人教版物理高中必修二　62　太阳与行星间的引力　教案

1、太阳与行星间的引力教案一、教学目标（一）知识与技能1、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、在开普勒行星运动定律、匀速圆周运动知识和牛顿运动定律的基础上，推导得到太阳与行星间的引力，促进学生对此规律有初步理解。3、了解牛顿得到太阳与行星间的引力与其它学科之间的联系。（二）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、了解物理学的研究方法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。（三）情感态度与价值观1、领略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、。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，和勇于修正错误的科学精神。二、教学重点太阳与行星间引力的推导。三、教学难点据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳和行星之间的引力公式，记住推导出的引力公式四、课时安排1课时五、教学准备多媒体课件、粉笔、图片。六、教学过程新课导入： 目前已知太阳系中有8颗大行星(如下图所示).它们通常被分为两组:内层行星(水星、金星、地球、火星)和外层行星(木星、土星、天王星、海王星),内层行星体积较小,主要由岩石和铁组成;外层行星体积要大得多,主要由氢、氦、冰物质组成. 哥白尼说:“太阳坐在它的皇位上，管理着围绕着它的一切星球.” 那么是什么原因

3、使行星绕太阳运动呢?伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释.然而,只有牛顿才给出了正确的解释新课讲解：一、太阳对行星的引力1.猜想与模型简化 师生互动:教师提出问题,引导学生共同解决,为推导太阳对行星的引力作好准备. 由力和运动的关系知:已知力的作用规律可推测物体的运动规律;若已知物体的运动规律,也可以推测力的作用规律.问题1: 今天探究太阳与行星间的引力属于哪种情况?问题2：行星绕太阳运动的规律是怎样的?问题3:前面我们学习了两种曲线运动,是哪两种,如何处理?问题4：若要解决椭圆轨道的运动,根据现在的知识水平,可作如何简化?学生交流讨论后回答：明确:1、属于已知运动求力的情况.

4、2、由开普勒行星运动定律,行星绕太阳运动轨道是椭圆,相等的时间内半径扫过的面积相等,且满足=k。3、平抛运动、圆周运动.平抛运动可分解为两个方向上的直线运动,圆周运动可分解为沿半径方向和沿切线方向上的运动。4、简化成圆周运动。问题1:根据开普勒行星运动第一、第二定律,在行星轨道为圆的简化模型下,行星做何种运动?问题2:做匀速圆周运动的物体必定得有力提供向心力,行星的运动是由什么力提供的向心力?问题3:向心力公式有多个,如、m2r,我们选择哪个公式推导出太阳对行星的引力?问题4:不同行星的公转周期T是不同的,F跟r关系式中不应出现周期T,我们可运用什么知识把T消去?师生交流讨论或大胆猜测。明确:

5、1、既然把椭圆轨道简化为圆形轨道,由第二定律:行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积,可知:行星做匀速圆周运动.2、猜想:太阳对行星的引力,并且此引力等于行星做圆周运动所需要的向心力。3、选择,因为在日常生活中,行星绕太阳运动的线速度v、角速度不易观测,但周期T比较容易观测出来。4、由开普勒第三定律可知,=k,并且k是由中心天体的质量决定的。因此可对此式变形为T2=。 根据对上述问题的探究,让学生分组交流合作,推导出太阳对行星的吸引力的表达式。设行星的质量为m,行星到太阳的距离为r,公转周期为T,根据牛顿第二定律可得太阳对行星的引力为：F= (1)由开普勒第三定律=k可得T2= (2)由

6、（1）（2）得：F=即F= (3)（3）式表明：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.点评：通过对上述问题探究,使学生了解物理问题的一般处理方法:抓住主要矛盾,忽略次要因素,大胆进行科学猜想,体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。二、行星对太阳的引力1、牛顿第三定律的内容是什么?2、根据牛顿第三定律,行星对太阳的引力满足什么样的关系?学生思考、归纳、代表发言。明确：1、两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反,作用在同一条直线上。2、根据牛顿第三定律和太阳对行星的引力满足的关系可知:行星对太阳的引力F大小应该与太阳质量M成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比，也就是F。三、太阳与行星间的引力内容：1、利用太阳对行星的作用力和行星对太阳的作用力的关系,猜想太阳与行星间作用力与M、m、r的关系。2、写出太阳与行星间引力的表达式。探究：1、通过此两个问题锻炼学生的逻辑思维能力。2、引入比例常数G,可得：F=对公式的说明：（1）公式表明，太阳与行星间的引力大小，与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比。(2)式中G是比例系数,与太阳、行星都没有关系。(3)太