集体备课教案《万有引力定律》——胡桂权

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1、1清新县第一中学集体备课教案专用纸（ 物理学科必修二 第 3.1 单元（章节） 万有引力定律 ）上课时间： 2009 年 4 月 2 日第 8 周星期 四 第 六节 教案主备人 胡桂权课题 万有引力定律知识与技能：(1)了解人 类对天体运动探索的发展历程(2)了解万有引力定律的发现过程(3)知道万有引力定律(4)知道引力常数的大小和意义过程与方法：(1)查阅资 料，了解“地心说”与“日心说”模型提出的历史背景(2)了解 “地心 说”与“ 日心说”模型建立的依据，认识物理模型在物理学发展过程中的作用(3)通 过对“ 地心说”与 “日心说”争论的评述，提高交流、合作能力(4)以科学探究的方式，了解

2、牛顿是怎样发现万有引力定律的教学目标情感态度与价值观：(1)由人类对天体运动的探索过程，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度(2)让 学生认识 到科学的想像力建立在 对事物长期深入的思考基础之上牛顿万有引力定律的提出，除科学的想像力外，更离不开对物体间作用力的长期深入的思考。(3)树 立把物理事 实 作为证据的观念，形成根据证据、逻辑和既有知识进行科学解释的思维方法2重点：1、万有引力定律的内容及表达公式。教材分析难度：。1、对万有引力定律的理解。2、使学生能把地面上的物体所受重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。教法：教师讲授与学生讨论相结合教学分析学法：听、议、讲、

3、练相结合教学手段 多媒体课件课时安排 1教学过程教学过程：一、新课引入引入：日月升落，星光闪烁，自古以来就吸引着人们探究其中的奥秘，提出了了种种学说，今天（结合当前对天体的研究作简单介绍（配合图片）如黑洞、人造卫星、人类登月、勇气号登上火星、我国的神舟五号上天等等，吸引学生对天体运动研究的兴趣; 最好能放一段录相，激发学生的兴趣） ，你学习了本章后，从中学习到了什么思想、方法，有什么感悟呢？你又将在未来中为我国的航天技术的发展作出什么贡献呢？为国际和平选用太空空间提供什么样的建议？这些都可以在学完本章后，写出小论文。人类对天体运动的认识，经历了一个漫长的发展的过程，在古代，人们根据日常人类对天

4、体运动的认识，经历了一个漫长的发展过程，二、教授新课（一） 、天体究竟是做怎样的运动？1、日心说和地心说（1）在古代，人们根据日常的观察和经验，提出了“地心说” ，认为地球是宇宙曲中心，是静止下动的，太阳、 ，月亮以及其他行星都绕地球运动这种学说经古希腊科学家托勒密（约公元 2 世纪)的发展，成为中世纪欧洲占统治地位的宇宙观统治人们思想达一千多年之久，并建立了阴历等。 （结合图 3-1-1 讲解或结合教材配套光盘课件讲解；条件较好及生源较好的学校，最好采用让学生预习的基础上，让某个学习小组代表来讲解）（2）哥白尼的“日心说”及其重要意义（结合课本 P42 图 3-1-1 讲解或结合教材配套光盘

5、课件讲解；条件较好及生源较好的学校，最好采用让学生预习的基础上，让某个学习小组代表来讲解） 。讨论与交流：问题如下：(1)什么是“地心说”?它的核心内容是什么?(2)“地心说”在历史上所起的积极作用是什么，消极作用又是什么?(3)“地心说 对人类的生活、生产，以及思想、政治、文化都起到了哪些影响?(4)宗教神权为何信奉“地心说”?它的危害仅限于人们对宇宙的错误认识吗?(5)古希腊也有人提出过“日心说” ，为何人们没能重视它呢?(6)哥白尼的“日心说”有事实根据吗?5然后让学习小组代表简略发表个人意见，对有代表性的文章，可张贴交流。2、开普勒三大定律：结合图 3-1-3,播放课件。(1)开普勒第

6、一定律(又叫椭圆轨道定律):所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。(2)开普勒第二定律(又叫面积定律):太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。(3)开普勒第三定律(叉叫周期定律):所有行星的椭圆轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。数学表达式为：其中，R 为椭圆轨道的半长轴， T 为公转周期，K 是与行星无关的常量。KT23（二） 、苹果落地的思考:万有引力定律的发现1、天体为什么这样运动，科学家的猜想与假设（结合课本 P47 图 3-1-4，让学生阅读后回答）并说明万有引力定律的发现是许多科学家共同努力的结果2、 对“苹果落地”的思考，采用引

7、导探究法，从图 3-1-5 的思考开始，可分为以下几个层次：(1)不论是很高的苹果树还是很矮的苹果树，树上的苹果都会落地由此可知，即使苹果树长到月球那么高，苹果照样会落地那么，月球为何不落地呢?(2)苹果树上的苹果相对地球静止，因此会落到地面；若月球相对地球静止，月球也将像苹果一样的落回地面月球在地面上空具有速度，没有落回地面，同样道理在月球处的苹果若具有月球一样的运动速度，它也将像月球一样不会落回地面能否假设月球和苹果受到的是同一性质的力呢？在此，可让学生阅读牛顿的“月一地”检验(3)由此可推知重力、行星对其卫星的引力、太阳对行星的引力可能是同一性质的力那么，这个力又是多大呢?(4)最后要强

8、调牛顿又经过了许多年的思考和严密的数学推导以后，才正式提出了万有引力定律.在进行教学过程中，引导学生思考以下几个问题(1)谁都见过苹果落地，但为何只有牛顿能从中悟出其中的道理呢?(2)胡克、哈雷对重力的认识已相当接近万有引力的表述，但他们为何没能提出万有引力定律呢?原因是：他们没有想到天体问的作用力与地面物体所受的力是同一性质的力；缺乏必要的数学知识(微积分)(3)科学不仅需要一定的专业知识，还需要一定的想像力:由牛顿在发现万有引力定律时所表现出来的想像力，你又受到哪些启发呢?在前人研究的基础上，经一系列想像、假设、理想实验、类比、归纳，牛顿终于发现了万有引力，并经严密的推理运算和实践检验，于

9、 1687 年在其出版的自然哲学的数学原理一书中，正式提出了万有引力定律，发现万有引力定律的思维过程：假想理论推导实验检验3、万有引力定律。(1)内容：略 (2)数学表达式： 21rmGF(3)引力常量：G=6.6710 -11N/m2/kg2.(可以介绍引力常量的单位由来)1(4)适用条件：适用于两个质点间的万有引力大小的计算。对于质量分布均匀的球体，公式中的 r就是它们球心之间的距离。 （强调质点、质量分布均匀）(5)对万有引力定律的理解及意义：万有引力的普遍性：任何客观存在的有质量的物体之间都存在着相互吸引的力。让人们认识到天上物体的运动规律也是可以认识的，对解放人们的思想起到了积极的作

10、用，对后来的物理学和天文学的发展具有深远的影响；万有引力的相互性：两个物体相互吸引的力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用于两个物体上。万有引力是自然界的一种基本作用力，对它的研究和探讨促进了物理学的发展，在人类认识自然的历史上起到了巨大的作用讨论与交流：（1）对于第一个问题可这样思考：若没有万有引力的作用，地球表面的大气和水将会脱离地球表面，飞散到茫茫宇宙之中；地球表面的土、石以及人类也将在地球自转的影响下沿着地球表面的切线飞向宇宙之中，像流星一样在太空中邀游总之，没有万有引力的作用，地球上的一切物质都将飞散到整个宇宙之中，地球也终将会解体（2）对于第二个问题可假设你和同

11、桌的质量都是 60 kg，相距 05m，由万有引力定律可计算出你们间的引力是 9.6x10-7 N这个力到底有多大呢?一粒芝麻的质量大约是0004 g，其重力约为 4x10-5N，大约是你和同桌引力的 40 多倍,因此,在地球上，由于物体的质量太小，物体间的引力可忽略。实践与拓展(1)我国的天文学成就不论在古代还是现代，我国在天文学领域都取得了举世瞩目的成就有关这一方面内容的书籍比较多，学生也比较感兴趣教师可以向学生提供一些适合学生阅读的书目，也可以鼓励学生从网上查阅然后组织学生汇报交流（可在黑板报张贴交流） (2)加速度与物体的质量成反比的前提条件是物体所受到的合外力不变，而在自由落体运动中

12、，F=GMm/R2=mg，物体所受到的舍外力，是随着 R 的变化而变化的；另外，由上式可推出g=GMm/R2,对任何物体只要在地球表面的同一高度，其重力加速度都是一样的三、课堂练习：1、 （物理（必修 2）学习指导 P21：第 1 题:）对于万有引力定律的表述式 ，下列说法中正确的是( )2rmGFA.公式中 G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的B.当 r 趋近于零时，万有引力趋于无穷大C. m1与 m2受到的引力大小总是相等的，方向相反，是一对平衡力D. m1与 m2受到的引力大小总足相等的，而与 m1、m 2 是否相等无关2.引力恒量 G 的单位是( )A. N B. C.

13、D.没有单位2kg2Skg3.试求离地面 H 高度的重力加速度 g是地面重力加速度度 g 的多少倍？4地球绕太阳周期和公转轨道半径分别为 T1和 R1，已知某行星绕太阳的周期为 T2，则该行星绕太阳的公转轨道半径是多少？四、课堂小结1个性化设计内容拓展:已知地球的质量为 M，地球的半径为 R，试求海拔高度为 H 的高山顶峰的重力加速度 g 为多少？解：质量为 m 的物体在高山顶峰： - - - mgrGF2r=R+H - - - 由可得 2)(HR作业布置P50 1，2，3，4板书设计（一） 、天体究竟是做怎样的运动？1、日心说和地心说2、开普勒三大定律：（二） 、苹果落地的思考:万有引力定律的发现1、科学家的猜想与假设2、对“苹果落地”的思考3、万有引力定律。(1)内容：略 (2)数学表达式： 21rmGF(3)引力常量：G=6.6710 -11N/m2/kg2(4)适用条件：(5)对万有引力定律的理解及意义：教学反思对牛顿发现过程通过创设情景、启发学生思考，从而体会牛顿的伟大以及了解科学家分析问题，解决问题的方法和技巧。