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1、6.4万有引力理论的成就教案【教学背景】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，是对万有引力定律的一个具体理解和应用。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。【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 G，即可计算出地球的质量。最后从科学史的角度，简要介绍了
2、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。本节内容是这一章的重点，是万有引力定律在实际中的具体应用利用万有引力定律除了可求出中心天体的质量外还可发现未知天体【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。【教学目标】知识与技能方面：（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
3、算天体的质量；（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。过程与方法方面：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。情感态度与价值观方面：（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。【重难点】重点：计算天体的质量难点：运用万有引力定律解决问题的思路和方法【教学方法】为更好地完成教学目标，突破重难点，结合本节课的要求和特点我采用的教学方法为目标导学法、教师引领学生自主探究法、发现法
4、、多媒体演示法等多种方法综合运用。教学活动是教与学两方面的有机结合，在上述教学方法的正确实施下，目的是达到培养学生动脑动手的习惯，变学生由“学会”转向“会学” ，再到创新的学习模式。【教学过程】知识点教师活动 学生活动导入新课大家好，很高兴能和大家一起来学习一节物理课，希望同学们踊跃发言，积极探究，下面，请同学们观看人造卫星视频，播放视频：1、：http:/ c18f8f6-7f64-11e2-b474-a4badb4689bc.html思考：人造卫星为什么能够绕地球运动？学生讨论引出万有引力理论的成就要想弄明白这个问题，让学们一起来学习第六章第 4 节万有引力理论的成就。板书：课件展示学习目
5、标。观看视频思考让一位学生起来读学习目标进行新课2、简要介绍天文观测方法，介绍伽利略的天文望远镜，哈勃太空望远镜和射电天文望远镜已取得的成就：伽利略的天文望远镜： http:/ 120208/n334068063.shtml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，投影学生计算结果，进行分析小结：简介卡文迪许实验；http:/ 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。播放地球绕太阳公转视频：http:/ com/v_show/id_XMzQ1NzE3NTcy.html要求学生利用这一模型推导出计算太阳质量
6、的表达式。教师总结评估。练习：月亮绕地球转动的周期为 T，轨道半径为 r，地球半径为 R，引力常量为 G，试写出地球密度的表达式小结：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，人们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。英国天文学家亚当斯资料：http:/ p42-43 页，
7、寻找答案。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？展示海王星图片：http:/residence.educities.edu.tw/listeve/Htm/Space/neptune.htm德国的天文学家伽勒资料：http:/ 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。学生利用万有引力定律和向心力表达式列方程、计算问题；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
8、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。课堂小结近 100 年来，人们又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体。但是，因为距离遥远，太阳的光芒到达那里已经很微弱了，在地球附近很难看出究竟。尽管如此，人们对太空的探索工作从来就没有停止过。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
9、智力探险。引起观赏下一次哈雷彗星回归的心理期待。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。板书设计一、计算天体的质量二、发现未知天体三、成功预言哈雷彗星的回归课后延伸1、如何估算天体的密度？2、课后作业：1、2、3、4 课下加深理解和巩固【教学反思】这节内容是这一章的重点，是万有引力定律在实际中的具体应用主要知识点就是如何利用万有引力定律求中心天体质量，还可以发现未知天体本节课要求学生通过视频体验各种天体运动，建立天体运动的物理模型（圆周运动模型），运用万有引力定律和圆周运动的知识来解决问题因此，在本节课的教学中，可以列举大量卫星运动的实例，使学生获得感性认识在教学过程中既要注重学生对物理知识的理解与掌握，同时又要重视学生获取物理知识的过程与方法通过探究求天体质量，让学生经历了一个科学探究的过程，体现了新课改的要求它使学生不但学到了必要的知识，同时也体验了科学探究的方法，从而激发其学物理的热情
