高中物理人教版第六章萬有引力與航天萬有引力理論的成就【全國一等獎】

第六章萬有引力與航天第4節(jié)萬有引力理論的成就教學設計設計思想本節(jié)課是在學習了圓周運動與萬有引力定律之后的一節(jié)知識應用與擴展的課。通過利用萬有引力定律計算天體質量，體會它在科學史上所產生的重大影響。本節(jié)是“應用+檢驗”性的內容，著重理清兩個思路：F萬=G；F萬=F向。這也是本章的重點之處。萬有引力定律的應用讓人類對世界有了更多的認識，隨后也成為人類認識未知世界的有力武器，因此，在教學中應引導學生用萬有引力定律對天體運動進行自主探究，采用啟發(fā)式教學。教學目標【知識與技能】1、了解萬有引力是作為行星、衛(wèi)星圓周運動的向心力；2、了解萬有引力定律在天文學上有重要應用；3、會用萬有引力定律計算天體的質量。【過程與方法】通過萬有引力在實際中的應用，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力；在發(fā)現問題、提出問題、分析問題和解決問題的探究過程中，培養(yǎng)學生求異思維和創(chuàng)造性思維。通過探究萬有引力與重力的關系，理解忽略次要矛盾的思維方法。通過模擬實驗，培養(yǎng)學生的觀察能力、想象能力，培養(yǎng)發(fā)散思維?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】利用萬有引力定律可以發(fā)現未知天體，讓學生懂得理論來源于實踐，反過來又可以指導實踐的辯證唯物主義觀點；通過介紹萬有引力的應用，激發(fā)學生的學習愿望和勇于探索、創(chuàng)造和追求真理的科學精神；天體物理中具有對稱的幾何圖形，體現了極強的形式美。教學重點對天體運動的向心力是由萬有引力提供的理解會用已知條件求中心天體的質量教學難點根據已知條件求中心天體的質量教學資源多媒體圖片地球儀橡皮泥過山車模型教法設計自主探究啟發(fā)式教學教學過程教師活動學生活動設計意圖引入新課：圖片：世界第一胖人分析重力和萬有引力的關系總結計算天體質量的方法分析萬有引力是行星、衛(wèi)星圓周運動的向心力演示實驗知識擴展總結歸納學生自主學習科學家及行星圖片小結我們每個人都很關注自己的健康，時常拿來體重計來稱一稱自己的質量。那么，如果想要稱量一下地球的質量，我們還能用體重計、天平……么？我們應該怎么來給地球稱一下質量呢？假如我們跳出地球來觀察地球（地球儀模擬地球）上物體（橡皮泥模擬）的運動：因為隨地球自轉，物體需要向心力，向心力是由萬有引力提供的。引導學生設想：如果物體隨地球自轉的向心力不存在，問題就會簡化很多了。引導分析忽略向心力的過程。以赤道上的物體為例，提供相關數據?？偨Y：地球上的物體，我們可以近似的認為F萬=G（提供相關數據）通過分析地球上的物體，我們可以計算出地球的質量，還有其它的方法么？在思考這個問題之前，我們先思考：人造衛(wèi)星、宇宙飛船受到地球的萬有引力作用，為什么還能在太空遨游，卻沒有掉下來呢？（簡單介紹東方紅一號和楊立偉）將模擬過山車中，小球掉不下來和衛(wèi)星、飛船掉不下來類比?？偨Y：對于行星、衛(wèi)星的運動F萬=F向（將方程具體，提供相關數據）現在地球的問題大家已經完美地解決了，大家再試一試如何計算太陽的質量呢？總結：利用以上兩種方法我們可以計算出天體的質量。但需要注意的是，我們求出的是中心天體的質量，而不是環(huán)繞天體的質量。萬有引力在科學史上所產生的重大影響是無論怎樣估計也是不過分的。簡單介紹天王星、海王星、冥王星的發(fā)現過程和哈雷彗星的回歸。讓學生思考問題：海王星、冥王星的發(fā)現及哈雷彗星的回歸說明了什么問題？通過對這個過程的認識，你有哪些收獲？這節(jié)課我們重點學了計算天體質量的基本思路和方法，請大家自己總結，并思考在具體運用中應注意哪些問題？萬有引力幫助我們計算出無法測量的大天體的質量，它的魅力不僅于此，下節(jié)課我們繼續(xù)體會萬有引力帶給我們的無窮魅力。自主思考、互相討論結論：根據前面學過的萬有引力定律，以及重力是由于地球的吸引而產生的這兩點入手。觀察地球儀模型，思考物體的運動狀態(tài)及原因，得出結論：重力不是萬有引力。分組討論得出結論：在赤道的物體向心力為重力的千分之三，所以向心力可以忽略。和老師共同總結，得出稱量地球重量的方法。并完成已知引力常量G、地球半徑R和重力加速度g時地球質量表達式的推導。根據相關數據，實際運算地球質量自主思考、觀察實驗、自主討論，得出結論：行星、衛(wèi)星做圓周運動，地球的萬有引力提供向心力。得出新發(fā)現：如果已知衛(wèi)星繞地球運動的周期和衛(wèi)星與地球之間的距離，利用這種方法也可以計算地球的質量。實際運算地球質量，并與之前的結果進行對比，進行檢驗。思考、總結、歸納自主閱讀教材“發(fā)現未知天體”部分，并思考問題，回答問題：海王星和冥王星的發(fā)現以及預言哈雷彗星的回歸進一步說明萬有引力定律的正確性，提高了萬有引力定律的權威。通過這個發(fā)現過程，使我們懂得了實踐是檢驗真理的唯一標準。還能領略自然界的奇妙與和諧。體會知識的力量，科學家的偉大。在發(fā)現問題、提出問題的過程中，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力。在分析問題的過程中，激發(fā)學生勇于探索、創(chuàng)造和追求真理的科學精神，理解“近似”的思維方法。體會成功的喜悅，激發(fā)學習興趣與學習愿望。在分析問題、解決問題的過程中，培養(yǎng)學生的求異思維，讓學生懂得理論源于生活用于生活的辯證唯物主義觀點。培養(yǎng)學生的發(fā)散思維通過解決問題的過程，培養(yǎng)發(fā)散思維，培養(yǎng)學生的總結歸納能力及觀察能力培養(yǎng)學生的自主學習能力和學習習慣增強學生將物理知識應用于實踐的意識。體會宇宙的奧妙與神奇，領會知識的力量，激發(fā)學生的學習熱情。激發(fā)學生的學習愿望和用于探索的精神板書設計萬有引力理論的成就一、迷人的科學