万有引力理论的成就+集体备课教案 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第三节万有引力理论的成就（第一课时）【课标解读】本节主要是应用规律解决实际问题，问题的成功解决不仅从另一个角度说明万有引力定律经受了更多的检验，也说明万有引力定律的巨大价值，以及认识科学定律对人类探索未知世界的作用。牛顿发现的万有引力定律，是在其后百余年间，由于不断被科学实验所证实，才逐渐得到普遍承认的。新教材将原来的小标题“‘科学真是迷人’”改为“‘称量’地球的质量”，既合文意，又与其他小标题协调一致。其要解决的问题是怎样“称量”地球的质量?这对于学生来说既是一个具有挑战性的问题，也是一个学生能运用所学的知识和方法可以解决的实际问题，新教材着力通过问题引导让学生完成模型建构和问题解决。计算天体的质量的思路与前面计算地球质量的思路不同，它是综合万有引力定律与牛顿第二定律解决问题的。新教材通过问题:“能用‘称量’地球质量的方法‘称量’太阳吗?怎样才能得到太阳的质量?”引导学生自主探究。预见并发现未知行星，是体现万有引力理论威力和价值的最生动例证。虽然学生无法进行定量计算，新教材通过问题:“是天文观测数据不准确?是万有引力定律的准确性有问题?是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星?……”引导学生思考和进行定性分析。【教学目标】主题探究素养提升自力更生法求解天体质量和密度理解重力与万有引力关系知道重力与万有引力相等的适用条件借助外援法求解天体质量和密度（1）知道已知什么条件可以求出天体的质量和密度（2）会利用两种方法估算天体质量和密度【课堂探究】主题探究一天体质量和密度的计算1.天体质量的计算（1）重力加速度法（自力更生法）已知天体（如地球）的半径R及其表面的重力加速度mg＝Geq\f(Mm,R2)（忽略天体自转），可以得出：天体(如地球)质量：M＝eq\f(gR2,G)（2）环绕法（借助外援法）借助环绕天体，可以求出中心天体质量，环绕天体质量被约去（不可求）已知环绕天体的线速度和半径已知环绕天体的角速度和半径已知环绕天体的周期T和半径已知环绕天体的线速度和角速度已知环绕天体的线速度和周期T2.天体密度的计算若已知可以求出质量的天体的半径R，则该天体的体积，由此可求出天体的密度比如：①自力更生法求出了天体质量M＝eq\f(gR2,G)，则密度②借助外援法中已知环绕天体的周期T和半径，求出了中心天体质量，则密度，当环绕中心天体表面运行时，卫星的轨道半径可认为等于中心天体半径R，则典型例题：学习指导59页素养训练1、2练习：配套检测卷128页第4、7题【板书设计】“自力更生法”“借助外援法”情景已知天体(如地球)的半径R和天体(如地球)表面的重力加速度g行星或卫星绕中心天体做匀速圆周运动思路物体的重力近似等于天体(如地球)与物体间的万有引力：mg＝Geq\f(Mm,R2)行星或卫星受到的万有引力充当向心力：Geq\f(Mm,r2)＝m(eq\f(2π,T))2r(或Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r))(或Geq\f(Mm,r2)＝mω2r)天体质量天体(如地球)质量：M＝eq\f(gR2,G)中心天体质量：M＝eq\f(4π2r3,GT2)(M＝eq\f(rv2,G)或M＝eq\f(r3ω2,G))天体密度ρ＝eq\f(M,\f(4,3)πR3)＝eq\f(3g,4πRG)ρ＝eq\f(M,\f(4,3)πR3)＝eq\f(3πr3,GT2R3)(以T为例)说明利用mg＝eq\f(GMm,R2)求M是忽略了天体自转，且g为天体表面的重力加速度由F引＝F向求M，求得的是中心天体的质量，而不是做圆周运动的天体质量【课后作业】A层基础篇：教材课后习题1-3B层提升篇：配套检测卷1-7和配套检测卷9第三节万有引力理论的成就（第二课时）【教学目标】主题探究素养提升发现未知天体预言哈雷彗星回归理解万有引力定律在天文学上重要应用：发现未知天体、预言哈雷彗星的回归。天体运动的分析与计算（1）能将天体问题转换成匀速圆周运动模型，理解向心力由中心天体的万有引力提供这一基本思路；（2）理解天体运动的两个重要关系【课堂探究】主题探究一发现未知天体预言哈雷彗星回归学生活动：阅读页，完成学习指导自学新教材第三栏目的内容物理学史： 主题探究二天体运动的分析与计算基本分析思路行星绕恒星（或卫星绕行星）的运动可看做匀速圆周运动，向心力由中心天体的万有引力提供。两个重要关系（1）基本关系：（2）黄金代换：注意：①与可以相互替代②强调式中的物理意义③引导：证明过程证明：在天体表面物体的重力等于万有引力，，可得天体的运动参量与轨道半径的关系分析典型例题：典例2注意：学习指导60页易错警示练习：素养训练3、4典例：①训练新素养一：引导学生解释②训练新素养二（1）注意：，可以进一步计算半径③训练新素养二（2）注意：“黄金代换”的熟练应用【课后作业】A层基础篇：作