《河北省邢台市高中物理 6.4 万有引力理论的成就教学设计 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北省邢台市高中物理 6.4 万有引力理论的成就教学设计 新人教版必修2（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、万有引力理论的成就 【教材版本】普通高中物理课程标准实验教科书物理（必修2）第六章第四节，人民教育出版社。【教材分析】本节教材简要介绍了万有引力理论在天文学上的重要应用，即“计算天体的质量”，“发现未知天体”。教材首先通过“科学真是迷人”，在不考虑地球自转影响的情况下，认为地面上的物体所受重力和引力相等，进而得到只要知道了地球表面的重力加速度和引力常量，即可计算出地球的质量。这种设计思路既给出了应用万有引力定律解决问题的一种思路，也展示了万有引力理论的魅力“称量地球的质量”。教材随后作为示范，以计算太阳质量为例，给出了运用万有引力定律计算天体质量的方法，思路清晰，表述规范。最后从科学史的角度，
2、简要介绍了亚当斯和勒维耶发现海王星的过程，都显示了万有引力理论的巨大成就。因此，通过这一节课的学习，一方面要使学生了解运用万有引力定律解决问题的思路和方法，另一方面还要能体会到科学定律对人类探索未知世界的作用，激发学习兴趣和对科学的热爱之情。 【学情分析】学生在学习本节内容之前，已经学习了匀速圆周运动的相关知识，知道匀速圆周运动的向心力由合外力提供，初步掌握了利用牛顿第二定律和向心力表达式处理匀速圆周运动的方法。在前一节又学习了万有引力定律，但不熟悉运用万有引力定律解决实际问题的思路和方法。学生对天文学的研究方法相对比较陌生，不了解万有引力理论所取得的成就。【教学设计思想】本教学设计倡导由学生
3、自主积极建构知识，而教师的教学只是提供给学生一个学习的支架，促进学生理解知识，运用知识，建构和完善知识结构。在本节课的教学中，有两条主线：一是引导和启发学生通过“称量地球的质量”，“计算天体的质量”的学习，明晰万有引力定律运用的思路和方法。这是学生需要掌握的最基本的知识与技能。并由此引出天体密度的估算方法。二是通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”和“我国天文观测的成就”等史实材料的展示，提供给学生丰富的感性认识，让他们体会在科学技术高速发展的现时代，前辈科学家所做的巨大贡献和已经取得的成就的奠基作用，也让他们感觉到科学的美妙与科学定律发现的意义和价值，培养学生对科学的热爱。最大限度地关
4、注学生科学情感态度的培养和树立正确的科学价值观。整体而言，教学着眼于学生的发展，倡导高效课堂，注重三维目标的达成。在教材的处理上，既立足于教材，但不被教科书所限制，除了介绍教科书中重要的基本内容外，关注科技新进展和我国天文观测技术的发展，时代气息浓厚，着力于培养学生的科学素养。【教学目标】 1、知识与技能：（1）通过“称量地球质量”、“计算天体质量”的学习，学会运用万有引力定律计算天体的质量和密度；（2）通过“发现未知天体”，“成功预测彗星的回归”等内容的学习，了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2、过程与方法：运用万有引力定律计算天体质量，体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。3、情感
5、态度与价值观：（1）通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”的学习，体会科学定律在人类探索未知世界的作用；（2）通过了解我国天文观测技术的发展，激发学习的兴趣，养成热爱科学的情感。【教学重点】计算天体的质量和密度【教学难点】运用万有引力定律解决问题的思路【教学方法】问题引导式教学、情景-陶冶教学法【教学过程设计】教学环节教师活动学生活动设计意图引入新课1、引用著名文学家马克吐温的话“科学如此迷人”，我们一起进入探究迷人的科学世界。2、展示篮球图片，让学生估测篮球的质量，提出测量篮球质量的方法。3、有一个质量更大，体积更大的球，展示地球的图片，能用刚才的方法测量质量吗？积极讨论篮球质量的测量
6、方法。说出几种测量物体质量的方法：用天平；用台秤；测出密度和体积，计算出质量；用实验的方法，比如测出物体受到的力和加速度，用牛顿第二定律计算出物体的质量观看图片，讨论如何得到地球的质量。创设情境，激发学习兴趣。新课教学一、计算天体的质量提出问题：思考与讨论：提示：如果不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对它的引力。学生计算完毕后，展示学生计算结果，进行分析小结：简介卡文迪许实验；在卡文迪许测出了引力常量之后，可以具体计算出地球的质量来，因此，卡文迪许将自己的实验称之为“称量地球质量”的实验。思考：利用上述的方法测量地球的质量，精确吗？这个方法有什么不足？为什么可以不
7、考虑地球自转的影响？若以地球为参考系，地面上的物体受到引力的作用。倘若我们在天空观察地球和物体的运动的话，物体和地球一起转动，需要一个向心力，这个向心力是由万有引力提供的，只不过这个向心力太小，以至于可以忽略不计，故而我们不考虑地球自转的影响。提出问题：刚刚我们用了如此精妙的方法，称出了地球的质量。太阳的质量更大，怎样测量太阳的质量呢？用刚才的办法可以吗？追问：那可以怎么测量呢？提示：别忘了我们对太阳系中的行星，可是有大量的天文观测数据可以利用的。若某行星的质量为m，绕太阳运行的轨迹近似与圆周，轨道半径为r，公转周期为T。（帮助学生构建物理模型）在行星运动模型中，将太阳可以看成中心天体，行星看
8、成环绕天体。环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动，中心天体对环绕天体的万有引力提供向心力。举出几个中心天体和环绕天体的例子。要求学生利用这一模型推导出计算太阳质量的表达式。教师总结评估。太阳的其他行星和地球绕太阳做圆周运动的公转周期T是不一样的，公转半径也是不一样的，那用公式 求解出来的太阳的质量会是一样的吗？ 学以致用假如你是一名宇航员，驾驶宇宙飞船到达一未知星球，此星球的半径已经测出，请你根据提供的实验器材来估算此星球的质量。实验器材：秒表，弹簧秤，米尺，已知质量为m的钩码情景一：你驾驶飞船绕星球表面飞行。情景二：你驾驶飞船降落到星球表面。呼应计算地球质量的两种方法拓展延伸：如何得到天体的密度
9、？（1）已知天体卫星的相关量求天体的密度（2）利用天体表面的重力加速度来求天体自身的密度小结：应用万有引力定律计算天体质量的两种思路：知道中心天体的半径和表面的重力加速度，利用重力和万有引力相等计算。知道环绕天体运动的情况和轨道半径，利用万有引力提供向心力计算。特别地，这两种方法只能计算中心天体的质量。二、发现未知天体一个成功的理论不仅要解释已知的事实，更重要的是要能预言未知的现象。十八世纪末，人么发现天王星的轨道与由万有引力定律计算出来的轨道存在较大的偏差。是什么原因呢？科学家提出了一系列的猜想。（用ppt提供当时的各种猜想）A、以前的天文观测数据不准确；B、天王星内侧的土星和木星对它的吸引
10、而产生的；C、天王星外侧的一颗未知行星的吸引造成；D、由于某颗彗星的撞击而产生的；E、天王星的一颗质量很大的卫星对它的吸引造成的；F、牛顿的万有引力定律也许是错误的。G、科学家经过考证，问题最后集中在要么有一颗未知的行星影响了天王星的运行，要么是牛顿的万有引力定律不正确。补充相关的科学史知识，尤其是亚当斯受到的“不公正待遇”和历史的公正裁决。海王星的发现有什么样的历史意义？海王星的真正发现者是谁？三、成功预言哈雷彗星的回归（用ppt介绍哈雷彗星的相关资料） 介绍哈雷彗星的发现，命名。展示哈雷彗星1986年回归时拍摄下得照片。并且告诉学生下次回归地球是2061年。别说梦想遥不可及泰安一中学生发现
11、SOHO彗星的孙霈源,最近再次发现了2颗新彗星, 他已累计发现了7颗彗星,目前发现总数位列世界第39位。 思考和讨论。在教师给出提示之后，写出测量过程，相互交流展示结果。由提示可知： 其中，M是地球的质量，R是地球的半径，也就是物体到地心的距离。由此解得：体会卡文迪许将自己测得引力常量的实验称之为“称量地球质量”的原因。思考，讨论，做答。不精确，因为在计算时忽略了地球自转的影响。学生发表自己的见解。学生活跃起来，普通认为用上面的方法不能实现。学生讨论，给出自己的说法。体会物理模型及其重要性。利用万有引力定律和向心力表达式列方程、计算：得： 由开普勒第三定律分析学生分组讨论情景一和情景二情景一：
12、用秒表测周期情景二：通过实验得到星球表面的重力加速度球的体积为： （1）当r=R时（2）学生了解天王星“出轨”的事实和科学家的众多猜想。学生阅读教材内容。学生之间进行讨论，交流。认识到：海王星的发现时科学史上的奇迹。有人称其为数学家的行星，因为它是人们通过计算发现的。通过万有引力定律成功地预测未知的星体，这不仅巩固了万有引力定律的地位，也充分展示了科学理论的预见性。引起观赏下一次哈雷彗星回归的心理期待。引发思考，激发探究积极性。通过实例，学会运用万有引力定律计算天体的质量；明确计算天体质量的方法和思路。巩固两种计算天体质量的方法拓展思路通过“发现未知天体”，“成功预测彗星的回归”等内容的学习，
13、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。激发学生学习的兴趣，培养对科学的热爱。课堂小结今天我们从计算天体的质量、发现未知天体等几个侧面，学习了万有引力理论的成就。可以说，牛顿万有引力理论的发现，天文观测手段的改进，极大地促进了天文学的发展，扩展了人类的视野。也为我们今天的天文学发展奠定了坚实的基础。让我们不由得感叹，“科学真是迷人”，难怪有人说，物理学是一项激动人心的智力探险。梳理学过的新知识与方法。感受“科学真是迷人”这句话的意味。布置作业1分钟、课本43页“问题与练习” 3、4 题、调查研究“万有引力的其他成就”板书设计第四节 万有引力理论的成就1、物体在天体表面时受到的重力等于万有引力 2、行星（或卫星）做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供3、发现未知天体教学反思1. 本节课整体效果不错，学生基本掌握了教学内容2.本节课的成功之处在与通过问题的提出的激发了学生的求知欲，然后通过合理的引导巧妙的将以前学过的知识点应用在这一部分，使学生在思维认识有了所要依托的依据。3.对学生分组进行了合理的搭配，这样就使的这一堂课较为顺利的进行，学生亲自参与进来讨论，发现未知天体激发了学生的学习兴趣。4.这节课还存在一些缺点，内容较多，在时间安排上还有点仓促。 35
