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2019-2020年高中物理 6.1《行星的運(yùn)動(dòng)》教案 新人教版必修2 知識(shí)與技能 1． 知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容。 2． 知道所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。 3．知道所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，且這個(gè)比值與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，但與太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān)。 4．理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，真理是來(lái)之不易的。 過(guò)程與方法 1．通過(guò)托勒密、哥白尼、第谷、開(kāi)普勒等幾位科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的不同認(rèn)識(shí)，了解人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性并加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的理解。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1． 澄清對(duì)天體運(yùn)動(dòng)神秘、模糊的認(rèn)識(shí)，掌握人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法。 2．感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動(dòng)力。 教學(xué)重點(diǎn) 1． 理解和掌握開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，認(rèn)識(shí)行星的運(yùn)動(dòng)。學(xué)好本節(jié)有利于對(duì)宇宙中行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，掌握人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法，并有利于對(duì)人造衛(wèi)星的學(xué)習(xí)。 教學(xué)難點(diǎn) 1．對(duì)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解和應(yīng)用，通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)可以澄清人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)神秘、模糊的認(rèn)識(shí)。 教學(xué)過(guò)程 新課教學(xué) 引入： 6．2太陽(yáng)與行星間的引力 6．3萬(wàn)有引力定律 知識(shí)與技能 １．理解太陽(yáng)與行星間存在引力 ２．能根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星間的引力表達(dá)式 ３．理解萬(wàn)有引力定律的含義并會(huì)推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律 ４．理解地面上物體所受的重力與天體間的引力是同一性質(zhì)的力，即服從平方反比定律的萬(wàn)有引力 過(guò)程與方法 １．通過(guò)推導(dǎo)太陽(yáng)與行星間的引力公式，體會(huì)邏輯推理在物理學(xué)中的重要性 ２．體會(huì)推導(dǎo)過(guò)程中的數(shù)量關(guān)系 情感態(tài)度與價(jià)值觀 １． 感受太陽(yáng)與行星間的引力關(guān)系，從而體會(huì)大自然的奧秘 ２． 通過(guò)學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)和借鑒科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，充實(shí)自己的頭腦，更好地去認(rèn)識(shí)世界，建立科學(xué)的價(jià)值觀 教學(xué)重點(diǎn) １．根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星間的引力公式，記住推導(dǎo)出的引力公式 ２．在研究具體問(wèn)題時(shí)，如何選取參考系 ３．質(zhì)點(diǎn)概念的理解 教學(xué)難點(diǎn) １．太陽(yáng)與行星間的引力公式推導(dǎo)過(guò)程 ２．什么情況下可以把物體看作質(zhì)點(diǎn) 教具 多媒體視頻 課時(shí)安排 １課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 開(kāi)普勒定律發(fā)現(xiàn)之后，人們便開(kāi)始更深入的思考：行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？ 這節(jié)課我們“追尋著牛頓的足跡”，用自己的手和腦，重新“發(fā)現(xiàn)”萬(wàn)有引力定律。 一． 太陽(yáng)對(duì)行星的引力 為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，行星的軌道按圓來(lái)處理，請(qǐng)猜想太陽(yáng)與行星的引力與什么因素有關(guān) 研究的問(wèn)題中，只有太陽(yáng)、行星，那么他們之間的引力可能與太陽(yáng)的質(zhì)量、行星的質(zhì)量、他們之間的距離以及行星與太陽(yáng)之間的媒介物有關(guān)，還可能與太陽(yáng)與行星的形狀、大小有關(guān)。太陽(yáng)與行星的是否可以看作質(zhì)點(diǎn)？太陽(yáng)與行星之間是真空，對(duì)太陽(yáng)與行星的引力有無(wú)影響？ 討論小結(jié)：太陽(yáng)與行星之間的引力應(yīng)該與行星到太陽(yáng)的距離、太陽(yáng)的質(zhì)量、行星的質(zhì)量有關(guān)。我們先研究太陽(yáng)對(duì)行星的引力，這樣只研究引力與行星的質(zhì)量以及太陽(yáng)與行星之間的距離的關(guān)系。那么，F(xiàn)與r的定量關(guān)系是什么？ 閱讀教材：太陽(yáng)對(duì)行星的引力部分。 讓學(xué)生回答如何來(lái)進(jìn)行理論分析 ：根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，行星以太陽(yáng)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供向心力。 （1） 向心力等于F= （2） 天文觀測(cè)到行星周期T，則v=代入上式得F= （3） 根據(jù)開(kāi)普勒第三定律代入上式得 （4） 上式中對(duì)太陽(yáng)系中任何行星都相同，因而F與成正比，既F 結(jié)論：太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，與太陽(yáng)與行星間的距離的二次方成反比。 二． 行星對(duì)太陽(yáng)的引力 就太陽(yáng)對(duì)行星的引力而言，行星是受力物體，引力與受力物體的質(zhì)量成正比，行星對(duì)太陽(yáng)的引力也應(yīng)該與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比。 閱讀教材行星對(duì)太陽(yáng)的引力部分，學(xué)生回答行星對(duì)太陽(yáng)的引力與太陽(yáng)的質(zhì)量、行星到太陽(yáng)的距離是什么關(guān)系？ 結(jié)論：行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小與太陽(yáng)的質(zhì)量M成正比，與行星到太陽(yáng)的距離r的二次方成反比。 三． 太陽(yáng)與行星間的引力 綜上推導(dǎo)過(guò)程，推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星間的引力與太陽(yáng)質(zhì)量、行星質(zhì)量以及兩者距離的關(guān)系式，看看能得出什么結(jié)論。 結(jié)論：太陽(yáng)與行星間的引力與太陽(yáng)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： 說(shuō)明： （1） G是比例系數(shù)，與行星和太陽(yáng)均無(wú)關(guān) （2） 太陽(yáng)與行星間的引力規(guī)律，也適用于地球與衛(wèi)星間的引力 （3） 該引力規(guī)律普遍適用于任何有質(zhì)量的物體 四． 萬(wàn)有引力定律 知道了太陽(yáng)與行星之間作用力的規(guī)律，可以完全解釋行星的運(yùn)動(dòng)了，那么，是什么力使得地面的物體不能離開(kāi)地球，總要落回地面呢？如蘋(píng)果被拋出后總要落回地面，那么是什么力使得蘋(píng)果不能離開(kāi)地球呢？是否也是由于地球?qū)μO(píng)果的引力造成的？地球?qū)μO(píng)果的引力和太陽(yáng)對(duì)行星的引力是同一種力嗎，若真是這樣，物體離地面越遠(yuǎn)，其受地球的引力就應(yīng)該越小，可是地面上的物體在距離地面很遠(yuǎn)時(shí)似乎重力沒(méi)有明顯的減弱，是不是不夠遠(yuǎn)，我們想這樣的高度比起天體之間的距離來(lái)說(shuō)，真的不算遠(yuǎn)！再往遠(yuǎn)處設(shè)想如果物體遠(yuǎn)到地球那邊，物體是否也會(huì)象月球那樣繞地球運(yùn)動(dòng)？也許真的是同一種力，我們就來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題。 １． 月——地檢測(cè) 猜想：“天上”的力與“人間”的力可能出于同一根源。 閱讀教材月地檢測(cè)，回答學(xué)生假定成立 在牛頓時(shí)代，重力加速度已能比較精確測(cè)定，當(dāng)時(shí)也能比較精確地測(cè)定月球與地球之間的距離、月球的公轉(zhuǎn)周期，從而能夠算出月球運(yùn)動(dòng)的向心加速度，證明了猜想的正確性 例題：已知：=3.8m，=27.3 天，g=9.8,求 結(jié)論：太陽(yáng)與行星間、地球與月球間、地球與地面物體間的力是同一種性質(zhì)的力。 ２． 萬(wàn)有引力定律 任意兩個(gè)物體之間都有這樣的力存在嗎？閱讀教材萬(wàn)有引力部分。 學(xué)生回答：牛頓作了大膽的猜想，任意兩個(gè)物體間都存在著這樣的力。于是這個(gè)結(jié)論被推廣到宇宙中的一切物體之間。即： 萬(wàn)有引力定律：自然界中的任何兩物體都互相吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2成正比，與他們之間的距離r的二次方成反比即 式中質(zhì)量的單位為kg，距離的單位為m，力的單位N，G叫引力常量。 注：公式的適用條件 （1） 適用于質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算 （2） 對(duì)于可視為質(zhì)點(diǎn)的物體間的引力求解也可以利用萬(wàn)有引力公式 （3） 當(dāng)研究的物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可以把物體假想分割成無(wú)數(shù)質(zhì)點(diǎn)，求分力，再求合力 說(shuō)明： （1） 萬(wàn)有引力的普遍性，一切物體間 （2） 萬(wàn)有引力的相互性，兩物體間相互作用 （3） 萬(wàn)有引力的宏觀性，只有在質(zhì)量大星球間，它的存在才有實(shí)際物理意義 （4） 萬(wàn)有引力的特殊性，兩物體間只與本身有關(guān)，與周圍其他物體無(wú)關(guān) ３． 引力常量 卡文迪許通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出G= 意義：證明了萬(wàn)有引力的存在；使萬(wàn)有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值；標(biāo)志著力學(xué)實(shí)驗(yàn)精密程度的提高，開(kāi)創(chuàng)了測(cè)量弱引力的新時(shí)代 五．小結(jié)，布置作業(yè)