高中物理人教版第六章万有引力与航天太阳与行星间的引力（省一等奖）

第二节太阳与行星间的引力教学设计设计思想本节的主要内容是学生体会从行星运动规律到发现引力定律，亲自推导并建立完整的太阳与行星间引力定律。本节在本章中处于核心地位，是第一节内容的发展，是后几节的基础。同时极好的科学探究过程教育素材.本节教材选用的是讨论法与讲授法结合的教学方法。教学中几个环节说明如下：讨论交流：将三个问题分为两个层次给学生。因为考虑到问题的性质不一样，前两个问题是学生熟知的事实，后一个问题重在推理。而且与牛顿的思路直接相关，可作为后一环节的引入。推导定律的公式：主要考虑学生独立思考，分析，并且作出解释，比老师带着推导更能调动学生思维，更方便发现学生的问题。对相关学史的介绍，旧教材是在推导之前，新教材安排在推导之后。安排在后，更能突出本节的重点。教学目标知识与技能：（1）知道行星与太阳运动它们之间存在引力。（2）了解的思路和推导过程。（3）理解行星与太阳运动引力公式数学表达式物理意义，知道牛顿发现行星与太阳运动引力公式的意义。（2．过程与方法：通过发现行星与太阳运动引力公式的思路和推理过程。使学生体验完整的研究过程，从问题提出，猜想于假设，演义和推理，得出结论，并检验论证。3．情感态度与价值观：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。教学重点行星与太阳运动引力公式的内容及数学表达式教学难点行星与太阳运动引力公式发现的思路教学资源图片：亚里士多德、开普勒、胡克、哈雷、牛顿的图片及其对人类的贡献.动画：地球围绕太阳转、月亮围绕地球转。行星绕太阳运动.演示实验：圆周运动。学生预习：通读全文，重点阅读引力推导部分。教法设计本节教材选用的是讨论法与讲授法结合的教学方法。教学中几个环节说明如下：讨论交流：将三个问题分为两个层次给学生。因为考虑到问题的性质不一样，前两个问题是学生熟知的事实，后一个问题重在推理。而且与牛顿的思路直接相关，可作为后一环节的引入。推导定律的公式：主要考虑学生独立思考，分析，并且作出解释，比老师带着推导更能调动学生思维，更方便发现学生的问题。对相关学史的介绍，旧教材是在推导之前，新教材安排在推导之后。安排在后，更能突出本节的重点。教学过程教师活动学生活动设计意图1.复习提问:展示行星绕太阳运行轨道.同时提问.(1)开普勒发现行星运动规律的内容?电脑投影(2)为什么行星围绕太阳运动?教师边演示边提问：实验演示：细线拉小球在水平面做圆周运动.提问：为什么球作圆周运动?如果细线突然断了，小球将如何运动？教师讲解:牛顿思考物体怎样才不会沿直线运动,必需需要力.既然行星一直做圆周运动，那是不是也有一种力来实现呢？而这种力不同于绳子的拉力，它是无形的，是神秘的引力.牛顿的猜想:这些问题其实也是牛顿从猜测开始思考的关于引力的问题。从牛顿的名著《自然哲学的数学原理》中可以看到他是这样思考的：在地面上很高的地方，重力并没有明显地减弱，那么把重力作用的高度逐渐延伸到月球轨道上，月球仍受重力的作用，可能就是这个重力使月亮保持围绕地球的轨道运动。牛顿的结论是：月亮围绕地球运动，受到的是地球对它的引力。而且这个力和下落的苹果受到的力是同种性质的力，都是地球对它们的引力，并进一步证明了行星围绕太阳运动的向心力也是太阳对行星的引力。2.推导太阳对行星的有引力(1)一个简化：把行星围绕太阳的运动轨道近似看成是圆。（推导的立足点）(2)设行星的质量m,行星围绕太阳运行,行星到太阳距离为r,行星向心力表达式?式中的v用天文观测很难直接得到，但行星公转周期容易测量，（新教材的说法很好）它们之间的关系是：，代入上式可得到：(3)教师提问:由开普勒第三定律可知，是个常量，则得出结论什么样的结论?.3.行星对太阳的引力教师提问:行星对太阳的引力与什么有关?牛顿认为，这个引力与行星的质量成正比，也应和太阳的质量成正比和距离成反比。（牛顿认为应该如此，而不是牛顿第三定律的必然结果，所以这是个合理推论，其正确性需要验证）.如果用表示太阳的质量有教师提问:太阳与行星间的引力综合以上两个结论那么有：，写成等式有，G是一个常量，对任何行星都是相同的。引力的方向沿二者的连线.4.结论:太阳与行星间的引力（1）公式表示：（2）引力常量G,与太阳行星无关.4.回顾人们探索的历史历史人们长期探索的问题．在开普勒的时代，出现了对天体运动的动力学解释。如：伽利略认为一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动；开普勒认为，行星绕太阳运动，一定是受到来自太阳的类似于磁力的作用；笛卡儿又认为行星运动是因为在行星周围有旋转的物质作用在行星上，在牛顿时代，对天体运动的认识更进一步。胡克、哈雷认为行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了行星的轨道是圆形的。行星受到的引力大小跟它到太阳的距离的二次方成反比。但是这种力为什么会形成椭圆轨道，却没能从理论上得到证明。在前人研究的基础上，牛顿站在巨人的肩膀上，提出了行星运动规律的根本原因——引力5.课堂小结请同学们思考，今天我们通过什么方法、得到了什么定律？有什么收获？（学生回答）课外拓展：教师播放：“模拟地球围绕太阳转、月亮围绕地球转”的动画教师提问：看完之后，能提出什么问题？学生讨论：充分发散思考，提出问题和猜想，答案不一定统一，引发学生在课后继续自行探究。思考回答.绳拉球拉力充当向心力..小球做匀速直线运动.学生板演：其他学生独立推导。.因为行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，所以太阳对行星的引力F是提供行星做圆周运动的向心力，即：．太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。学生思考根据牛顿第三定律，行星与太阳间的吸引力是相互作用的，是大小相等、性质相同的力（一对反作用力）。讨论设计验证方案承前启后由圆周运动得出行星与太阳之间存在引力.万有引力的推导.学生探究发现过程.学