高中物理-第六章第二节 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

教学设计：一、新课引入：在有些人看来，物理是枯燥、难懂的，其实物理学是优美的，不过它的美表现在基本物理规律的简洁和普遍性，并且是含蓄的，隐蔽的，因此有时很难让人所领会。万有引力定律的发现堪称一部逐步揭示物理规律简洁美的壮丽史诗。上穷碧落下黄泉，天上人间，凡有引力参与的一切复杂现象，无不归结为一条简洁的定律，真可谓“囊括万殊，裁成一相”。因此从本节课开始，我们来探索万有引力定律的美之所在。首先，让我们从回顾开普勒行星运动定律开始本节课的探究之旅。1、开普勒行星运动定律的内容是什么？从运动的描述角度看，分别描述了什么物理情景？第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；第一定律指明了研究行星运动的参考系、及行星运动的轨迹；

第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积；第二定律揭示了行星在椭圆轨道上运动经过不同位置的快慢情况，近日点附近速度大，远日点附近速度小；第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。第三定律：揭示了不同行星虽然椭圆轨道和环绕周期不同，但由于中心天体相同，所以共同遵循轨道半长轴的三次方与周期的二次方比值相同的规律。二、新课讲授：1、探究引力的存在问：开普勒行星运动定律揭示了行星的运动规律，回答了人们千百年来一直追寻的“行星怎样运动”的问题。然而好奇的人们，却并不满足，他们面向天穹，深情地叩问：行星为什么要这样运动？是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？学生猜想是什么原因，并根据自己已有的知识和经验初步说出理由。经过若干个学生的发言、补充后，组织学生理出逻辑顺序：椭圆运动（至少速度变方向）→变速运动→加速度（由牛顿第二定律）→合外力→引力评价：大家之所以能顺利地确定引力存在是由于我们所处的时代，是由于上一章我们学过的圆周运动的知识，你知道几百年前科学刚刚萌芽发展的时代科学家们（不是一般民众）怎样回答的这个问题吗？阅读媒体素材：了解历史上人们关于行星运动原因的猜想简单介绍开普勒、笛卡儿、胡克、哈雷、牛顿等人的观点，其中开普勒认为是太阳发出的磁力；笛卡儿认为是流质涡旋带动；胡克、哈雷认为是太阳引力，甚至证明了如果行星轨道是圆形的，引力大小跟轨道半径的平方成反比（但对于椭圆轨道他们无法证明）；牛顿支持胡克、哈雷的观点，而且对椭圆轨道也做了严格的证明。（图片：流质涡旋带动可以以一个水的漩涡形象替代）

评价：由于流质涡旋带动符合人们的生活经验，所以当时被广泛接受，甚至牛顿都是在信仰这种学说中长大的，因此牛顿敢于坚持引力说是需要很大的勇气的。当然这种勇气也来自他广泛汲取的别人的成就，包括欧几里得数学，阿基米德静力学，开普勒定律，伽利略运动理论和实验结果，惯性概念，惠更斯的向心力等，同时亦来自于他自己的研究思考成果：后来出版的《自然哲学的数学原理》的初步理论。下面我们就沿着牛顿的足迹来探究太阳及行星间的引力2、探究太阳对行星引力大小

问3：既然太阳对行星有一种引力，那么这个引力是由哪些因素决定的呢？大小、方向如何呢？1、猜想：请同学们猜一猜这个引力大小跟什么有关？不说根据。

学生能猜出距离、二者质量，但很可能也会说出行星周期、线速度、角速度等。2、验证思路：有什么办法来验证你的结论的正确性？学生讨论出：由运动情况（通过运动学公式）→加速度（通过牛顿第二定律）→受力情况。（即已知力的作用规律，可以推测物体的运动规律；已知物体的运动规律，也可以推测力的作用规律。开普勒行星运动定律既然描述了行星绕太阳运动的规律，那么就可以根据这个运动规律，推测太阳对行星作用力的规律。简单地说，就是把解决问题归结为“已知运动求力”的动力学问题。）牛顿运动定律牛顿运动定律运动力运动力

MmFrMmFr

3、模型简化：问：行星轨道按圆处理，开普勒定律怎样表述？

（投影出答案）

4、验证推理：问：若已知某行星匀速圆周运动轨道半径为r，线速度为v，质量为m行，则它需要的向心力多大？F需向=m行引导：天文观测能直接得到行星的线速度吗？能直接观测出什么？应该怎样变化刚才的公式？

将代入得F需向=引导：这是行星需要的向心力，我们要求的是太阳对行星的引力，这两个力有何关系吗？

F太阳对行星=F需向=

引导：我们知道引力应该是某种性质的力，不管行星运动还是静止都应该存在这个力，因此太阳对行星的引力大小应该与行星的周期是无关的，仅与两个星球本身情况有关，即以上得到的仅是太阳对行星的引力计算式，而不是决定式！为找到引力的决定式，我们必须将周期T去掉？怎么办呢？

引导：由开普勒第三定律得，代入得F太阳对行星=再共同分析出公式中除了m行、r2以外，其余都是常量，对任何行星都相同，这才是只跟距离以及天体本身有关的表达式，即太阳对行星引力的决定式。

总结上式的物理意义，并给出简化式：F太阳对行星

3、探究行星对太阳引力大小

问：刚才我们猜测到太阳对行星的引力应该与双方的质量均有关，直觉告诉我们这个猜测是正确的，可是我们得出的结论好像只与行星质量有关，难道我们猜测错了吗？引导学生观察等式F太阳对行星=讨论出结论：公式中的常数k是开普勒第三定律中的常数，此常数是一个与行星无关而与太阳有关的量，与太阳的什么有关，最可能就是质量，因此说太阳对行星的引力与双方的质量均有关。问：那么与太阳质量到底有什么关系呢？怎样研究这一问题呢？

引导学生讨论得出研究思路：如果还是研究太阳对行星的引力，只能到上式为止，不可能再有什么突破，何不研究行星对太阳的引力呢？因为太阳对行星的引力和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。（以上这两个问题的设计目的就是为了由讨论太阳对行星的引力向讨论行星对太阳引力进行过渡，让学生理解这种研究方向的转变是一种思维的必然，同时也让学生体会到牛顿能够转变这种研究方向，其思维技巧多么高超。）

问：行星对太阳的引力跟太阳的质量有什么关系呢？

引导学生讨论。利用施力物与受力物互换的办法得出：F行星对太阳。另一种应该利用运动相对性的办法，行星围绕太阳做匀速圆周运动，若以行星为参考系，太阳也在绕行星做匀速圆周运动，即若行星绕太阳转了一周，以行星为参考系，太阳也绕行星转了一周。

4、行星与太阳之间的引力大小

问：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，因此F太阳对行星与F行星对太阳应该能合二为一，你能办到吗？组织讨论得出F太阳与行星之间（学生可能得出r4，组织学生评价是否正确）

问：该式的物理意义，问能否写成等式？

F太阳与行星之间G是比例系数，与行星和太阳质量均无关。

（可将以上关键步骤列出投影出示）（以上各公式的脚标只是为了强调物理意义，本节课是必需的，以后不是必需的）5、总结（一）将本节课的探究过程的幻灯片最后重新播放一遍，替代总结。

（二）点评逻辑思维的严谨与巧妙，提醒学生感悟、学习这种思维。高中物理难学，已成为大部分学生的共识，作业正确率比较低也是普遍现象，如何激发学生学习的积极性、搞好物理教学也成为物理教师研究的课题。为了更好地了解学生学习物理的情况，尽管多数学生都觉得物理在高中阶段是非常重要的一门学科，但是对物理有兴趣的学生却很少，主要原因是感觉到难理解。

对于这种现象，我认为主要原因是学生没有摆正心态。能够进入十九中学的学生，在初中基础都不好，而进入高中后，物理知识变得抽象、难理解，几次作业不理想，有些心理素质差的学生就会失去信心。究竟是什么原因造成了这样的结果呢？经过分析了解，我总结出来一下几点原因。

1，“物理难”的思想在学生们还没有进入高中之前就已经牢固树立了，对物理有种恐惧心理，而几次作业完成不好就更加深了这种思想。

2，高中和初中物理之间差距太大，高中学习和初中学习在思维方式上有很大的不同。从初中的识记转变到高中的逻辑分析，对学生的化学学习来说是一个很大的障碍。如何跨越从初中的形象思维到高中的抽象思维是我们继续解决的问题。可以说，高中物理本学期难度较大，只有在这个学期打好基础，接下来的学习就容易了。

3，学生对物理学科的学习态度也是一个很重要的原因。少数学生在完成作业后不再进行整理和消化知识。这样的学习态度在一定程度上决定了班级物理成绩不太高。改变他们的学习态度也是一个非常必要的措施。《太阳与行星间的引力》效果分析：从本节课的授课与学生学习来看，基本上达到了课标的基本要求，学生能够积极参与，教师的授课比较流畅，师生互动较好，学生参与意识强，活动较多，能够充分调动学生的积极性，提高了课堂效率和学习的气氛，从评测练习的效果来看，学生对重难点的把握较好。但是从课堂的实施流程来看，是一节传统课，创新点不足，这是需要在今后的教学中加强的。教材分析：重点：太阳与行星间引力的推导。突出教学重点的方法：通过有效问题的设置，引导学生动手参与推导过程，关注学生推导细节并及时交流和反馈，总结推导步骤；过程中突出层次关系，抓住关键。难点：太阳与行星间引力的推导。突破教学难点的策略：有效设置问题，启发和引导学生思考并界定问题、预定目标，明确达成目标过程中的每一步的研究对象、物理模型、物理规律和数学工具。1．关于太阳对行星的引力，下面关于太阳对行星的引力的说法中正确的是（）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2．两颗行星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是()A.周期之比T1∶T2=3∶1B.线速度之比v1∶v2=3∶1C.向心力之比F1∶F2=1∶9D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9AB3、地球的实际运动为椭圆,那么,在近日点A，行星所受太阳的引力比它转动所需要的向心力大还是小？远日点B呢？AB4、请你运用已有知识，分析开普勒第二定律所描述的，地球在椭圆轨道上运动经过A、B两个位置时，运动快慢变化的原因。vv太阳阳地球BAFFv教学反思本节课的设计思路是：以探究、合作形式完成学习，在师生互动交流中构建新知识，并引导学生提升思想认识，落实行动。在教学中，我提供了几个重要环节：展示课标与考试说明要求—学生展示（梳理复习提纲）—教师精讲（重难点分析三个考点）—典型例题—变式训练—课堂小结—评测练习。本课教学的成功之处在于：在知识传授上，基本上达到了《新课程标准》的教学目标，通过引导和鼓励学生探究学习，突破了教学的重、难点；教学过程中我利用了探究活动法、讨论法和讲授法相结合；在处理教与学的关系上，我充分考虑到尊重和发挥学生的主体性，又不失教师的主导性，调控好课堂教学的节奏，及时的对学生在探究过程中出现的偏颇、误区和不完善的观点进行有效的点拨和指导。课堂上也存在着一些不足。如：由于教学资源和条件的影响，没有达到充分培养学生合作学习的意识，充分调动所有学生的积极性，致使课堂气氛在有些环节过于沉闷。今后要注意运用适当的表扬和鼓励来发挥自己的课堂掌控能力，充分激发学生的上进心、自尊心和集体荣誉感。另外课上由于讨论时间有点长，导致最后内容略显紧张，这也是我所没有预料到的，以后我要做到对课堂充分估计掌握好时间的分配。总之，通过这节课，使我对新课程改革有了进一步的认识，教育是一门艺术，教师不仅要完成知识的传授，更要使教学彰显艺术的魅力，教师要在教学中少一些要求，学会倾听学生，敢于肯定学生的质疑和求证精神。我愿在这条路上乐此不疲地探索，勤于动脑，刻苦钻研，不断丰富自己的专业知识，提高自己的教学水平，争取上出更多更精彩的课，为家乡的教育事业贡献。课标分析：1.知识与技能（1）了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的表达式，并初步理解其物理意义。2.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