2024-2025学年高中物理第三章万有引力定律及其应用第1节万有引力定律教案3粤教版必修2

PAGE8-第一节万有引力定律教学目标学问与技能1.了解人类对天体运动探究的发展历程。2.了解开普勒三大定律。3.了解万有引力定律的发觉过程。4.知道万有引力定律。5.知道引力常数的大小和意义。过程与方法1.通过对“地心说”与“日心说”争辩的评述，提高沟通、合作实力。2.以科学探究的方式，了解牛顿是怎样发觉万有引力定律的。情感、看法与价值观1.由人类对天体运动的探究过程，培育学生敬重客观事实，实事求是的科学看法。2.让学生相识到科学的想象力建立在对事物长期深化的思索基础上。3.树立把物理事实作为证据的观念，形成依据证据、逻辑和既有学问进行科学说明的思维方法。教学重点万有引力定律及其建立过程教学难点万有引力定律的发觉过程。牛顿将天体间的力与地面物体受到的重力想象成同一性质的力，而这种想象是建立在非常抽象的逻辑推理之上的。教学打算课件、课本课时支配1课时教学步骤意图老师活动学生活动可能出现的问题导入新课人类在自己的发展过程中首先就遇到了时间的测量，如一年为什么有春夏秋冬季节的更替，为什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么时候起先等等。为了解决这些问题，人类通过对天体——太阳、月亮、行星和恒星的视察，找到了解决问题的方法，人类就这样起先对天体的位置和运动的探讨。回答问题：地球公转、地球自转新课教学一.天体原委做怎样的运动(一)古人对天体运动的看法及发展过程【投影显示】“地心说”和“日心说”课件请同学们在前面的基础上探讨:“地心说”和“日心说”之争曾经验了漫长的历程，现在我们应当如何评述它们的争辩？请发表你的观点。【老师总结】地心说认为地球是宇宙的中心，事实上地球并不是宇宙的中心，并且地球也不是静止不动的，地球自转产生了昼夜交替，地球公转产生了春夏秋冬四季交替，因此地心说是错误的。但是它符合当时的生活阅历和宗教观念，对人类的思想统治也达一千多年之久。日心说认为太阳是宇宙的中心，事实上太阳只是太阳系的中心，除了太阳系，宇宙中还有许多其它的星系，因此太阳不是宇宙的中心。并且太阳也不是静止不动的，它自转，并且围着银河系的中心公转着。事实上从“地心说”向“日心说”的过渡经验了漫长的时间,并且科学家们付出了艰苦的奋斗,哥白尼的“日心说”观点不符合当时欧洲统治教会的利益,因而受到了教会的迫害。然而，科学真理的确立是任何愚昧势力所阻挡不了的。经过后人的不懈努力和探究，哥白尼的日心说最终取得成功。前人的这种对问题一丝不苟、孜孜以求的精神值得大家学习,所以我们对待学习要脚踏实地,认仔细真,不放过一点疑问.（二）开普勒对行星运动的探讨不论“地心说”还是“日心说”，古人把天体的运动看得非常神圣,都认为天体的运动不同于地面物体的运动,天体做的是最完备、最和谐的匀速圆周运动.后来，开普勒在应用行星绕太阳做椭圆运动的模型描述火星的运动时，发觉与他的老师第谷对火星运行轨道的观测值有误差。开普勒思索：是第谷视察数据错了，还是火星根本就不做圆形轨道运动呢？开普勒坚信第谷的数据是正确的，经过4年多的刻苦计算，先后否定了十九种设想，最终了发觉火星运行的轨道不是圆，而是椭圆，并得出了行星运动的规律。【投影显示】开普勒三大定律1、开普勒第肯定律（椭圆轨道定律）全部的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上.2、开普勒其次定律（面积定律）行星和太阳之间的连线在相等的时间内扫过相同的面积.【沟通与探讨】地球绕太阳做椭圆轨道运动，经过近日点的速度大还是远日点的速度大？【老师总结】依据开普勒其次定律，相同时间内扫过的面积相等，近日点与太阳连线较短，相同时间内通过的弧长较长。强调依据线速度的定义式可得近日点线速度较大。3、开普勒第三定律(1)开普勒第三定律的表达式为，其中r是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕太阳公转的周期，k是一个常量，与行星无关但与中心天体的质量有关.【举例】金星和地球都绕太阳公转，它们公转周期与半长轴的关系。(2)开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，此时k只与地球质量有关.【举例】地球有两个卫星，卫星1和卫星2，探究它们绕地球转周期和半长轴的关系。(3)椭圆轨道近似看成圆轨道时，R为圆轨道的半径.二、苹果落地的思索：万有引力规律的发觉开普勒定律只是描述了行星如何绕太阳运动,但它没有说明是什么缘由使它们在各自的轨道上运动。你们会认为是什么缘由？当时一些科学家提出了什么猜想，请同学们阅读课本里的插图。[投影显示]科学家的猜想开普勒：太阳磁力的吸引；伽利略：“惯性”自行的维持；笛卡尔：太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动；胡克：太阳引力的原因，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。牛顿也始终在思索为何行星做椭圆运动。据说，某一天，牛顿看到苹果落地发觉万有引力定律的。苹果落地是很一般现象，我们会认为它落地就是落地，不会加以思索。牛顿是怎样发觉万有引力定律的？引导学生思索：（1）苹果熟了，为什么会落到地上而不是天上？（2）苹果树不论长得矮还是高，树上的苹果都会落地。由此可知，即使苹果长到月球那么高，照样会落地。那么，月球为何没有落地呢？牛顿在前人探讨的基础上，通过大量的试验和计算得出了万有引力定律。【投影显示】一.万有引力定律的内容：1.宇宙间随意两个有质量的物体都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比。2、方向：在两物体的连线上3、表达式：其中m1，m2分别是两个物体的质量，r为两个物体之间的距离。4、引力常数G称为引力常数，其数值等于两个质量各为1kg物体相距1m时万有引力的大小。单位：大小：100多年后，由英国物理学家卡文迪许通过扭秤试验测出。证明白万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正好用的时代5、适用条件①质点间的相互作用，r为质点间的距离②两个质量分布匀称的球体，r为两球心间的距离③一个质量分布匀称的球体与球外一个质点间，r是球心到质点的距离【思索】当两物体间的距离r趋近于0时，它们间的万有引力趋近于无穷大，这种说法正确吗？【老师总结】在应用万有引力定律解题时，首先要推断题目给的条件是否适用万有引力定律。6、对万有引力定律的理解宇宙间的一切物体都是相互吸引的。两个物体间引力的方向在它们的连线上，引力的大小跟这它们的质量的乘积成正比，跟它们之间的距离的二次方成反比。(1)普遍性：宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力.(2)相互性：两个物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，总是满意牛顿第三定律.(3)独立性：两物体的引力，只与它们的质量和距离有关，不管它们之间是否还有其它作用力。(4)宏观性：只有质量巨大的天体间，万有引力的存在才有宏观物理意义。阅读课文,并从课文中找出相应的答案.1.地心说—日心说—圆周运动—与事实冲突—椭圆运动—开普勒对行星运动的描述2.“地心说”认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳\,月亮以及其他行星都绕地球运动;“日心说”认为太阳是宇宙的中心,地球\,月亮以及其他行星都在绕太阳运动.1.“地心说”占据统治地位时间较长的缘由是由于它比较符合人们的日常阅历,如:太阳从东边升起,从西边落下;同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点.3.“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明,也就是说,“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如:若地球不动,昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么,每天的状况就应是相同的,而事实上,每天白天的长短不同,冷暖不同.而“日心说”则能说明这种状况:白昼是地球自转形成的,而四季是地球绕太阳公转形成的.3.从目前科研结果和我们所驾驭的学问来看,“日心说”也并不是肯定正确的,因为太阳只是太阳系的一个中心天体,而太阳系只是宇宙中众多星系之一,所以太阳并不是宇宙的中心,也不是静止不动的.“日心说”只是与“地心说”相比更精确一些罢了.【学生回答】1、学生A回答：依据开普勒其次定律，相同时间内扫过的面积相等，远日点与太阳连线较长，因此远日点线速度大。2、学生B回答：应当是近日点线速度大，依据开普勒其次定律，相同时间内扫过的面积相等，近日点与太阳连线较短，相同时间内通过的弧长较长。【思索】两个例子之间的K值是否相等？学生会提出一些说法，如引力等