高中物理-高中物理6.2太阳与行星的引力教学设计学情分析教材分析课后反思

《太阳与行星间的引力》教学设计【教学目标】

1.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。2.知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源。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。4.领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。【教学重点】

根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，掌握推导出的引力公式．

【教学难点】

太阳与行星间的引力公式的推导过程．让学生充分体会逻辑推理的重要作用，享受逻辑推理之美。

【教学活动】

回顾复习

开普勒行星运动定律的内容（上节我们学习了行星的运动，知道了行星运动的规律，合上课本，看大屏幕，回顾开普勒三定律的内容）

课题引入

（思考）是什么原因使行星绕太阳运动呢？

展示目标

学习目标展示

导学达标

一、太阳对行星的引力（我们之所以确定引力是因为我们所处的时代，牛顿已经建立了关于运动的清晰的概念，我们学了牛顿运动定律，曲线运动及圆周运动的知识，知道了只要改变物体的速度就需要力。行星绕太阳运动速度改变，一定有力的存在。牛顿有一句名言如果说我看的远那是因为站在巨人的肩膀上，在这里巨人指哪些科学家呢？阅读教材前三段。）

追溯科学家研究行星运动的足迹：学生阅读教材

展示课件：关于行星运动的各种动力学解释（牛顿在前人基础上成功的解释

行星为什么绕太阳运动，可见一个伟大的理论需要经过时间的沉淀和多数人的努力，同学们的学习也需要一个长时期的积累和刻苦努力才能取得好的成绩。）

问题提出：既然我们确定了太阳对行星的引力，那引力可能与哪些因素有关呢？（学生猜想，老师板书：一、太阳对行星的引力}它们有什么定量关系？我们将沿着牛顿走过的足迹用自己的手和脑去探究，重新发现万有引力。）

学生活动：学生猜想并根据提示自主探究（先自己思考在讨论）

提示：（1）向心力公式

（2）线速度和周期的关系

（3）开普勒第三定律

演绎与推理：学生推导

在这个式子中可以看到，等号右边除了m，r以外，其余都是常量，对任何行星来说都是相同的。因此可以得出：（分析水星受力，m指水星，r指日地距离，地球呢？）

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。

二、行星对太阳的引力

问题提出：我们得出的结论好像只与行星质量有关，与太阳质量有关系吗？

引导分析：就太阳对行星的引力来说，行星是受力星体。（例如刚才我们分析的水星，地球）因而可以说，上述引力是与受力星体的质量成正比的。（力的方向指向太阳即施力物体）根据牛顿第三定律，既然太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳。（F’和哪些因素有关呢）学生回答：

（方向指向行星）

三、太阳与行星之间的引力大小

引导分析：（F=F’都是太阳和行星之间的力）综合以上推导过程，推导出太阳与行星间的引力与太阳质量、行星质量、以及两者距离的关系式。看看能够得出什么结论。

由和得，写成等式即：（几点说明，各个符号的物理意义，方向。我们生活在地球上知道地球绕太阳运动的周期，如果已知地球运行的轨道半径为r，能否推测太阳的质量呢）

课堂练习：

1.关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（）A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离成反比2．行星对太阳的引力与太阳对行星的引力相比较（

）

A．是一对大小相等,方向相反的作用力与反作用力

B．太阳吸引行星的力大，行星吸引太阳的力小

C．相互引力的大小与太阳和行星的质量的乘积成正比

D．是一对平衡力3.太阳对行星的引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，这个向心力（

）

A．由F=可知F与行星与太阳间距离的平方成反比

B.由可知F与行星与太阳间的距离成反比

C.由可知F与行星运动的速率的平方成正比

D.由可知F与行星与太阳间的距离成正比4.地球受到太阳的引力为F，它们之间的距离为R。如果地球与太阳之间的距离变为4R且仍能绕太阳公转，那么太阳对地球的引力F1是F的几倍？（地球和太阳的质量不变）学情分析1.学生已有学科知识分析

高一学生已经学习了牛顿的三大定律，学习了圆周运动的知识，又学习了开普勒三大定律。理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。

2.

学生能力分析

从心理学的角度分析高一学生已经具备一般的能力，具有一定的观察力、记忆力、抽象概括力、想象力，但其创造能力还比较欠缺。在学习过程中就有一定的优势和劣势。劣势是对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力很弱；在学习过程中对知识点的把握还不是很准确，数学的推理能力较弱。优势但学生对感性材料的认知能力较强，接受新知识的能力也很强。在教学过程中应注意引导学生从定性分析到定量分析、从形象思维到抽象思维、从简单的逻辑思维到复杂的分析推理的过渡。

3.学生所处环境、自身素质分析

一方面我国在航天事业上的突破（成功发射了神州系列宇宙飞船）、太阳系新行星的发现的报道等极大的激发了学生学习有关宇宙、航天、卫星知识的兴趣。但另一方面学生已有的有关宇宙、航天、卫星的知识仅局限于认知阶段，对于它们的规律知之甚少，甚至于存在错误的概念。所以对学习本课内容学生的愿望是迫切的，积极性很高。效果分析学生对本节课接受效果良好，通过推导太阳和行星间的引力这条明线，和遵循牛顿发现“万有引力定律的足迹”这条暗线一起来进行。我通过引入视频资料，激发学生的学习兴趣。把复杂的推导过程以问题形式呈现，难点分层突破，符合学生的认知规律，贴近学生实际知识水平。在整个学习过程中学生自己完成了太阳与行星间引力的推导，体会了物理模型的建立过程，小组合作的过程，万有引力推导的科学过程。使学习过程变成学生自我提高完善的过程。提高学生各方面的能力教材分析本节课是人教版必修二第六章第二节内容。本节从动力学的角度研究行星的运动，通过牛顿运动定律和开普勒第三定律进行演绎推理得出太阳与行星间引力。比较新旧教材，在旧教材行星运动规律和万有引力运动定律之间增加了本节内容。这符合新课程标准的要求，在教学过程注重提高全体学生的科学素养。从行星的运动规律到万有引力的建立过程，是很好的科学探究的教育素材。本节内容的安排，更好的再现了万有引力定律的发现过程，体现牛顿发现万有引力的科学足迹。6.2太阳与行星间的引力（测评练习）1、行星之所以绕太阳运动，是因为()A、行星运动时的惯性作用B、太阳是宇宙的控制中心，所以星体都绕太阳旋转C、太阳对行星有约束运动的引力作用D、行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向太阳2、太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等，其依据是()A、牛顿第一定律B、牛顿第二定律C、牛顿第三定律D、开普勒第三定律3、下面关于太阳对行星的引力说法中的正确的是()A、太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力B、太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比C、太阳对行星的引力规律是由实验得出的D、太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的4、关于太阳与行星间引力的下列说法中正确的是()A、公式中的G是比例系数，是人为规定的B、这一规律可适用于任何两物体间的引力C、太阳与行星的引力是一对平衡力D、检验这一规律是否适用于其它天体的方法是比较观测结果与推理结果的吻合性5、陨石落向地球是因为()A、陨石对地球的引力远小于地球对陨石的引力B、陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等，但陨石的质量小，加速度大，所以改变运动方向落向地球C、太阳不再吸引陨石，所以陨石落向地球D、陨石是在受到其它星球斥力作用后落向地球的6、2005年7月4日，美国宇航局的“深度撞击”计划在距离地球1.3亿千米处实施，上演一幕“炮打彗星”的景象，目标是“坦普尔一号”彗星。假设“坦普尔一号”彗星绕太阳远行的轨道是一个椭圆，其轨道周期为5.74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法正确的是()A、绕太阳运动的角速度不变B、近日点处线速度大于远日点处线速度C、近日点处线速度等于远日点处线速度D、其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是一个与太阳质量有关的常数7、我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星是由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T，S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G。由此可求出S2的质量为A.B.C.D.8、几十亿年来，月球只是以同一面对着地球，人们只能看到月貌的56%，由于在地球上看不到月球的背面，所以月球的背面被蒙上了一层十分神秘的面纱。试通过对月球运动的分析，说明人们在地球上看不到月球背面的原因是()A、月球的自转周期与地球的自转周期相同B、月球的自转周期与地球的公转周期相同C、月球的公转周期与地球的自转周期相同D、月球的公转周期与月球的自转周期相同9、最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍。假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量有()A、恒星质量与太阳质量之比B、恒星密度与太阳密度之比C、行星质量与地球质量之比D、行星运行速度与地球公转速度之比10、假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是A.地球的向心力变为缩小前的1/2B.地球的向心力变为缩小前的1/16C.地球绕太阳公转周期变为缩小前的1/2D.地球绕太阳公转周期变为缩小前的1/411、为了便于研究天体之间相互作用力大小，可近似地认为行星绕太阳做匀速圆周运动。请你根据牛顿运动定律和开普勒运动定律证明：太阳与行星之间相互作用力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。12、宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为m。⑴试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期。⑵假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？参考答案1、【答案】:C2、【答案】:C3、【答案】:AD4、【答案】:BD5、【答案】:B6、【答案】:BD7、【答案】:D【解析】：作出草图有：8、【答案】:D9、【答案】:AD10、【答案】:B11、【答案】:略（参考课本）12、【答