物理②必修6.2《太陽與行星間的引力》教案

1、.6.2 太陽與行星間的引力教學目的一、知識與技能1理解太陽與行星間存在引力。2能根據(jù)開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達式。二、過程與方法1理解行星與太陽間的引力公式的建立和開展過程。2體會推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系。三、情感、態(tài)度與價值觀理解太陽與行星間的引力關(guān)系，從而體會到大自然的奧秘。教學重點 對太陽與行星間引力的理解。教學難點 運用所學知識對太陽與行星間引力的推導(dǎo)。課時安排 1課時。教學過程一、導(dǎo)入新課老師活動：開普勒在前人的根底上，經(jīng)過計算總結(jié)出了他的三條定律，請同學們回憶一下，三條定律的內(nèi)容是什么？學生答復(fù)老師活動：開普勒第三定律適用于圓軌道時，是怎樣表述的？學

2、生答復(fù)老師活動：通過對開普勒定律的學習，知道了行星運動時所遵循的規(guī)律，即行星怎樣運動？那么行星為什么要做這樣的運動呢？二、新課教學 許多科學家都對運動的原因提出了各種猜測。牛頓在前人對慣性研究的根底上，認為：以任何方式改變速度包括方向都需要力。因此，使行星沿圓或橢圓運動，需要指向圓心或橢圓焦點的力，這個力應(yīng)該是太陽對它的引力，所以，牛頓利用他的運動定律把行星的向心加速度與太陽對它的引力聯(lián)絡(luò)起來了。 一太陽對行星的引力老師活動：引導(dǎo)學生閱讀教材，出示提綱，讓學生在練習本上獨立推導(dǎo)：1. 行星繞太陽做勻速圓周運動，寫出行星需要的向心力表達式，并說明式中符號的物理意義。2. 行星運動的線速度v與周期

3、T的關(guān)系式如何？為何要消去v？寫出要消去v后的向心力表達式。3. 如何應(yīng)用開普勒第三定律消去周期T？為何要消去周期T？4. 寫出引力F與間隔 r的比例式，說明比例式的意義。老師活動：投影學生的推導(dǎo)過程，點評。師生交流討論或大膽猜測。明確：1既然把橢圓軌道簡化為圓形軌道，由第二定律：行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積，可知：行星做勻速圓周運動。2猜測：太陽對行星的引力，并且此引力等于行星做圓周運動所需要的向心力。3選擇，因為在日常生活中，行星繞太陽運動的線速度v、角速度不易觀測，但周期T比較容易觀測出來。4由開普勒第三定律可知，并且k是由中心天體的質(zhì)量決定的。因此可對此式變形為。合作交

4、流根據(jù)對上述問題的探究，讓學生分組交流合作，推導(dǎo)出太陽對行星的引力的表達式。設(shè)行星的質(zhì)量為m，行星到太陽的間隔 為r，公轉(zhuǎn)周期為T，根據(jù)牛頓第二定律可得太陽對行星的引力為：由開普勒第三定律可得T2=由得：即F42k 式說明：太陽對不同行星的引力，與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間間隔 的二次方成反比。點評：通過對上述問題探究，使學生理解物理問題的一般處理方法：抓住主要矛盾，忽略次要因素，大膽進展科學猜測，體會科學研究方法對人們認識自然的重要作用。二行星對太陽的引力老師活動：行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量M以及行星到太陽的間隔 r之間又有何關(guān)系？請在練習本上用學過的知識推導(dǎo)出來。學生活動：在練習本

5、上用牛頓第三定律推導(dǎo)行星對太陽的引力F與太陽的質(zhì)量M以及行星到太陽的間隔 r之間的關(guān)系。老師活動：投影學生的推導(dǎo)過程，點評。學生考慮、歸納、代表發(fā)言。明確：1兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上。2根據(jù)牛頓第三定律和太陽對行星的引力滿足的關(guān)系可知：行星對太陽的引力大小應(yīng)該與太陽質(zhì)量M成正比，與行星、太陽間隔 的二次方成反比，也就是。三太陽與行星間的引力老師活動：綜合以上推導(dǎo)過程，推導(dǎo)出太陽與行星間的引力與太陽質(zhì)量、行星質(zhì)量、以及兩者間隔 的關(guān)系式?？纯纯梢缘贸鍪裁唇Y(jié)論？學生活動：在練習本上推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達式。老師活動：投影學生的推導(dǎo)過程，點評。點評

6、：通過學生獨立推導(dǎo)，培養(yǎng)學生邏輯推理才能，同時讓學生感受探究新知的樂趣。老師活動：引導(dǎo)學生就教材“說一說欄目中的問題進展討論，總結(jié)、點評。對公式的說明：1公式說明，太陽與行星間的引力大小，與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反比。2式中G是比例系數(shù)，與太陽、行星都沒有關(guān)系。3太陽與行星間引力的方向沿著兩者的連線方向。4我們沿著牛頓的足跡，一直是在已有的觀測結(jié)果開普勒行星運動定律和理論引導(dǎo)牛頓運動定律下進展推測和分析，觀測結(jié)果僅對“行星繞太陽運動成立，這還不是萬有引力定律。三、課堂小結(jié)通過本節(jié)課的學習，我們理解了：1太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間間隔 的二

7、次方成反比。2行星對太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量M成正比，與太陽到行星的間隔 的二次方成反比。3太陽與行星間的引力與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者間隔 的平方成反比： 寫成等式。四、課堂訓(xùn)練1.以下說法正確的選項是 。A.行星繞太陽的橢圓軌道可以近似地看作圓形軌道，其向心力來源于太陽對行星的引力 B.太陽對行星的引力大于行星對太陽的引力，所以行星繞太陽運轉(zhuǎn)而不是太陽繞行星運轉(zhuǎn)C.太陽對行星的引力等于行星對太陽的引力，其方向一定在兩者的連線上 D.所有行星與太陽間的引力都相等2關(guān)于力學問題的研究方法，以下描繪正確的選項是 。A.行星與太陽間作用的規(guī)律，是根據(jù)物體的運動探究它受的力 B.平拋運

8、動的研究是根據(jù)物體的受力探究它的運動 C.圓周運動的研究是根據(jù)物體的運動探究它的力 D.圓周運動的研究是根據(jù)物體的受力探究它的運動3.假如認為行星圍繞太陽做勻速圓周運動，那么以下說法中正確的選項是 。A. 行星受到太陽的引力，提供行星做圓周運動的向心力B. 行星受到太陽的引力，但行星運動不需要向心力C. 行星同時受到太陽的引力和向心力的作用D. 行星受到太陽的引力與它運行的向心力可能不等4.假如要驗證太陽與行星之間引力的規(guī)律是否適用于行星與它的衛(wèi)星，需要觀測衛(wèi)星的 。A.質(zhì)量 B.運動周期 C.軌道半徑 D.半徑5.把行星運動近似看作勻速圓周運動以后，開普勒第三定律可寫為T2kr3，那么可推得

9、 。A.行星受太陽的引力為 B.行星受太陽的引力都一樣C.行星受太陽的引力 D.質(zhì)量越大的行星受太陽的引力一定越大6.關(guān)于太陽與行星間的引力，以下說法中正確的選項是 。A太陽對行星的引力與行星對太陽的引力是一對平衡力B太陽對行星的引力與行星對太陽的引力是作用力與反作用力的關(guān)系C太陽與行星間的引力大小與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者間隔 的平方成反比D以上說法均不對7.兩顆做勻速圓周運動的人造地球衛(wèi)星，它們的角速度和線速度分別為1、2和v1、v2。假如它們的軌道半徑之比r1r2=12，那么以下式子正確的選項是 。A.121 B.12=21 C.v1v21 D.v1v2=18.兩個行星的質(zhì)量分別為