萬有引力理論的成就+集體備課教案 高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

第三節(jié)萬有引力理論的成就（第一課時）【課標解讀】本節(jié)主要是應用規(guī)律解決實際問題，問題的成功解決不僅從另一個角度說明萬有引力定律經(jīng)受了更多的檢驗，也說明萬有引力定律的巨大價值，以及認識科學定律對人類探索未知世界的作用。牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，是在其后百余年間，由于不斷被科學實驗所證實，才逐漸得到普遍承認的。新教材將原來的小標題“‘科學真是迷人’”改為“‘稱量’地球的質量”，既合文意，又與其他小標題協(xié)調一致。其要解決的問題是怎樣“稱量”地球的質量?這對于學生來說既是一個具有挑戰(zhàn)性的問題，也是一個學生能運用所學的知識和方法可以解決的實際問題，新教材著力通過問題引導讓學生完成模型建構和問題解決。計算天體的質量的思路與前面計算地球質量的思路不同，它是綜合萬有引力定律與牛頓第二定律解決問題的。新教材通過問題:“能用‘稱量’地球質量的方法‘稱量’太陽嗎?怎樣才能得到太陽的質量?”引導學生自主探究。預見并發(fā)現(xiàn)未知行星，是體現(xiàn)萬有引力理論威力和價值的最生動例證。雖然學生無法進行定量計算，新教材通過問題:“是天文觀測數(shù)據(jù)不準確?是萬有引力定律的準確性有問題?是天王星軌道外面還有一顆未發(fā)現(xiàn)的行星?……”引導學生思考和進行定性分析。【教學目標】主題探究素養(yǎng)提升自力更生法求解天體質量和密度理解重力與萬有引力關系知道重力與萬有引力相等的適用條件借助外援法求解天體質量和密度（1）知道已知什么條件可以求出天體的質量和密度（2）會利用兩種方法估算天體質量和密度【課堂探究】主題探究一天體質量和密度的計算1.天體質量的計算（1）重力加速度法（自力更生法）已知天體（如地球）的半徑R及其表面的重力加速度mg＝Geq\f(Mm,R2)（忽略天體自轉），可以得出：天體(如地球)質量：M＝eq\f(gR2,G)（2）環(huán)繞法（借助外援法）借助環(huán)繞天體，可以求出中心天體質量，環(huán)繞天體質量被約去（不可求）已知環(huán)繞天體的線速度和半徑已知環(huán)繞天體的角速度和半徑已知環(huán)繞天體的周期T和半徑已知環(huán)繞天體的線速度和角速度已知環(huán)繞天體的線速度和周期T2.天體密度的計算若已知可以求出質量的天體的半徑R，則該天體的體積，由此可求出天體的密度比如：①自力更生法求出了天體質量M＝eq\f(gR2,G)，則密度②借助外援法中已知環(huán)繞天體的周期T和半徑，求出了中心天體質量，則密度，當環(huán)繞中心天體表面運行時，衛(wèi)星的軌道半徑可認為等于中心天體半徑R，則典型例題：學習指導59頁素養(yǎng)訓練1、2練習：配套檢測卷128頁第4、7題【板書設計】“自力更生法”“借助外援法”情景已知天體(如地球)的半徑R和天體(如地球)表面的重力加速度g行星或衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動思路物體的重力近似等于天體(如地球)與物體間的萬有引力：mg＝Geq\f(Mm,R2)行星或衛(wèi)星受到的萬有引力充當向心力：Geq\f(Mm,r2)＝m(eq\f(2π,T))2r(或Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r))(或Geq\f(Mm,r2)＝mω2r)天體質量天體(如地球)質量：M＝eq\f(gR2,G)中心天體質量：M＝eq\f(4π2r3,GT2)(M＝eq\f(rv2,G)或M＝eq\f(r3ω2,G))天體密度ρ＝eq\f(M,\f(4,3)πR3)＝eq\f(3g,4πRG)ρ＝eq\f(M,\f(4,3)πR3)＝eq\f(3πr3,GT2R3)(以T為例)說明利用mg＝eq\f(GMm,R2)求M是忽略了天體自轉，且g為天體表面的重力加速度由F引＝F向求M，求得的是中心天體的質量，而不是做圓周運動的天體質量【課后作業(yè)】A層基礎篇：教材課后習題1-3B層提升篇：配套檢測卷1-7和配套檢測卷9第三節(jié)萬有引力理論的成就（第二課時）【教學目標】主題探究素養(yǎng)提升發(fā)現(xiàn)未知天體預言哈雷彗星回歸理解萬有引力定律在天文學上重要應用：發(fā)現(xiàn)未知天體、預言哈雷彗星的回歸。天體運動的分析與計算（1）能將天體問題轉換成勻速圓周運動模型，理解向心力由中心天體的萬有引力提供這一基本思路；（2）理解天體運動的兩個重要關系【課堂探究】主題探究一發(fā)現(xiàn)未知天體預言哈雷彗星回歸學生活動：閱讀頁，完成學習指導自學新教材第三欄目的內容物理學史： 主題探究二天體運動的分析與計算基本分析思路行星繞恒星（或衛(wèi)星繞行星）的運動可看做勻速圓周運動，向心力由中心天體的萬有引力提供。兩個重要關系（1）基本關系：（2）黃金代換：注意：①與可以相互替代②強調式中的物理意義③引導：證明過程證明：在天體表面物體的重力等于萬有引力，，可得天體的運動參量與軌道半徑的關系分析典型例題：典例2注意：學習指導60頁易錯警示練習：素養(yǎng)訓練3、4典例：①訓練新素養(yǎng)一：引導學生解釋②訓練新素養(yǎng)二（1）注意：，可以進一步計算半徑③訓練新素養(yǎng)二（2）注意：“黃金代換”的熟練應用【課后作業(yè)】A層基礎篇：作