人教版高一物理必修二6.2《太阳与行星间的引力》说课稿

1、“太阳与行星间的引力”各位评委专家，您们好！我说课的题目是高中物理人教版必修2 第6章第2节太阳与行星间的引力。下面，我将从课标和教材分 析、教学目标、重点和难点、教法与学法、教学过程及板书设计六个 方面进行说课。一、课标、教材分析、学情分析课标：课标中对本节没有具体要求，但是本节对前而所学行星的运动和后面学习 万有引力定律起着承上启下的作用，还是要充分重视。教材：在行星运动规律与万有引力定律两节内容之间安排本节内容，是为了 更突出发现万有引力定律的这个科学过程。如果说上一节内容是从运动学角度描 述行星运动的话，那么，本节内容是从动力学角度来研究行星运动的，研究过程 是依据已有规律进行的演绎推

2、理过程。教科书在尊重历史事实的前提下，通过一 些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次 “发现”万有引力的过程，因此体验物理学研究问题的方法就成为主要的教学目 标。学情：在学太阳对行星的引力之前.，学生已经对力、重力、向心力、加速度、 重力加速度、向心加速度等概念有了较好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周 运动等运动规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入 探究和学习万有引力定律的起点能力。所以在推导太阳与行星运动规律时，教师 可以要求学生自主地运用原有已经的知识进行推导，并要求说明每一步推理的理 论依据是什么，教师仅在难点问题上做适当的点拨。

3、二、教学目标知识与技能1、了解关于行星绕太阳运动的不同观点和引力思想形成的历程。2、知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用，知道 行星绕太阳做匀速圆周运动向心力来源；3、知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿定律在推导太阳与行 星间引力时的作用，领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。过程与方法1、追寻得出太阳与行星间引力的科学探究过程，认识科学探究中交流和独 创的意义；2、了解物理学的研窕方法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中 的作用；3、通过思维程序“提出问题一猜想与假设一理论分析一实验观测一验证 结论”培养学生探究思维能力。情感态度与价值观1、领略

4、自然界的奇妙与和谐，蕴涵其中的规律之简洁，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦；2、培育与他人合作的精神，将自己的见解与他人交流的愿望。二 教学重占 难占去山与行星赢勺引）的推导思路和过程；四、教法和学法“引导探究”教学法，引导学生动手参与推导过程，关注学生推导细节并及时交流和反馈，总结推导步骤；教师呈现推导过程要层次分明，突出关键。独立思考、合作交流、小组讨论的方式完成探究的过程，让学生真正体验 科学探究的方法。【教学资源】1、教学课件（PPT文件）2、行星运动数据（excel文件）3、曲线拟合工具（excel软件）4、多媒体教学设备五、教学过程【复

5、习旧课】（引导学生回答，教师及时纠正补充）教师活动：请同学们从运动的描述角度思考，开普勒行星运动定律的物理意 义？（提问）学生活动：教师活动：课件展示开普勒三定律开普勒在1609和1619年发表了行星运动的三个定律，解决了描述行星运动 的问题，但好奇的人们，面向天穹，深情地叩问：是什么力量支配着行星绕着太 阳做如此和谐而有规律的运动呢？（问题的提出引导学生思考：问题L行星在椭圆轨道上运动是否需要力？这个力是什么力提供的？大小跟太阳与行星间的距离有什么关系吗？学生活动：问题2：.行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不知道求出椭圆运动加速 度的运动学公式，我们现在怎么办？把它简化为什么运动呢？学生活

6、动：猜测可以简化为圆周运动。问题3：.既然把行星绕太阳的运动简化 为圆周运动。那么行星绕太阳的运动可进 一步简化为匀速圆周运动吗？为什么？学生活动：.猜测可以简化为匀速圆周运动。教师活动：多媒体展示八大行星的轨道数据：观察八大行星的轨道半长轴与半短轴的区别 并结合开普勒笫二定律的内容得到结论：行星绕太 阳的运动可以看作是匀速圆周运动。（简化模型）教师活动：引导学生总结：行星做曲线运动一必受到力的 作用一把行星绕太阳的运动简化为圆周运动一进行星轨道半长轴 （106km）轨道半短轴 （106km）水星57.956. 7金星108.2108. 1地球149.6149. 5火星227.9226.9木星

7、778. 3777.4土星1427. 01424.8天王星2882.32879. 1海王星4523. 94523. 8一步简化为匀速圆周运动。设计说明：依照已学知识点提出问题，然后让学生个体作答解决问题，同时 不断抛出新的讨论点，引导学生积极参与讨论探究。模型简化也经过先猜测再推 理的过程。新课教学一、人类对行星运动规律原因认识的过程：教师活动：介绍十七世纪前以及伽俐略，开普勒，笛卡儿的观点：17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动；伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动；开普勒：受到了来自太阳的类似于磁力的作用。笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星

8、绕太阳运动。进一步介绍：到牛顿这个时代的时候，科学家们对这个问题有了更进一步的认识，例如胡 克、哈雷等，他们认为行星绕地球运动受到太阳对它的引力，甚至证明了行星轨 道如果为圆形，引力的大小跟太阳距离的二次方成反比，但无法证明在椭圆轨道 下，引力也遵循这个规律。（猜想与假设）牛顿在前人的基础上，证明了如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比, 则行星的轨迹是椭圆，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。过渡：这一节和下一节，我们将追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新“发现” 万有引力定律。由于受到数学知识的限制，我们要对行星绕太阳的运动进行简化， 简化为匀速圆周运动。二、引力的推导：思路：已知运动规

9、律求受力规律（太阳对行星的引力）探究1:教师活动：我这里有太阳系的行星运动的一些数据，现在我们来分析一下这 些数据，寻找加速度与距离之间的关系。EXCEL文件：行星运动数据（周期，太阳与行星距离）下表左部分行星周期周期（秒）与太阳距 离r （百万 千米）与太阳距离 r （米）加速度a水星87. 969 日7600521.657.95. 8E+104.0E-02金星224. 7 日19414080. 0106.21. 1E+111. 1E-02地球365. 256 日31558118.4149. 61. 5E+116. 0E-03火星687日59356800.0227.92. 3E+112. 6

10、E-03木星11. 86 年374016960.0778.07. 8E+112.2E-04土星29. 5 年930312000.01427. 01. 4E+126. 6E-05天王星84年2649024000.02870. 02. 9E+121. 6E-05海王星164. 8 年5182894080.04496. 04. 5E+126. 7E-06首先我们要算出各大行星的加速度。请同学们按分组，每组计算一个行星的 加速度。学生活动：计算行星加速度，并反馈汇总。填入上表右部分。教师活动：现在我们已经得到一组加速度和距离的数据，观察一下，猜测它们之间存在怎样的关系？学生活动：可能是反比关系。教师活

11、动：如何验证我们的猜测是否正确？如果加速度与距离成反比关系，我们做出a-1/r图像，应该是一条直线。我 们验证一下。课堂上当场通过EXCEL软件输入数据产生图象如下图：a与1/r的关系00121111111/r a与1/r的关系引导、指导、提问：经过验证，猜测不正确，那么我们继续猜测，它们之间 存在怎样的关系呢？学生活动：教师活动：学生活动：可能是与r平方成反比关系。教师活动：如果加速度与距离平方成反比关系，我们做出a-1/r'图像，应 该是一条直线。我们再验证一下，通过EXCEL软件输入数据产生图象如下图：a与r平方倒数的关系22 1 点2222- a与r平方倒数的 关系讲述：通过猜

12、测与假设、图象验证、再假设再验证，得出结论等一系列科学 探究过程，我们终于得到了正确的结论：行星的加速度a与行星到太阳的距离r的二次方成反比。进而我们可以推导出引力与距离之间的关系，根据牛顿第二定律尸=也， 即太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比： 厂教师活动：这是太阳对不同行星的引力推导方法的一种，现在我们一起再用 第一,科方去扬（究 设计说明：采用猜测f数据拟合验证f猜测一数据拟合验证一正确结论的科 学研究方法，形式多样，开阔了学生的眼界。较之课本上呆板的公式推导，更能 引学生的兴趣，提高了学生的积极性。在数据拟合的推导部分，教学中完成了 a-1/r,

13、和a-1/必图像的拟合，但课后反思，如果能再做一个a-l/d的图像， 予以比较效果更好。如果教学进度、时间允许，可以让学生描点作图，对学生的 教育应该更深刻，教学效果更佳。探究2:教师活动：太阳与行星间的引力F跟行星到太阳的距离有关，然而它们之间 有什么定量关系呢？关于这个问题我们可以将行星的运动简化行星绕太阳做匀 速圆周运动。那么太阳对行星的引力，就等于行星做匀速圆周运动的向心力。如 果设行星的质量为m,速度为v,运行周期为T,行星到太阳的距离为r,则行星 绕太阳做匀速圆周运动的向心力可以怎样表示？学生活动：向心力可以表示为 F = m =m2r = m - r rT-教师活动：在天文观测中

14、我们应该用哪个方程来探究向心力呢？学生活动：天文观测中难以直接得到行星运动的速度v,但可以得到行星公转的周期T,因此应该用尸=?号一来表示向心力。T2教师活动：能不能根据尸=?*得到Fsr的结论？学生活动：不同行星的公转周期是不同的，所以不能说后才。教师活动：而且要寻找F跟，的关系，那么表达式中就不应该出现周期T, 所以要设法消去上式中的T,应该怎么消呢？学生活动：可以把开普勒第三定律变形为（二K,代入上式得到：F二412K7或尸刃4厂厂教师活动：我们注意到K是一个与行星无关，而仅与太阳有关的常数，这表 明太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方 成反比。教师活动：

15、但是，如果中心天体的质量发生变化，引力F变不变呢？用叠加的观点分析此问题，可以得出：F将变化，且M增大，F也增大；反 之亦然。很显然，F还应与中心天体的质量M有关，它们之间有什么关系呢？怎 样研究F与M的关系呢？（思考1分钟）思路分析：刚才我们选择行星为研究对象，研究的结果中并没有出现太阳质 量M。下面我们不妨尝试以太阳为研究对象，看看行星对太阳的引力什么特征?对于太阳对行星的引力，太阳是施力物，而根据牛顿第三定律，太阳也要受 到行星大小相等，方向相反的引力作用，对于这个引力，太阳乂是受力物。对称 性是许多物理规律的一个重要特性。如果太阳与行星，行星与卫星间的引力是同 种性质的力，那么行星对太

16、阳的引力是不是也应该与太阳的质量成正比呢？如果 这个猜想是正确的，那么行星对太阳的引力乂可以表示成什么呢？学生活动：（讨论、推导、交流）尸s二（M为太阳质量，K是与行星有关的常数）厂教师活动：很好，太阳对行星的引力和行星对太阳的引力有什么关系？你能 结合、式得到什么关系？学生活动：，这两个力是作用力与反作用力的关系，根据牛顿第三定律 可 知： F = F,由 得：Km = K'M => =M m教师活动：如果把这个结论进一步拓展，你还能得到什么结论？学生活动：应该还可以得到：7 = = M m教师活动：看到这样的式子，你是不是有些兴奋？是不是能发现些什么？学生活动：我觉得从二=&

17、#163;="应该可以得到比值人应该是个常数。 M m mnm教师活动：这个想法很大胆，但是从'=名="可以下结论认为人是常 M m mnm数吗？你的结论还只能是个猜想或假设，当然这个想法非常具有建设性。不过我 们还应该进行验证。K K， b如果这个猜想成立，即。= d = " = C （C是一个常数），那么式 M m mn中的K和乂可以怎样表示？如果再把它们代回到©式，你乂能有什么发现？学生活动：，可以得到：F = F,2C也 厂教师活动：注意到4/C是个常数，可以用令G = 4/c,这个结论也可以写 成：F = G 方向：太阳与行星间引力的方

18、向沿着二者的连线。厂适用范围：太阳与行星间的引力教师活动：上面，我们用自己的手和脑，得到了太阳与行星间的引力公式。 我们今天得到的结论是万有引力定律么？讲述：通过演绎推理得到的结论，推广到一般意义上的规律，在科学上是十 分严谨的事情，需要经过实践和实验的检验。F工上设计说明：书本上根据太阳对不同行星的引力 ”/，行星对太阳的引力尸oc"f r M"】0c广，推导太阳与行星间的引力为0cL过于牵强附会，不符合学科的认 知规律，学生不易接受，学生感到很茫然，而用该方法思路过程很严密，学生容易 掌握。【作业设计】推导太阳与行星间的引力；六、板书设计太阳与行星间的引力1 as 探究1、行星饶太阳运动向心加速度为 厂，根据牛顿第二定律/= 口,尸0c '太阳对不同行星的引力：0c/v2 广 42/nr= _= in F =探究2 (1)太阳对行星的引力大小：向 结论：F二张A门或Fs4 (1)r厂(2)行星对太阳的引力结