高中物理人教版第六章万有引力与航天万有引力定律 省获奖

第六章万有引力与航天第3节万有引力定律教学设计设计思想本节在本章中处于承上启下的核心地位，主要内容是让学生体会发现万有引力定律的思路，通过自己推导建立万有引力定律。通过演示实验和动画建立联系使学生能够形成清晰的物理情境，建立正确的物理模型。万有引力定律是人类第一次找到了一种宇宙间普遍存在的相互作用规律，它的建立使得人类第一次“走出地球”，加深对万有引力重要性的理解。通过已有知识根据重力加速度和月地距离计算出月球公转的向心加速度，进而通过牛顿如何实现月地验证了解万有引力的建立过程。教学过程中首先引导学生建立月地联系，通过向心力公式和地球上物体的重力计算月球的向心加速度，然后重点通过牛顿“看见月球在向下落”利用几何关系推导论证地球对月球的作用力与地球上物体的重力遵循同样的规律，使得万有引力的发现过程更加完整，使学生对万有引力定律产生过程有更深刻认识，领悟发现客观真理的一般过程方法。采用课前预习查找资料设计验证方案，课上分析讨论的教学方法。教学目标（一）知识与技能了解发现万有引力定律的思路和过程。理解万有引力定律的内容及表现形式，能在简单情景中进行计算。能利用几何方法月—地验证。4、认识万有引力定律的普遍性。（二）、过程与方法1、学生在推导定律时体会“把椭圆轨道近似为圆轨道”的方法，渗透科学发现的方法。2、通过运用万有引力定律进行一些简单估算，锻炼估算能力。（三）、情感、态度与价值观1、增强新规律的确立必须经过理论推导和事实（或实验）验证这两方面工作的意识。2、了解科学发展的艰巨性和必然性，培养对科学家崇敬的情感，增强学科学、用科学的意识。教学重点万有引力定律的内容及数学表达式教学难点万有引力定律——月地检验教学资源学生课前预习查找资料：思考设计如何实现月——地检验动画：地球围绕太阳转、月亮围绕地球转、卡文迪许纽秤。演示小球圆周运动图片：牛顿、卡文迪许。教法设计讨论法与讲授法相结合教学过程教师活动学生活动设计意图过程1：课题引入演示：细线拉小球在竖直平面内做圆周运动问题1：如果细线突然断了，小球将如何运动？问题2：月亮绕地球做圆周运动，是靠什么力来实现的？问题3：如果地球对月球的作用突然消失，月球将如何运动？过程2：月——地检验问题4：已知月地间距离为地球半径的60倍，月球公转周期为T=天=23611046s请根据以上数据求月球的向心加速度问题5：牛顿曾提出一个理想实验：设想有一个小月球非常接近地球，以至于几乎触及地球上最高的山顶，那么这个小月球保持轨道运动的向心力应该等于它在山顶的重力，可见苹果所受的重力和月球所受到的向心力是同一种性质的力。过程3：万有引力定律内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。数学表达：G的单位：N••m2/kg2G的物理意义：？适用条件：两个质点过程4：引力常量介绍卡文迪许及纽秤G=×10-11N•m2/kg2学生观察思考并回答学生讨论猜想观看动画学生讨论猜想学生利用向心力公式讨论方案并计算，请同学展示过程。引导学生一起探讨推导月球绕地球运动的过程中下落高度并与地球表面自由落体相比较学生阅读教材观看卡文迪许图片卡文迪许实验室图片及纽秤动画引导学生思考并确认细线如果在最高点断了小球将做平抛运动引导学生把太阳对行星的作用、地球对地面附近物体的作用、地球对月球的作用联系起来利用向心力和重力公式计算月球的向心加速度构建几何模型，通过月球下落高度与地球上物体的自由落体规律比较得出重力和地球对月球的作用确实遵循相同的规律了解物理规律表述的基本特点及内涵。说明万有引力常量的物理意义说明及板书：1、太阳与行星间的引力：如果重力和星体之间的引力是同一性质的力，都与距离的二次方成反比，那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度与地面重力加速度的关系可表示：月球m/到地球m的距离r=60r地，应有地球表面物体m受到的重力则地球的引力在月球运行轨道使月球产生的加速度2、牛顿把落体运动和月亮的运动联系起来，觉察到天体的运动和地球上物体运动的统一性。把维持月球在它轨道上的力和地球表面上的重力相比较：设月球在轨道上的任意点A，如果它不受任何力，它将沿直线AB运行，AB与轨道在A点相切，但实际是圆弧AD，如果C是地球圆心，则月球事实上向C下落的高度h=BD，则月球1秒下落的距离是多少？△ABD和△ABE中，∠BAD=∠BEA，∠DBA是公共角，所以两三角形相似，有：在无限短时间内，BE≈2R，BA≈AD弧=s，，月球做自由落体1s下落距离：要求出h值，需要知道半径R和周期T，利用天体测量结果：月亮和地球之间的距离为地球半径的60倍，R=60××106m则：根据公式：可计算出月球的加速度；a月=0.0027176m/s2，与假设平方反比关系吻合的很好。地球表面物体1s自由下落的距离；h=月球1s下落距离与地球上物体1s下落距离之比：由可推得：月球下落加速度与地球表面上物体下落加速度之比：即：地球表面上物体的重力与月球位置处重力之比都满足平方反比关系通过以上分析，可以看出地球表面上物体的重力与月球位置处重力之比都满足平方反比关系，说明地表面物体的重力与天体间