高中物理-第六章第二節(jié) 太陽與行星間的引力教學設計學情分析教材分析課后反思

教學設計：一、新課引入：在有些人看來，物理是枯燥、難懂的，其實物理學是優(yōu)美的，不過它的美表現(xiàn)在基本物理規(guī)律的簡潔和普遍性，并且是含蓄的，隱蔽的，因此有時很難讓人所領會。萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)堪稱一部逐步揭示物理規(guī)律簡潔美的壯麗史詩。上窮碧落下黃泉，天上人間，凡有引力參與的一切復雜現(xiàn)象，無不歸結為一條簡潔的定律，真可謂“囊括萬殊，裁成一相”。因此從本節(jié)課開始，我們來探索萬有引力定律的美之所在。首先，讓我們從回顧開普勒行星運動定律開始本節(jié)課的探究之旅。1、開普勒行星運動定律的內(nèi)容是什么？從運動的描述角度看，分別描述了什么物理情景？第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上；第一定律指明了研究行星運動的參考系、及行星運動的軌跡；

第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積；第二定律揭示了行星在橢圓軌道上運動經(jīng)過不同位置的快慢情況，近日點附近速度大，遠日點附近速度?。坏谌桑核行行堑能壍赖陌腴L軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。第三定律：揭示了不同行星雖然橢圓軌道和環(huán)繞周期不同，但由于中心天體相同，所以共同遵循軌道半長軸的三次方與周期的二次方比值相同的規(guī)律。二、新課講授：1、探究引力的存在問：開普勒行星運動定律揭示了行星的運動規(guī)律，回答了人們千百年來一直追尋的“行星怎樣運動”的問題。然而好奇的人們，卻并不滿足，他們面向天穹，深情地叩問：行星為什么要這樣運動？是什么力量支配著行星繞著太陽做如此和諧而有規(guī)律的運動呢？學生猜想是什么原因，并根據(jù)自己已有的知識和經(jīng)驗初步說出理由。經(jīng)過若干個學生的發(fā)言、補充后，組織學生理出邏輯順序：橢圓運動（至少速度變方向）→變速運動→加速度（由牛頓第二定律）→合外力→引力評價：大家之所以能順利地確定引力存在是由于我們所處的時代，是由于上一章我們學過的圓周運動的知識，你知道幾百年前科學剛剛萌芽發(fā)展的時代科學家們（不是一般民眾）怎樣回答的這個問題嗎？閱讀媒體素材：了解歷史上人們關于行星運動原因的猜想簡單介紹開普勒、笛卡兒、胡克、哈雷、牛頓等人的觀點，其中開普勒認為是太陽發(fā)出的磁力；笛卡兒認為是流質(zhì)渦旋帶動；胡克、哈雷認為是太陽引力，甚至證明了如果行星軌道是圓形的，引力大小跟軌道半徑的平方成反比（但對于橢圓軌道他們無法證明）；牛頓支持胡克、哈雷的觀點，而且對橢圓軌道也做了嚴格的證明。（圖片：流質(zhì)渦旋帶動可以以一個水的漩渦形象替代）

評價：由于流質(zhì)渦旋帶動符合人們的生活經(jīng)驗，所以當時被廣泛接受，甚至牛頓都是在信仰這種學說中長大的，因此牛頓敢于堅持引力說是需要很大的勇氣的。當然這種勇氣也來自他廣泛汲取的別人的成就，包括歐幾里得數(shù)學，阿基米德靜力學，開普勒定律，伽利略運動理論和實驗結果，慣性概念，惠更斯的向心力等，同時亦來自于他自己的研究思考成果：后來出版的《自然哲學的數(shù)學原理》的初步理論。下面我們就沿著牛頓的足跡來探究太陽及行星間的引力2、探究太陽對行星引力大小

問3：既然太陽對行星有一種引力，那么這個引力是由哪些因素決定的呢？大小、方向如何呢？1、猜想：請同學們猜一猜這個引力大小跟什么有關？不說根據(jù)。

學生能猜出距離、二者質(zhì)量，但很可能也會說出行星周期、線速度、角速度等。2、驗證思路：有什么辦法來驗證你的結論的正確性？學生討論出：由運動情況（通過運動學公式）→加速度（通過牛頓第二定律）→受力情況。（即已知力的作用規(guī)律，可以推測物體的運動規(guī)律；已知物體的運動規(guī)律，也可以推測力的作用規(guī)律。開普勒行星運動定律既然描述了行星繞太陽運動的規(guī)律，那么就可以根據(jù)這個運動規(guī)律，推測太陽對行星作用力的規(guī)律。簡單地說，就是把解決問題歸結為“已知運動求力”的動力學問題。）牛頓運動定律牛頓運動定律運動力運動力

MmFrMmFr

3、模型簡化：問：行星軌道按圓處理，開普勒定律怎樣表述？

（投影出答案）

4、驗證推理：問：若已知某行星勻速圓周運動軌道半徑為r，線速度為v，質(zhì)量為m行，則它需要的向心力多大？F需向=m行引導：天文觀測能直接得到行星的線速度嗎？能直接觀測出什么？應該怎樣變化剛才的公式？

將代入得F需向=引導：這是行星需要的向心力，我們要求的是太陽對行星的引力，這兩個力有何關系嗎？

F太陽對行星=F需向=

引導：我們知道引力應該是某種性質(zhì)的力，不管行星運動還是靜止都應該存在這個力，因此太陽對行星的引力大小應該與行星的周期是無關的，僅與兩個星球本身情況有關，即以上得到的僅是太陽對行星的引力計算式，而不是決定式！為找到引力的決定式，我們必須將周期T去掉？怎么辦呢？

引導：由開普勒第三定律得，代入得F太陽對行星=再共同分析出公式中除了m行、r2以外，其余都是常量，對任何行星都相同，這才是只跟距離以及天體本身有關的表達式，即太陽對行星引力的決定式。

總結上式的物理意義，并給出簡化式：F太陽對行星

3、探究行星對太陽引力大小

問：剛才我們猜測到太陽對行星的引力應該與雙方的質(zhì)量均有關，直覺告訴我們這個猜測是正確的，可是我們得出的結論好像只與行星質(zhì)量有關，難道我們猜測錯了嗎？引導學生觀察等式F太陽對行星=討論出結論：公式中的常數(shù)k是開普勒第三定律中的常數(shù)，此常數(shù)是一個與行星無關而與太陽有關的量，與太陽的什么有關，最可能就是質(zhì)量，因此說太陽對行星的引力與雙方的質(zhì)量均有關。問：那么與太陽質(zhì)量到底有什么關系呢？怎樣研究這一問題呢？

引導學生討論得出研究思路：如果還是研究太陽對行星的引力，只能到上式為止，不可能再有什么突破，何不研究行星對太陽的引力呢？因為太陽對行星的引力和行星對太陽的引力是一對作用力與反作用力，二者同性質(zhì)且等大。（以上這兩個問題的設計目的就是為了由討論太陽對行星的引力向討論行星對太陽引力進行過渡，讓學生理解這種研究方向的轉(zhuǎn)變是一種思維的必然，同時也讓學生體會到牛頓能夠轉(zhuǎn)變這種研究方向，其思維技巧多么高超。）

問：行星對太陽的引力跟太陽的質(zhì)量有什么關系呢？

引導學生討論。利用施力物與受力物互換的辦法得出：F行星對太陽。另一種應該利用運動相對性的辦法，行星圍繞太陽做勻速圓周運動，若以行星為參考系，太陽也在繞行星做勻速圓周運動，即若行星繞太陽轉(zhuǎn)了一周，以行星為參考系，太陽也繞行星轉(zhuǎn)了一周。

4、行星與太陽之間的引力大小

問：既然太陽對行星的引力與行星對太陽的引力是一對作用力與反作用力，二者同性質(zhì)且等大，那么它們的大小應該是相同的表達式，因此F太陽對行星與F行星對太陽應該能合二為一，你能辦到嗎？組織討論得出F太陽與行星之間（學生可能得出r4，組織學生評價是否正確）

問：該式的物理意義，問能否寫成等式？

F太陽與行星之間G是比例系數(shù)，與行星和太陽質(zhì)量均無關。

（可將以上關鍵步驟列出投影出示）（以上各公式的腳標只是為了強調(diào)物理意義，本節(jié)課是必需的，以后不是必需的）5、總結（一）將本節(jié)課的探究過程的幻燈片最后重新播放一遍，替代總結。

（二）點評邏輯思維的嚴謹與巧妙，提醒學生感悟、學習這種思維。高中物理難學，已成為大部分學生的共識，作業(yè)正確率比較低也是普遍現(xiàn)象，如何激發(fā)學生學習的積極性、搞好物理教學也成為物理教師研究的課題。為了更好地了解學生學習物理的情況，盡管多數(shù)學生都覺得物理在高中階段是非常重要的一門學科，但是對物理有興趣的學生卻很少，主要原因是感覺到難理解。

對于這種現(xiàn)象，我認為主要原因是學生沒有擺正心態(tài)。能夠進入十九中學的學生，在初中基礎都不好，而進入高中后，物理知識變得抽象、難理解，幾次作業(yè)不理想，有些心理素質(zhì)差的學生就會失去信心。究竟是什么原因造成了這樣的結果呢？經(jīng)過分析了解，我總結出來一下幾點原因。

1，“物理難”的思想在學生們還沒有進入高中之前就已經(jīng)牢固樹立了，對物理有種恐懼心理，而幾次作業(yè)完成不好就更加深了這種思想。

2，高中和初中物理之間差距太大，高中學習和初中學習在思維方式上有很大的不同。從初中的識記轉(zhuǎn)變到高中的邏輯分析，對學生的化學學習來說是一個很大的障礙。如何跨越從初中的形象思維到高中的抽象思維是我們繼續(xù)解決的問題?？梢哉f，高中物理本學期難度較大，只有在這個學期打好基礎，接下來的學習就容易了。

3，學生對物理學科的學習態(tài)度也是一個很重要的原因。少數(shù)學生在完成作業(yè)后不再進行整理和消化知識。這樣的學習態(tài)度在一定程度上決定了班級物理成績不太高。改變他們的學習態(tài)度也是一個非常必要的措施。《太陽與行星間的引力》效果分析：從本節(jié)課的授課與學生學習來看，基本上達到了課標的基本要求，學生能夠積極參與，教師的授課比較流暢，師生互動較好，學生參與意識強，活動較多，能夠充分調(diào)動學生的積極性，提高了課堂效率和學習的氣氛，從評測練習的效果來看，學生對重難點的把握較好。但是從課堂的實施流程來看，是一節(jié)傳統(tǒng)課，創(chuàng)新點不足，這是需要在今后的教學中加強的。教材分析：重點：太陽與行星間引力的推導。突出教學重點的方法：通過有效問題的設置，引導學生動手參與推導過程，關注學生推導細節(jié)并及時交流和反饋，總結推導步驟；過程中突出層次關系，抓住關鍵。難點：太陽與行星間引力的推導。突破教學難點的策略：有效設置問題，啟發(fā)和引導學生思考并界定問題、預定目標，明確達成目標過程中的每一步的研究對象、物理模型、物理規(guī)律和數(shù)學工具。1．關于太陽對行星的引力，下面關于太陽對行星的引力的說法中正確的是（）A．太陽對行星的引力等于行星做勻速圓周運動的向心力B．太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比，與行星和太陽間的距離成反比C．太陽對行星的引力是由實驗得出的D．太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導出來的2．兩顆行星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2,軌道半徑之比R1∶R2=3∶1，下列有關數(shù)據(jù)之比正確的是()A.周期之比T1∶T2=3∶1B.線速度之比v1∶v2=3∶1C.向心力之比F1∶F2=1∶9D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9AB3、地球的實際運動為橢圓,那么,在近日點A，行星所受太陽的引力比它轉(zhuǎn)動所需要的向心力大還是??？遠日點B呢？AB4、請你運用已有知識，分析開普勒第二定律所描述的，地球在橢圓軌道上運動經(jīng)過A、B兩個位置時，運動快慢變化的原因。vv太陽陽地球BAFFv教學反思本節(jié)課的設計思路是：以探究、合作形式完成學習，在師生互動交流中構建新知識，并引導學生提升思想認識，落實行動。在教學中，我提供了幾個重要環(huán)節(jié)：展示課標與考試說明要求—學生展示（梳理復習提綱）—教師精講（重難點分析三個考點）—典型例題—變式訓練—課堂小結—評測練習。本課教學的成功之處在于：在知識傳授上，基本上達到了《新課程標準》的教學目標，通過引導和鼓勵學生探究學習，突破了教學的重、難點；教學過程中我利用了探究活動法、討論法和講授法相結合；在處理教與學的關系上，我充分考慮到尊重和發(fā)揮學生的主體性，又不失教師的主導性，調(diào)控好課堂教學的節(jié)奏，及時的對學生在探究過程中出現(xiàn)的偏頗、誤區(qū)和不完善的觀點進行有效的點撥和指導。課堂上也存在著一些不足。如：由于教學資源和條件的影響，沒有達到充分培養(yǎng)學生合作學習的意識，充分調(diào)動所有學生的積極性，致使課堂氣氛在有些環(huán)節(jié)過于沉悶。今后要注意運用適當?shù)谋頁P和鼓勵來發(fā)揮自己的課堂掌控能力，充分激發(fā)學生的上進心、自尊心和集體榮譽感。另外課上由于討論時間有點長，導致最后內(nèi)容略顯緊張，這也是我所沒有預料到的，以后我要做到對課堂充分估計掌握好時間的分配?？傊?，通過這節(jié)課，使我對新課程改革有了進一步的認識，教育是一門藝術，教師不僅要完成知識的傳授，更要使教學彰顯藝術的魅力，教師要在教學中少一些要求，學會傾聽學生，敢于肯定學生的質(zhì)疑和求證精神。我愿在這條路上樂此不疲地探索，勤于動腦，刻苦鉆研，不斷豐富自己的專業(yè)知識，提高自己的教學水平，爭取上出更多更精彩的課，為家鄉(xiāng)的教育事業(yè)貢獻。課標分析：1.知識與技能（1）了解關于行星繞太陽運動的不同觀點和引力思想形成的歷程。（2）在開普勒行星運動定律、勻速圓周運動知識和牛頓運動定律的基礎上，推導得到太陽與行星間的引力的表達式，并初步理解其物理意義。2.過程與方法（1）追尋得出太陽與行星間引力的科學探究過程，認識