高中物理必修二教案-6.2太阳与行星间的引力2-人教版
文档属性
| 名称 | 高中物理必修二教案-6.2太阳与行星间的引力2-人教版 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 24.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-12-24 09:36:26 | ||
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文档简介
6-2 太阳和行星间的引力
一、教学目标：
1．知识与技能：
（1）知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用。
（2）知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿运动定律在推导太阳与行星间引力时的作用。
2．过程与方法：
（1）了解行星与太阳间引力公式的建立和科学探究的过程。
体会推到过程的数量关系。
通过建立太阳和行星运动的简化模型(椭圆---圆），培养抓住“主要矛盾”，建立物理模型的意识。
（4）初步体会对称变换。（由牛三定律和太阳对行星的引力得出行星对太阳的引力）
3．情感态度与价值观：
（1）通过讲述牛顿之前科学家的猜想与推测，理解牛顿所说的：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”的时代背景，知道努力学习过程，就是为了站上巨人们的肩上，“看得更远”——使自己更富创造性。
（2）通过对研究太阳与行星的相互吸引力过程中参照系的转换，认识在规律面前各星体之间没有特殊性（太阳和行星都一样），培养学生要尊重规律的价值观。
二、教学过程
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
1．引入新课
师：在上一节的学习中，我们知道开普勒在前人的基础上，充分挖掘第谷的观测数据，为我们勾画出太阳系星体运动的完美图像。让我们再次体会这种完美性……
师：开普勒行星运动定律是开普勒基于对行星运动的观测得出的，是对行星运动特点的现象的描述，为我们解决了行星做什么运动的问题。从现象到本质是物理学研究的必然过程，接下来我们需要研究什么样的问题呢？
生：回答开普勒行星运动定律的内容。
【复习巩固，引出问题】
2.新课教学
师：请同学们来说一说你的猜想与假设。
【过程中要注意引导学生利用已有知识做推理】
师：接下来我们共同来研究这个吸引力和哪些因素有关？在这一节和下一节我们将追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。
师：我们在开普勒的基础上，以行星的运动为基础，建立一个简化的物理模型：你将如何处理？
师：有了物理模型，太阳对行星的引力，就应该是行星做匀速圆周运动的向心力。请同学们自己尝试推导：向心力与哪些因素有关？
【适时引导：测量周期取代测量速度】
板书···
师：同学们作出很好的推导。我们的工作完成了吗？
根据牛顿第三定律，知道行星肯定也吸引了太阳，力的大小应该相等。这个力是否应该也和太阳有关呢？怎么能得到F和太阳的关系呢？
【适时提示思考：以太阳为参照物行星做圆周运动，那么以行星为参照物，太阳做什么运动？】
板书···
师：现在请同学们综合上面所做的工作，关于太阳与行星间的引力与哪些因素有关，能有一个更加准确、全面的结论了吗？
板书···
师：天体的运动图像如此优美，天体如此运动的原因，你不觉得也很简洁完美吗？
文艺复兴时美学对简洁、和谐的美学追求，影响着人们对科学的简洁、和谐美的追求。
师：同学们刚才经过几十分钟的演绎推导，相互交流，充分利用了现有知识，得到了这样的结论，非常不错。同学们知道在历史上经历怎样的艰辛过程呢？
多媒体展示简史材料。
在历史上，古希腊开始就在进行不断的猜想、推测。在那时候还没有圆周运动的规律，没有向心力的概念，没有相互作用的观念，也没有刚才用到的牛顿运动定律……伽利略、开普勒、笛卡尔，胡克，哈雷等都对此提出了自己的解释。伽利略曾经考虑过地球和天体的重力有统一性，并说：“如果他能够教给我什么使地上万物下落的原因，我就可以告诉他地球运动的原因”，还说：“……在圆周运动中，既然运动物体不断地离开并在接近它的自然终点，那么接近的倾向和抗拒的倾向在力量上就永远相等了”，这可以看到“向心力”概念的雏形，笛卡尔认为单独考虑一个物体时不存在重量，已是“相互作用”的观念。胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道是圆形的，它受到引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。牛顿在前人的研究基础了，形成对运动及相互作用的深刻理解，用逻辑严密的体系，以惊人的开拓精神把天体运动、宇宙结构纳入自己的力学体系，得到运动的三定律，发现万有引力定律，并经实践检验确立下来。牛顿有一句名言：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”。
同学们刚才应该已经体验站在巨人们的肩上，的确可以使自己看得更远。如何才能站上巨人的肩？我想在每个同学心中都有了答案。
同学们，如此优美的公式的意义，难道仅仅体现在太阳和行星之间吗？
生：为什么行星能绕太阳运动？
生：讨论……发表各自观点。根据牛顿运动定律知道一定是受到了向心力，且这个力是太阳对行星的引力。
得到初步结论：
生：讨论……近似认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，太阳处于圆心。（行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等【课本P33】）。
生：根据匀速圆周运动的规律和开普勒第三定律进行尝试推导。
……
展示推导过程，体现出测量周期取代测量速度。
……
结论： false，【需要指出k与行星无关】
即：F∝false ……(1)
表明：……
生：引发思考
生：【思考】
讨论……也应该做圆周运动，根据刚才的推导过程同样可以得到行星对太阳的吸引力：
F’∝false ……(2)
生：讨论……
根据牛三：F＝F’，所以由（1）、（2）可得：太阳与行星间引力与太阳质量、行星质量成正比，与两者距离而二次方成反比。即：
F∝false
写成等式：
F＝false ……（3）
此时式中的G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。
太阳与行星间的引力的方向沿二者的连线指向对方。
生：感受结果的简洁优美。
生：看简史材料。
感受巨人是大量人工作的成果。
感悟巨人的肩对科学发现的重要性。
生：有所思。
提出问题
猜想与假设
简化模型
自主演绎推理
体会将不易测量的物理量转化为易测量物理量（分离变量法）
运动的描述是相对的，天体在规律面前是平等的，尊重规律。
初步体会对称变换
理解牛顿所说的：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”的时代背景，知道努力学习过程，就是为了站上巨人们的肩上，“看得更远”——使自己更富创造性。
向迈向万有引力做发问。
3．总结：
（1）总结知识、方法收获；
情感体验
（2）你认为科学的发现（创新性结论的提出）需要具备哪些因素？
生：再次体会演绎推导的过程。
情感体验
生：谈自己的认识。
……前人研究的基础及成果，社会价值的追求，个人的努力等
落实基础知识和技能，感受科学发展的过程，科学发展中的文化。
一、教学目标：
1．知识与技能：
（1）知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用。
（2）知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿运动定律在推导太阳与行星间引力时的作用。
2．过程与方法：
（1）了解行星与太阳间引力公式的建立和科学探究的过程。
体会推到过程的数量关系。
通过建立太阳和行星运动的简化模型(椭圆---圆），培养抓住“主要矛盾”，建立物理模型的意识。
（4）初步体会对称变换。（由牛三定律和太阳对行星的引力得出行星对太阳的引力）
3．情感态度与价值观：
（1）通过讲述牛顿之前科学家的猜想与推测，理解牛顿所说的：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”的时代背景，知道努力学习过程，就是为了站上巨人们的肩上，“看得更远”——使自己更富创造性。
（2）通过对研究太阳与行星的相互吸引力过程中参照系的转换，认识在规律面前各星体之间没有特殊性（太阳和行星都一样），培养学生要尊重规律的价值观。
二、教学过程
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
1．引入新课
师：在上一节的学习中，我们知道开普勒在前人的基础上，充分挖掘第谷的观测数据，为我们勾画出太阳系星体运动的完美图像。让我们再次体会这种完美性……
师：开普勒行星运动定律是开普勒基于对行星运动的观测得出的，是对行星运动特点的现象的描述，为我们解决了行星做什么运动的问题。从现象到本质是物理学研究的必然过程，接下来我们需要研究什么样的问题呢？
生：回答开普勒行星运动定律的内容。
【复习巩固，引出问题】
2.新课教学
师：请同学们来说一说你的猜想与假设。
【过程中要注意引导学生利用已有知识做推理】
师：接下来我们共同来研究这个吸引力和哪些因素有关？在这一节和下一节我们将追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。
师：我们在开普勒的基础上，以行星的运动为基础，建立一个简化的物理模型：你将如何处理？
师：有了物理模型，太阳对行星的引力，就应该是行星做匀速圆周运动的向心力。请同学们自己尝试推导：向心力与哪些因素有关？
【适时引导：测量周期取代测量速度】
板书···
师：同学们作出很好的推导。我们的工作完成了吗？
根据牛顿第三定律，知道行星肯定也吸引了太阳，力的大小应该相等。这个力是否应该也和太阳有关呢？怎么能得到F和太阳的关系呢？
【适时提示思考：以太阳为参照物行星做圆周运动，那么以行星为参照物，太阳做什么运动？】
板书···
师：现在请同学们综合上面所做的工作，关于太阳与行星间的引力与哪些因素有关，能有一个更加准确、全面的结论了吗？
板书···
师：天体的运动图像如此优美，天体如此运动的原因，你不觉得也很简洁完美吗？
文艺复兴时美学对简洁、和谐的美学追求，影响着人们对科学的简洁、和谐美的追求。
师：同学们刚才经过几十分钟的演绎推导，相互交流，充分利用了现有知识，得到了这样的结论，非常不错。同学们知道在历史上经历怎样的艰辛过程呢？
多媒体展示简史材料。
在历史上，古希腊开始就在进行不断的猜想、推测。在那时候还没有圆周运动的规律，没有向心力的概念，没有相互作用的观念，也没有刚才用到的牛顿运动定律……伽利略、开普勒、笛卡尔，胡克，哈雷等都对此提出了自己的解释。伽利略曾经考虑过地球和天体的重力有统一性，并说：“如果他能够教给我什么使地上万物下落的原因，我就可以告诉他地球运动的原因”，还说：“……在圆周运动中，既然运动物体不断地离开并在接近它的自然终点，那么接近的倾向和抗拒的倾向在力量上就永远相等了”，这可以看到“向心力”概念的雏形，笛卡尔认为单独考虑一个物体时不存在重量，已是“相互作用”的观念。胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道是圆形的，它受到引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。牛顿在前人的研究基础了，形成对运动及相互作用的深刻理解，用逻辑严密的体系，以惊人的开拓精神把天体运动、宇宙结构纳入自己的力学体系，得到运动的三定律，发现万有引力定律，并经实践检验确立下来。牛顿有一句名言：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”。
同学们刚才应该已经体验站在巨人们的肩上，的确可以使自己看得更远。如何才能站上巨人的肩？我想在每个同学心中都有了答案。
同学们，如此优美的公式的意义，难道仅仅体现在太阳和行星之间吗？
生：为什么行星能绕太阳运动？
生：讨论……发表各自观点。根据牛顿运动定律知道一定是受到了向心力，且这个力是太阳对行星的引力。
得到初步结论：
生：讨论……近似认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，太阳处于圆心。（行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等【课本P33】）。
生：根据匀速圆周运动的规律和开普勒第三定律进行尝试推导。
……
展示推导过程，体现出测量周期取代测量速度。
……
结论： false，【需要指出k与行星无关】
即：F∝false ……(1)
表明：……
生：引发思考
生：【思考】
讨论……也应该做圆周运动，根据刚才的推导过程同样可以得到行星对太阳的吸引力：
F’∝false ……(2)
生：讨论……
根据牛三：F＝F’，所以由（1）、（2）可得：太阳与行星间引力与太阳质量、行星质量成正比，与两者距离而二次方成反比。即：
F∝false
写成等式：
F＝false ……（3）
此时式中的G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。
太阳与行星间的引力的方向沿二者的连线指向对方。
生：感受结果的简洁优美。
生：看简史材料。
感受巨人是大量人工作的成果。
感悟巨人的肩对科学发现的重要性。
生：有所思。
提出问题
猜想与假设
简化模型
自主演绎推理
体会将不易测量的物理量转化为易测量物理量（分离变量法）
运动的描述是相对的，天体在规律面前是平等的，尊重规律。
初步体会对称变换
理解牛顿所说的：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”的时代背景，知道努力学习过程，就是为了站上巨人们的肩上，“看得更远”——使自己更富创造性。
向迈向万有引力做发问。
3．总结：
（1）总结知识、方法收获；
情感体验
（2）你认为科学的发现（创新性结论的提出）需要具备哪些因素？
生：再次体会演绎推导的过程。
情感体验
生：谈自己的认识。
……前人研究的基础及成果，社会价值的追求，个人的努力等
落实基础知识和技能，感受科学发展的过程，科学发展中的文化。