高中物理-太阳与行星间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---课标分析(单位：作者：)课标要求：通过有关史实了解万有引力的发现过程。课标分析：万有引力的发现过程犹如一部壮丽的科学史诗，它歌颂了前辈科学家的科学精神，也展现了科学发展过程中科学家们富有创造而又严谨的科学思维，是发展学生思维能力难得的好材料。教科书在尊重历史事实的前提下，通过逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础出于历史的背景下，经历一次自己“发现”万有引力定律的过程。太阳与行星间的引力---教材分析(单位：作者：)从行星运动规律到万有引力定律的建立过程，是本章的重要内容，是极好的科学探究过程教育素材。从行星运动规律与万有引力定律两节内容之间安排本届内容，是为了更突出发现万有引力的这个科学过程。如果说上一节内容是从运动学角度来描述行星运动的话，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理的过程。这节内容与下一节内容结合起来应该说是一个比较完整的探究过程，从问题的提出、猜想与假设、演绎与推理、结论的得出、检验论证等，这样更有利于学生形成完整的探究过程。太阳与行星间的引力---学情分析(单位：作者：)在学习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、抛体运动和圆周运动等运动学规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。第一节又学习了关于行星运动的开普勒三大定律，学生已经具备深入学习和探究行星运动的本质问题。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，但对于牛顿发现引力过程中的科学智慧学生理解不到位，教师可在难点问题上做适当的点拨。2016·高中物理“一师一优课”展评·教案§6.2太阳与行星间的引力·《太阳与行星间的引力》教学设计【教学目标】一、知识与技能

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.知道行星绕太阳做圆周运动向心力来源

3.知道太阳与行星间的引力的方向和表达式二、过程与方法

1．通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性

2．体会推导过程中的数量关系三、情感、态度与价值观

经历太阳与行星间的引力关系的推导过程，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】

一是如何通过师生互动帮助学生用已有知识探究出引力的大小，让学生心服口服地接受得出的结论，感受到结论的得出是一种思维的必然，而不是偶然；让学生充分体会逻辑推理的重要作用，享受逻辑推理之美。二是在学生自主探究过程中如何在适当的时候适当介绍前人（当然主要是牛顿）在当时的观点和思维过程，让学生充分体会科学研究的方法，感受伟人们深邃的洞察力，超前的意识，学习大家的研究风范。

【教学环节】1．情景展现，提出问题------------为什么实验演示，猜想假设-----------存在性1．情景展现，提出问题------------为什么实验演示，猜想假设-----------存在性科学探究，理论推导-----------决定因素（1）探究太阳对行星引力大小；

（2）探究行星对太阳引力大小；

4.归纳总结，理解加深-------行星与太阳之间的引力大小

5.规律应用，当堂检测-------规律应用6.自我总结，深化理解----------理论升华【教学活动】情景展现，构建模型，提出问题运用问题构建探究主题，激发探究热情【提问】观察行星的运动，回忆行星的运动规律。【建模】椭圆轨道十分接近圆，所以高中阶段行星绕太阳运动可看成是匀速圆周运动。【问题】是什么原因使行星会绕太阳做匀速圆周运动？

课题引入

§6.2太阳与行星间的引力

展示目标

学习目标展示猜想假设，模型构建利用问题串，引导学生确立探究方法，简化物理模型。【问题1】：什么原因使行星绕太阳做如此和谐而有规律的运动呢？生：力【问题2】：你知道几百年前的科学家是怎么回答这个问题的吗？【展示】科学家研究的情况师：胡克、哈雷、牛顿的观点更接近事实，今天我们就追寻牛顿的足迹，探究太阳与行星间的引力。【问题3】：太阳与行星间的引力F由哪些因素决定？你能猜猜这个引力的大小跟什么有关吗？科学探究，验证猜想构建有效问题串，引导学生主动探究

探究一、太阳对行星的引力

【问题4】：按牛顿的观点（假设），太阳对行星的引力应当等于做圆周运动的向心力，我们能否用描述圆周运动特征物理量来表达引力的大小是多少？生：（书写）向心力公式【问题5】：在天文观测中哪个物理量更容易测量？生：含周期的关系【问题6】：从表达式看，F与r成正比，而胡克说“F与r2成反比”，问题出在哪儿？师：F与周期T是否有关？先思考一个类似的问题：在在光滑的水平面上，小球在弹性绳的拉力作用下做匀速圆周运动，弹性绳的拉力与周期有关吗？生：弹性绳的拉力F=kx,与小球的运动状态无关。【问题7】：引力也是某种性质力，大小也应与行星的周期无关，仅与星球本身有关，但是如何消去T呢？生：开普勒第三定律，演绎与推理：学生推导【问题8】：在这个式子中，能否说太阳对行星的引力？为什么？生：可以（类比数学）【问题9】：这个常数k与什么有关？生：太阳这表明：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。

探究二、行星对太阳的引力

【问题10】：太阳对行星有引力，那么行星对的太阳是否也有引力？生：有（牛顿第三定律）【问题11】：如果太阳不存在了，引力还存在吗？生：不存在了师：表明太阳对行星的引力不仅与行星质量有关，还与什么有关？【问题11】：如果在太阳的位置上在放一个太阳？引力会怎么样呢？【阅读】教材38页，找出引力大小的相关因素？理论依据是什么？【假设】：从太阳与行星相互作用的角度来看，太阳和行星的地位是相同的。

生：（方向指向行星）归纳总结，理解加深构建有效问题串，引导学生归纳，太阳与行星之间的引力大小

【问题11】：现在我们来归纳一下与太阳、行星间的引力有关的因素有哪些。生：太阳质量、行星质量、以及两者距离的关系式。【问题12】：既然太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力与反作用力，二者同性质且等大，那么它们的大小应该是相同的表达式，在太阳质量M一定时，和在行星质量m一定时，应该能合二为一，你能办到吗？生：由和得，写成等式即：（几点说明：各个符号的物理意义，方向，适用条件）五、规律应用，当堂检测

【例】(多选)(2015·高一检测)根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动的知识知：太阳对行星的引力，行星对太阳的引力，其中M、m、r分别为太阳、行星质量和太阳与行星间的距离，下列说法正确的是(BD)A.由和，F∶F′=m∶MB.F和F′大小相等，是作用力与反作用力C.F和F′大小相等，是同一个力D.太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力

【检测题】

1．下面关于太阳对行星的引力说法中正确的是（

）

A．太阳对行星的引力提供了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．太阳对行星的引力是由实验得出的

D．太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运行定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的

2．下列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

3．关于太阳与行星间的引力，下列说法中正确的是（

）

A．太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对平衡力

B．太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力与反作用力的关系

C．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，与两者的距离的平方成反比

D．以上说法均不对六、自我总结，深化理解从这节课的探究过程看，我们站在了开普勒和牛顿等巨人的肩膀上，用自己的手和脑找到了太阳与行星间引力的规律，更重要的是我们还用到了很多探究问题的方法。1.在推导太阳与行星间引力的过程中用到了哪些科学方法？（1）行星绕太阳做匀速圆周运动，用到了建模的方法；（2）探究太阳对行星的引力时，用到了分析与推理的方法；（3）探究行星对太阳的引力时，用到了类比的方法；（4）得出太阳与行星间的引力规律时，用到了归纳的方法。2.在推导太阳与行星间引力的过程中做了哪些简化与假设？（1）行星绕太阳做匀速圆周运动；（2）行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力是由太阳与行星间的引力提供的；（3）从太阳与行星间相互作用来看，两者的地位是相同的。这种假设使得太阳与行星间的引力表达式简洁，这正是物理所追求的。在这种假设下得到的规律是否正确仍是个未知数，需要实践的检验，牛顿并未止步，下节课我们继续寻着牛顿的足迹迈进。太阳与行星间的引力---评测练习(单位：作者：)1．关于太阳对行星的引力，下列说法中正确的是()A．太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力，因此有F引＝meq\f(v2,r)，由此可知，太阳对行星的引力F引与太阳到行星的距离r成反比B．太阳对行星的引力提供行星绕太阳运动的向心力，因此有F引＝meq\f(v2,r)，由此可知，太阳对行星的引力F引与行星运行速度的二次方成正比C．太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比D．以上说法均不对2．下面关于行星对太阳的引力的说法中正确的是()A．行星对太阳的引力和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3．太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F′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4．关于太阳与行星间引力F＝eq\f(GMm,r2)，下列说法中正确的是()A．公式中的G是引力常量，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．太阳与行星间的引力是一对平衡力D．检验这一规律是否适用于其他天体的方法是比较观测结果与推理结果的吻合性5．已知木星质量大约是地球质量的320倍，木星绕日运行轨道的半径大约是地球绕日运行轨道半径的5.2倍，试求太阳对木星和对地球引力大小之比．6.2太阳与行星间的引力评测练习参考答案1．C由向心力表达式F＝mv2/r和v与T的关系式v＝2πr/T得F＝4π2mr/T2 ①根据开普勒第三定律r3/T2＝k变形得T2＝r3/k ②联立①②有F＝4π2k·m/r2故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．2．C物体间力的作用是相互的，作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，所以依据是牛顿第三定律．3．BDG值是由物体间存在的万有引力的性质决定的，而不是人为规定的，故A错误；万有引力公式适用于任意两物体间的引力作用，故B正确；太阳与行星之间的引力是一对作用力和反作用力，而不是一对平衡力，故C错误；理论推理的结果是否正确，要看根据理论推出的结果是否与观察的结果相吻合，故D正确．4．C行星所受太阳的引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，由公式F＝eq\f(mv2,r)，又v＝eq\f(2πr,T)，结合T2＝eq\f(r3,k)可得F＝keq\f(4π2m,r2)，故C正确，A错误；不同行星所受太阳的引力由太阳、行星的质量和行星与太阳间的距离决定，故B、D错误．5．11.8∶1解析设地球质量为m，则木星质量为320m，设地球绕日运行轨道半径为r，则木星绕日运行轨道半径为5.2r，则有：太阳对地球的引力：F1＝eq\f(GMm,r2)太阳对木星的引力：F2＝eq\f(GM320m,(5.2r)2)因此引力大小之比为eq\f(F2,F1)＝eq\f(320,5.22)≈eq\f(11.8,1)学生当堂学习效果评测结果及分析(单位：作者：)通过课内观察和课后学生评测练习的反映，这节课的教学效果明显，三维目标达成度高。其一，学生能在老师的引领下利用问题进行情景构建、模型建立、主动探究、归纳总结，在问题引领下思维被充分调动，学习热情空前高涨，学生的思维能力、思维方法、创新能力、创新意识、创新精神不断得到锻炼和增强，既有效突破教学的难点又逐渐从“学会”走向“会学”。其二，从评测结果看，学生能掌握太阳对行星间引力的推导依据，能通过牛顿运动定律总结得出太阳与行星间引力的表达式，能够利用得到的引力公式进行。太阳与行星间的引力---评课记录听课教师：高尚启1．本节课的教学按两条线索展开，思路清晰。明线是引导学生在解决了行星运动的运动学问题的基础上探索解决行星运动的动力学问题，促使学生拓展性地运用前面已学的圆周运动等力学知识解决天体运动；暗线是再现历史上牛顿完成这些探索性工作的细节和历史意义，从而体现科学探究的方法。2．教师通过启发式的设问，引导学生进行探究性学习。课堂结构严谨，环环相扣，目标明确，点拨适时到位，课堂效率高。3．重点突出，难点突破得法，关键环节处理恰到好处。在得出“太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力”之后，教师提出“能否用行星运动的特征物理量把太阳对行星的引力大小表达出来？”，让学生分析对比后得出合理的表达式；在为什么要消去周期T的问题上，王老师没有采用教材中“不同行星的公转周期是不同的，所以要设法消去T”的办法，而是引导学生思考讨论“力是决定物体运动的本质条件，而周期是行星运动的表象特征，虽然表象特征能反映力的大小，但它不决定力的大小，那么能否用更接近本质特征的物理量把周期T代换下来？”，这样处理更符合课标要求和由运动学到动力学的探究思路。4．在课堂小结环节，王老师提出：在探究过程中，有哪些地方采用了“猜想与假设”？这些“猜想与假设”有没有事实依据？通过讨论分析，让学生体会在科学规律发现过程中猜想的重要性，展现牛顿的科学智慧，同时引出下节课要解决的问题——如何检验是正确的。5．加强与学生的沟通交流，及时鼓励学生，让学生积极参与课堂教学，突出学生的主体地位。听课老师：刘庆领1.本节课王