3-2 万有引力定律的应用 教学设计 (4)

万有引力定律的应用
1教学过程
1.1
第一学时
1.1.1教学目标
知识与技能：
1．会利用万有引力定律计算天体的质量；
2．会推导人造卫星的环绕速度，会解决涉及人造卫星运动的较简单的问题。
过程与方法
：
1．了解万有引力定律在探索宇宙奥秘中的重要作用，体会科学思想方法；
2．通过思考和讨论与交流，认识计算天体质量的思路和方法；
3．培养学生对万有引力定律的理解和利用有限的已知条件进行近似计算的能力。
情感态度价值观
1．通过对天体质量的计算，体会科学定律的巨大威力和科学知识的奇妙；
2．通过万有引力定律在天文学上的重要应用，体会万有引力定律发现的意义。
1.1.2学时重点
天体运动的向心力是由万有引力提供，利用这一思路来计算天体的质量和人造卫星的绕行速度是本节课的重点。
1.1.3学时难点
天体质量的计算涉及的物理符号较多，数学运算教复杂，是这节课的难点
1.1.4教学活动
活动1【导入】万有引力定律的应用
自从卡文迪许测出引力常量后，万有引力定律就逐渐显示出强大的威力，人们利用它只需要简单的计算就可以知太阳、行星等巨大天体的质量；人造地球卫星的发射和回收，更是离不开它的指引….
（如图是嫦娥一号升天的路线，是那么的完美，我国嫦娥一二号的运行轨道设计在国际上是最先进的）
现在我们就一起来研究一下，体会一下万有引力定律的威力吧。
活动2【讲授】万有引力定律的应用
【主板书】
3.2
万有引力的应用
应用一：计算天体的质量和密度
教师提问：
思考1：地球绕太阳的运动通常看做什么运动？谁提供向心力？
（这里教师要注意解释好我们在研究天体运动时把运动轨迹理想化成匀速圆周运动）
【课件演示：动画演示地球绕太阳运动】
思考2：如果已知地球绕太阳运动的轨道半径、周期及引力常量，你能算出太阳质量吗？
（在这里教师要做好引导，学生虽说能，但其实思路还不明确，教师要引导学生画好图，并引导学生说出地球做匀速圆周运动，向心力有太阳给的万有引力来提供，并列出等式F引=F向，强调这是解决天体问题的关键，再引导学生把F引和F向的公式代进去，最后进行数学运算得出所要的答案）
【副板书】教师示范：
（这里要首先引导得出得分式子，然后提醒学生如何进行数学处理，先交叉相乘相等，再两式相除得出所要的结果。如先得出
再求出M）
思考3：如果已知地球绕太阳运动的轨道半径、角速度及引力常量，你能求出太阳质量吗？
思考4：你还有哪些方法能算出太阳的质量吗？
【主板书】
思考5：根据地球运动的条件，能算出地球的质量吗？
（不能，在列出的等式中m会约去。）
教师提问：通过以上方法算出的是谁的质量？
教师强调：对，只能算出太阳的质量，即中心天体的质量
思考6：如果要求太阳的密度，还要知道什么条件呢？
教师引导学生答出：要知太阳的体积，其实只要知道太阳的半径即可。太阳的体积
，让学生算出太阳的密度（已知地球绕太阳运动的轨道半径r、周期T、太阳半径R）。
【副板书】
教师提问：归纳一下计算太阳的质量有什么方法？
【主板书】
（一边板书一边引导学生一起说出结论）
应用二：人造地球卫星的运行规律
教师引导学生观察：
教师提问：从等式我们知道若已知T、r，我们可以求M，若已知M、r，我们可以求出什么呢？
若要求v、ω呢？
思考7：若已知地球的质量为M，人造卫星绕地球运动的轨道半径r，请问卫星的运行速度、角速度、周期和加速度是多大呢？
（给学生思考和推导的时间）
【主板书】
归纳：
活动3【练习】万有引力定律的应用
【练习2】
嫦娥一号被月球捕获以后，经变轨，进入使命轨道后，离月球表面的高度h是200公里，绕月周期T是127分钟，已知月球的半径R是1738公里，引力常量G=6.67×10-11N
m2/kg2，请估算月球质量和密度。
【练习3】
我国发射的“神舟”七号载人飞船，与“神舟”六号飞船相比，它在较低的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图3-2-2所示，下列说法正确的是(
)
A、“神舟”七号的速率较大
B、“神舟”七号的速率较小
C、“神舟”七号的周期更长
D、“神舟”七号的周期与“神舟”六号的相同
【练习4】
a、b、c是地球大气层外沿圆轨道运行的三颗人造卫星，a、b质量相同而小于ｃ的质量，下列判断正确的是（　　
）
A、b、c的线速度大小相等且小于a的线速度
B、b、c的周期相等且大于a的周期
C、b、c的向心加速度相等且大于a的向心加速度
D、b受的引力最大
活动4【作业】万有引力定律的应用
练习册《学习评价》第三节万有引力定律的应用
活动5【活动】万有引力定律的应用
学生思考、回答老师给的思考题
学生回答：
（r：两天体间的距离、轨道半径
G：引力常量、卡文迪许）
学生倾听、欣赏（如图是嫦娥一号升天的路线，是那么的完美，我国嫦娥一二号的运行轨道设计在国际上是最先进的）
学生回答思考1：
①圆周运动（也有个别学生会回答椭圆）
②万有引力提供向心力
学生回答思考2：能
教师给出课堂练习题学生思考、画图、列式、听讲