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（區(qū)一等獎）

萬有引力理論的成就教學設計設計思想本節(jié)教學內(nèi)容為萬有引力定律在天文學上的應用，通過天體質(zhì)量的“稱量”與計算和發(fā)現(xiàn)未知天體，體現(xiàn)了萬有引力定律對人類探索未知世界所起到的巨大作用，海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)，哈雷彗星的按時回歸，又驗證了萬有引力的正確性和普遍適用性。本節(jié)內(nèi)容在本章中是重點，是萬有引力定律的應用與驗證。通過創(chuàng)設物理情景，提出問題，激發(fā)學生學習熱情。通過解決問題使學生體會科學美與科學的巨大作用，從而愛科學，學科學，用科學。教學目標【知識與技能】1．了解萬有引力定律在天文學上的重要應用，了解“稱量地球質(zhì)量”和“計算太陽質(zhì)量”的基本思路，了解未知天體的發(fā)現(xiàn)過程。2．理解行星、衛(wèi)星作圓周運動的向心力是由萬有引力提供的。3．會用萬用引力定律計算天體質(zhì)量，會計算星球周圍的某位置的重力加速度?！具^程與方法】1．通過“稱量地球質(zhì)量”使學生體會間接測量的方法。2.通過對“行星作圓周運動的向心力是由萬有引力提供的”的理解，進一步理解物理學中采用的“近似”的思想來建立物理模型的思維方法。3.通過對預言未知星體和彗星回歸內(nèi)容的了解，領略自然界的奇妙與和諧。增強將物理知識應用于實踐的意識。4.通過天體質(zhì)量和密度的計算，進一步認識物理模型和數(shù)學工具在物理學發(fā)展過程中的作用?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】1．通過利用萬有引力“稱量”地球質(zhì)量和計算天體質(zhì)量，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，體驗探索未知世界的喜悅，從而使學生熱愛科學2.利用萬有引力定律可以預言未知天體和彗星回歸，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。知道實踐是檢驗真理的唯一標準。3．天體物理中具有對稱的幾何圖形，體現(xiàn)了極強的形式美。教學重點重力加速度的計算，天體質(zhì)量的計算教學難點重力與萬有引力之間的關系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：世界第一胖人新課分析重力和萬有引力的關系測量地球質(zhì)量的方法重力加速度計算天體質(zhì)量的方法發(fā)現(xiàn)未知天體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(zhì)量。那么，如果想要稱量一下地球的質(zhì)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(zhì)量呢？通過本節(jié)課的學習我們將會領略科學的迷人之處板書：萬有引力理論的成就一、迷人的科學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：問：物體受到幾個力，物體處于什么運動狀態(tài)？因為物體相對地球靜止，所以有：又因為物體隨地球作圓周運動，有：所以：由于遠小于（提供相關數(shù)據(jù)）所以：（板書）問題：已知重力加速度,地球半徑R，萬有引力常數(shù)G，你能由以上數(shù)據(jù)計算出地球的質(zhì)量M嗎？敘述：g和R在在卡文迪許之前就已經(jīng)知道，卡文迪許測出了G，就間接的測出離地球的質(zhì)量。所以說卡文迪許是稱量地球質(zhì)量的第一人。著名的文學家馬克吐溫滿懷激情地說：“科學真是迷人。根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多收獲！”問：月球表面的重力加速度與地球表面的重力加速度大小相同嗎？問：星球表面的張力加速度大小由什么因素決定？結論：（板書）問：高山上與地面處的重力加速度大小相同嗎？結論：上面我們已經(jīng)知道了如何計算地球的質(zhì)量，又如何計算太陽的質(zhì)量呢？二、天體質(zhì)量的計算請同學們思考：人造衛(wèi)星、宇宙飛船繞地球作圓周運動，地球繞太陽作圓周運動，什么力為他們提供的向心力。總結：F引=F向問題情境：已知，地球與太陽之間的距離為r，地球的公轉(zhuǎn)周期為T,萬有引力常數(shù)為G,你能根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出太陽質(zhì)量嗎由得練習：用上面的方法計算地球的質(zhì)量需要知道哪些物理量？總結：利用以上兩種方法我們可以計算出天體的質(zhì)量。但需要注意的是，我們求出的是中心天體的質(zhì)量，而不是環(huán)繞天體的質(zhì)量。計算天體質(zhì)量是萬有引力的成果之一，在發(fā)現(xiàn)未知天體方面他也發(fā)揮著巨大作用三．發(fā)現(xiàn)未知天體請同學們自主閱讀教材“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分。海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)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，和普遍適用性。萬有引力在科學史上所產(chǎn)生的重大影響是無論怎樣估計也是不過分的。萬有引力幫助我們計算出無法測量的大天體的質(zhì)量，又幫助人們發(fā)現(xiàn)了未知天體，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(jù)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(chǎn)生的這兩點入手。觀察地球儀模型，思考物體的運動狀態(tài)，并進行受力分析，找出各力之間的關系。進行數(shù)學推理學生根據(jù)常識回答：不同討論，推理思考討論，與地球表面的重力加速度的推理方法相同。進一步思考自主思考、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。自主思考、推理得出結論進行類比思考，得出結論：知道地球某個衛(wèi)星做勻速圓周運動周期和這個衛(wèi)星的運動半徑即可。閱讀教材體會知識的力量，科學家的偉大。體會萬有引力定律的巨大影響和無窮魅力在發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的過程中，激發(fā)學生的求知欲。在觀察試驗、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。培養(yǎng)學生應用數(shù)學工具物理問題的能力，體會成功的喜悅，激發(fā)學習興趣與學習愿望。激發(fā)學生熱愛科學的情感。培養(yǎng)學生類比的思考方法激發(fā)學生的學習熱情培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和推理能力培養(yǎng)學生的解決問題的能力使學生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。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。板書設計萬有引力理論的成就一、迷人的科學二、天體質(zhì)量的計算