chuàng)造性的思考、解決本節(jié)課的中心問(wèn)題。2.多媒體和現(xiàn)代測(cè)量方法——傳感器讓學(xué)生感受技術(shù)帶來(lái)的便捷。
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)（三）、物理學(xué)史展現(xiàn)人文魅力
啟示：一旦測(cè)出了引力常量G，那么就可以利用公式得到地球的質(zhì)量了。
1798年，卡文迪許通過(guò)自己設(shè)計(jì)的扭秤實(shí)驗(yàn)，成功得到了引力常量的值。因此卡文迪許把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱量地球的重量”，是不無(wú)道理的。
而正是這段故事，讓一個(gè)外行人、著名文學(xué)家馬克·吐溫滿懷激情的說(shuō)：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多的收獲！”
(四)、課堂延伸——如何得到這一天體的密度？
設(shè)計(jì)說(shuō)明：在這一問(wèn)題中，老師提示了球體的體積公式，然后就把時(shí)間交給學(xué)生了。學(xué)生進(jìn)行了積極的演算，可得到的答案有兩種，一種是帶有半徑的，而另一種則是把半徑約分掉的高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)?！盀槭裁窗霃娇梢约s掉呢？”這一問(wèn)題又再一次促進(jìn)了學(xué)生的思考。而這也保證了課堂的開(kāi)放性。
(五)、發(fā)現(xiàn)未知天體
視頻：“海王星的發(fā)現(xiàn)”，——展現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的足跡，注重學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和情感。
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、物理學(xué)家馮勞厄說(shuō)：“沒(méi)有任何東西像牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力的樹(shù)立起人們對(duì)年輕物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門自然科學(xué)成了巨大的精神王國(guó)……”
(六)、課堂小結(jié)與反饋簡(jiǎn)單回顧本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容
七、板書(shū)設(shè)計(jì)：第4節(jié)《萬(wàn)有引力理論的成就》
一、高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)圖片欣賞，引入新課
二、測(cè)中心天體的質(zhì)量1.
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)2.
三、卡文迪許——人文魅力
四、應(yīng)用1.測(cè)天體密度
2.發(fā)現(xiàn)未知天體
八、教學(xué)反思：
本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)上創(chuàng)造性的使用教材，通過(guò)“學(xué)生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在極大的趣味中完成了本節(jié)中心內(nèi)容的教學(xué)。學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程脈絡(luò)清晰。物理學(xué)家的人文魅力學(xué)生也有一定的感知。

萬(wàn)有引力理論

作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者，在教學(xué)時(shí)能夠胸有成竹，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是每個(gè)高中教師都不可缺少的。教案可以讓講的知識(shí)能夠輕松被學(xué)生吸收，幫助授課經(jīng)驗(yàn)少的高中教師教學(xué)。你知道如何去寫(xiě)好一份優(yōu)秀的高中教案呢？以下是小編為大家收集的“萬(wàn)有引力理論”歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

總課題萬(wàn)有引力與航天總課時(shí)第14課時(shí)
課題萬(wàn)有引力理論的成就課型新授課
教
學(xué)
目
標(biāo)知識(shí)與技能
1、了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用
2、會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度
3、掌握綜合運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)分析具體問(wèn)題的方法
過(guò)程與方法
通過(guò)求解太陽(yáng).地球的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的運(yùn)用能力
情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)介紹用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)未知天體的過(guò)程，使學(xué)生懂得理論來(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辨證唯物主義觀點(diǎn)
教學(xué)
重點(diǎn)1、行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)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。
學(xué)法
指導(dǎo)自主閱讀、合作探究、精講精練、
教學(xué)
準(zhǔn)備
教學(xué)
設(shè)想知識(shí)回顧→合作探究→突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)→典型例題分析→鞏固知識(shí)→達(dá)標(biāo)提升
教學(xué)過(guò)程
師生互動(dòng)補(bǔ)充內(nèi)容或錯(cuò)題訂正
任務(wù)一知識(shí)回顧

1、請(qǐng)同學(xué)們回顧前面所學(xué)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，然后寫(xiě)出向心加速度的三種表達(dá)形式？

2、上節(jié)我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)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(wàn)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(cè)定有何重要意義？

任務(wù)二合作探究
（認(rèn)真閱讀教材，回答下列問(wèn)題）
一、“科學(xué)真實(shí)迷人”
引導(dǎo)：求天體質(zhì)量的方法一：是根據(jù)重力加速度求天體質(zhì)量,即引力=重力mg=GMm/R2
1、推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，說(shuō)明卡文迪許為什么能把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)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=6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。（寫(xiě)出解題過(guò)程。）

二、計(jì)算天體的質(zhì)量
（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(wèn)題）
引導(dǎo)：求天體質(zhì)量的方法二：是根據(jù)天體的圓周運(yùn)動(dòng),即其向心力由萬(wàn)有引力提供,
1、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解中心天體質(zhì)量的基本思路是什么?

2、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?

3、應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程——萬(wàn)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)?

4、應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量?為什么？

例題：把地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)看做是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，平均半徑為1.5×1011m，已知引力常量為：G=6.67×10-11Nm2/kg2，則可估算出太陽(yáng)的質(zhì)量大約是多少千克?（結(jié)果取一位有效數(shù)字，寫(xiě)出規(guī)范解答過(guò)程）

三、發(fā)現(xiàn)未知天體
(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(wèn)題)
1、應(yīng)用萬(wàn)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(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些行星？

3、怎樣應(yīng)用萬(wàn)有引力定律來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體的?發(fā)表你的看法。（交流討論）

任務(wù)三達(dá)標(biāo)提升
1．地球公轉(zhuǎn)的軌道半徑是R1，周期是T1，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是R2，周期是T2，則太陽(yáng)質(zhì)量與地球質(zhì)量之比是()
A．B．C．D．
2．把太陽(yáng)系各行星的軌跡近似的看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星，寫(xiě)列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）
A．周期越小B．線速度越小C．角速度越小D．加速度越小
3．一顆小行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是地球公轉(zhuǎn)半徑的4倍，則這顆小行星運(yùn)轉(zhuǎn)的周期是（）
A．4年B．6年C．8年8/9年
4.下面說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）
A．海王星是人們依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的
B．天王星是人們依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的
C．天王星的運(yùn)動(dòng)軌道偏離根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的軌道，其原因是由于天王星受到軌道外面其他行星的引力作用
D．冥王星是人們依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的
5、（多項(xiàng)選擇）利用下列哪組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球的質(zhì)量（已知引力常量G）（）
A.已知地球的半徑R和地面的重力加速度g
B.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和線速度v
C.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和周期T
D.以上說(shuō)法都不正確
6、設(shè)地球表面重力加速度為g0，物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g，則g/g0為()
Ａ．1Ｂ．1/9Ｃ．1/4Ｄ．1/16
7．假設(shè)火星和地球都是球體，火星質(zhì)量M火和地球質(zhì)量M地之比為M火/M地＝p，火星半徑R火和地球半徑R地之比為R火/R地＝q，那么火星表面處的重力加速度g火和地球表面處的重力加速度g地之比g火/g地等于()
A．p/q2B．pq2C．p/qD．pq
8．通過(guò)天文觀測(cè)到某行星的一個(gè)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為T，軌道半徑為r，若把衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試求出該行星的質(zhì)量．

高考物理備考復(fù)習(xí)萬(wàn)有引力理論的成就教案

§7.2萬(wàn)有引力理論的成就
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1．了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用
2．會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量和密度
3．掌握綜合運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)分析具體問(wèn)題的方法
能力目標(biāo)
通過(guò)求解太陽(yáng).地球的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的運(yùn)用能力
德育目標(biāo)
通過(guò)介紹用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)未知天體的過(guò)程，使學(xué)生懂得理論來(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辨證唯物主義觀點(diǎn)
【自主學(xué)習(xí)】
一.天體質(zhì)量的估算
對(duì)一個(gè)物體的物理特性進(jìn)行測(cè)量的方法主要有兩種：直接測(cè)量和間接測(cè)量。而直接測(cè)量往往很困難，無(wú)法測(cè)出結(jié)果，所以間接測(cè)量就成為一種非常有用的方法，但間接測(cè)量需要科學(xué)的方法和科學(xué)理論作為依據(jù)。
求天體質(zhì)量的方法主要有兩種:一種方法是根據(jù)重力加速度求天體質(zhì)量,即引力=重力mg=GMm/R2;另一種方法是根據(jù)天體的圓周運(yùn)動(dòng),即其向心力由萬(wàn)有引力提供,
1．某行星的一顆小衛(wèi)星在半徑為r的圓軌道上繞行星運(yùn)行，運(yùn)行的周期是T。已知引力常量為G，這個(gè)行星的質(zhì)量M=＿＿
2.已知地球表面的重力加速度為g,引力常量為G,地球半徑為R,則地球質(zhì)量M=＿＿
二.發(fā)現(xiàn)未知天體
關(guān)于萬(wàn)有引力定律應(yīng)用于天文學(xué)研究上的事實(shí),下列說(shuō)法中正確的是()
A.天王星.海王星和冥王星都是運(yùn)用萬(wàn)有引力定律,經(jīng)過(guò)大量計(jì)算以后發(fā)現(xiàn)的
B.在18世紀(jì)已發(fā)現(xiàn)的7個(gè)行星中，人們發(fā)現(xiàn)第七個(gè)行星天王星的運(yùn)動(dòng)軌道總是根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的理論軌道有較大的偏差,于是有人推測(cè)在天王星軌道外還有一個(gè)行星,是它的存在引起上述偏差.
C.海王星是運(yùn)用萬(wàn)有引力定律,經(jīng)過(guò)大量計(jì)算以后發(fā)現(xiàn)的
D.冥王星是英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)的勒維列運(yùn)用萬(wàn)有引力定律,經(jīng)過(guò)大量計(jì)算以后發(fā)現(xiàn)的
【典型例題】
解決天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路
很多天體運(yùn)動(dòng)都可以近似地看成圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由萬(wàn)有引力提供
[例1]已知太陽(yáng)光從太陽(yáng)射到地球需時(shí)間500s,地球公轉(zhuǎn)軌道可近似看成圓軌道,地球半徑為6400km,試計(jì)算太陽(yáng)質(zhì)量M與地球質(zhì)量m之比?

跟蹤練習(xí)所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)其軌道半徑的立方和運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方的比值即r3/T2=k,那么k的大小決定于()
A.只與行星質(zhì)量有關(guān)B.只與恒星質(zhì)量有關(guān)
C.與行星及恒星的質(zhì)量都有關(guān)D.與恒星質(zhì)量及行星的速率有關(guān)
地球表面物體的重力近似等于物體受到地球的引力
[例2]某物體在地面上受到的重力為160N,將它放置在衛(wèi)星中,在衛(wèi)星以a=1/2g隨火箭向上加速度上升的過(guò)程中,當(dāng)物體與衛(wèi)星中的支持物的相互擠壓力為90N時(shí),求此時(shí)衛(wèi)星距地球表面有多遠(yuǎn)?（地球半徑R=6.4×103km,g=10m/s2）

估算天體的密度
［例3］一艘宇宙飛船飛近某一個(gè)不知名的行星,并進(jìn)入靠近該行星表面的圓形軌道,宇航員進(jìn)行預(yù)定的考察工作,宇航員能不能僅用一只表通過(guò)測(cè)定時(shí)間來(lái)測(cè)定該行星的密度?說(shuō)明理由及推導(dǎo)過(guò)程.

雙星問(wèn)題
［例4］兩個(gè)星球組成雙星,它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)有引力作用下,繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng),現(xiàn)測(cè)得兩星中心距離為R,其運(yùn)動(dòng)周期為T,求兩星的總質(zhì)量?

答案自主學(xué)習(xí)1M=4π2r3/GT22M=gR2/GBC
例13×105B例21.92×km例3ρ=3π/GT2例44π2r3/GT2
【能力訓(xùn)練】
一、選擇題
1．設(shè)在地球上和在x天體上，以相同的初速度豎直上拋一物體，物體上升的最大高度比為K(均不計(jì)阻力)，且已知地球和x天體的半徑比也為K，則地球質(zhì)量與x天體的質(zhì)量比為()
A．1B．KC．K2D．1/K
2．(1988年全國(guó)高考)設(shè)地球表面重力加速度為g0，物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g，則g/g0為()
Ａ．1Ｂ．1/9Ｃ．1/4Ｄ．1/16
3．對(duì)于萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F＝，下列說(shuō)法正確的是()
Ａ．公式中G為引力常數(shù)，是人為規(guī)定的
Ｂ．r趨近于零時(shí)，萬(wàn)有引力趨于無(wú)窮大
Ｃ．m1、m2之間的萬(wàn)有引力總是大小相等，與m1、m2的質(zhì)量是否相等無(wú)關(guān)
Ｄ．m1、m2之間的萬(wàn)有引力總是大小相等方向相反，是一對(duì)平衡力
4．地球的半徑為R，地球表面處物體所受的重力為mg，近似等于物體所受的萬(wàn)有引力．關(guān)于物體在下列位置所受萬(wàn)有引力大小的說(shuō)法中，正確的是()
Ａ．離地面高度R處為4mgＢ．離地面高度R處為mg/2
Ｃ．離地面高度－3R處為mg/3Ｄ．離地心R/2處為4mg
5．物體在月球表面的重力加速度是在地球表面的重力加速度的1/6，這說(shuō)明了()
A．地球的半徑是月球半徑的6倍B．地球的質(zhì)量是月球質(zhì)量的6倍
C．月球吸引地球的力是地球吸引月球的力的1/6
D．物體在月球表面的重力是其在地球表面的重力的1/6
6．關(guān)于天體的運(yùn)動(dòng)，下列敘述正確的是()
A．地球是靜止的，是宇宙的中心B．太陽(yáng)是宇宙的中心
C．地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D．九大行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，其軌道是橢圓
7．太陽(yáng)表面半徑為R’，平均密度為ρ′，地球表面半徑和平均密度分別為R和ρ，地球表面附近的重力加速度為g0，則太陽(yáng)表面附近的重力加速度g′()
A．B．g0C．g0D．g0
8．假設(shè)火星和地球都是球體，火星質(zhì)量M火和地球質(zhì)量M地之比為M火/M地＝p，火星半徑R火和地球半徑R地之比為R火/R地＝q，那么火星表面處的重力加速度g火和地球表面處的重力加速度g地之比g火/g地等于()
A．p/q2B．pq2C．p/qD．pq
二、非選擇題
9．已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，萬(wàn)有引力恒量為G，用以上各量表示地球質(zhì)量M＝________．
10．已知地球半徑約為6.4×106m，又知月球繞地球的運(yùn)動(dòng)可近似看做圓周運(yùn)動(dòng)，則可估算出月球到地心的距離為_(kāi)_______m．(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
11．火星的半徑是地球半徑的一半，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9，那么地球表面質(zhì)量為50kg的物體受到地球的吸引力約是火星表面同質(zhì)量的物體受到火星吸引力的______倍．
12．假如地球自轉(zhuǎn)速度達(dá)到使赤道上的物體“飄”起來(lái)(即完全失重)，那么地球上一天等于多少小時(shí)？(地球半徑取6.4×106m)
13．飛船以a＝g/2的加速度勻加速上升，由于超重現(xiàn)象，用彈簧秤測(cè)得質(zhì)量為10kg的物體重量為75N．由此可知，飛船所處位置距地面高度為多大？(地球半徑為6400km，g＝10m/s2)
14．兩顆靠得很近的恒星，必須各以一定的速率繞它們連線上某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，才不至于由于萬(wàn)有引力的作用而將它們吸引到一起．已知這兩顆恒星的質(zhì)量為m1、m2，相距L，求這兩顆恒星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期．
【學(xué)后反思】
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參考答案
一、選擇題
1．解析：mg＝G，g＝GH＝，g＝
兩式聯(lián)立求解得：M∶M′＝K∶1
答案：B
2．解析：本題考查萬(wàn)有引力定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用．地球表面處的重力加速度和在離地心高4R處的加速度均由地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力產(chǎn)生，所以有
F＝G＝mg，
答案：D
3．C
4解析：F＝mg＝G，F(xiàn)′＝mg′＝G，F(xiàn)′＝F＝mg．故C選項(xiàng)正確．
答案：C
5．D
6．D
7．解析：mg0＝G，g0＝G＝GR3/R2，g0＝GR．同理可得g′＝G′R′．故g′＝g0，則C選項(xiàng)正確．
答案：C
8．解析：由G＝mg，得g＝
所以，＝()2＝P/q2
答案：A
二、非選擇題
9．解析：地球表面上物體重力等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，即mg＝G
所以M＝
答案：
10．解析：地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力提供月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)所需的向心力，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期為27天，即
G＝mr①
T＝27×24×3600s
G＝m′g②
由①、②兩式可得
r＝＝＝4×108m
答案：4×108
11．解析：物體受地球的吸引力為
F＝G①
物體受火星的吸引力為
F′＝G②
兩式相除得
答案：
12．解析：由萬(wàn)有引力提供向心力，則
G＝mg＝m2R＝mR
所以T＝2＝2
＝2s
＝16×102s＝h＝1.396h＝1.4h
答案：1.4h
13．解析：該題應(yīng)用第二定律和萬(wàn)有引力的知識(shí)來(lái)求解，設(shè)物體所在位置高度為h，重力加速度為g′，物體在地球表面重力加速度為g，則
F-mg′＝ma①
g′＝G②
g＝G③
由①式得：
g′＝-a＝-＝
由②、③得：
所以h＝R＝6400km．
答案：6400km
14．解析：由萬(wàn)有引力定律和向心力公式來(lái)求即可．m1、m2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為R1、R2，它們的向心力是由它們之間的萬(wàn)有引力提供，所以
G＝m1R1①
G＝m2R2②
R1+R2＝L③
由①②③得：
，得：R1＝L
代入①式
T2＝
所以：T＝2答案：2