人教版必修二6.2《太阳与行星间的引力》WORD教案3

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1、第七章 万有引力与航天 2 太阳与行星间的引力 一、教学目标一、教学目标 1.知识与技能 （1）了解关于行星绕太阳运动的不同观点和引力思想形成的历程。 （2）在开普勒行星运动定律、匀速圆周运动知识和牛顿运动定律的基础上，推导得到太阳 与行星间的引力，促进学生对此规律有初步理解。 （3）了解牛顿得到太阳与行星间的引力与其它学科之间的联系。 2.过程与方法 （1）追寻得出太阳与行星间引力的科学探究过程，认识科学探究中交流和独创的意义。 （2）了解物理学的研究方法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。 3.情感态度与价值观 （1）领略自然界的奇妙与和谐，蕴涵其中的规律之简洁，发展对科学的

2、好奇心与求知欲， 乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 （2）培育与他人合作的精神，将自己的见解与他人交流的愿望，和勇于修正错误的科学精 神。 二、设计思路二、设计思路 为了让学生了解建立物理模型、运用数学工具进行数学推导发现物理规律的研究方法， 这需要学生的参与、教师的引导和指导。另外，可以把学生分析和解决问题的过程与科学 家的探索工作比较，可以培育学生的科学情感，领悟研究方法。在 1665、1679 和 1687 年， 牛顿先后三次研究了太阳与行星间引力，推导得到关于太阳与行星间引力的数学关系式， 认识到引力的普遍性。在本节教科书内容的基础上可以补充牛顿吸收前人和同时代他人

3、成 果，以及自己创造性地推导得到关于太阳与行星间引力的椭圆轨道的数学关系式等细节。 而认识到引力的普遍性，是下一节的内容。 本节课的教学活动和学生活动的安排，力求按两条线索展开，明线是引导学生在解决 了行星运动的运动学问题的基础上探索解决行星运动的动力学问题，促使学生拓展性地运 用前面已学的经典力学知识（此前用于解决地球上的问题）解决天体运动，暗线是再现历 史上牛顿完成这些探索性工作的细节和历史意义。 三、教学重点、难点三、教学重点、难点 1.教学重点及其教学策略： 重点：太阳与行星间引力的推导。 教学策略：引导学生动手参与推导过程，关注学生推导细节并及时交流和反馈，总结 推导步骤；教师呈现推

4、导过程要层次分明，突出关键。 2.教学难点及其教学策略： 难点：太阳与行星间引力的推导。 教学策略：启发和引导学生思考并界定问题、预定目标，明确达成目标过程中的每一步的 研究对象、物理模型、物理规律和数学工具。 四、教学资源四、教学资源 1.历史上关于行星运动原因的猜想（文本） 。 2.太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等（动画） 。 3.前人和牛顿关于太阳与行星间引力问题的思考及贡献（文本） 。 4.牛顿在乡间的苹果树下沉思 1（图片、文本） 。 5.多媒体教学设备。 五、教学设计五、教学设计教师活动教师活动学生活动学生活动点评点评引入新课引入新课 提问：请同学们从运动的描述角 度思考

5、，开普勒行星运动定律的物理 意义？演讲：开普勒在 1609 和 1619 年 发表了行星运动的三个定律，解决了 描述行星运动的问题，但好奇的人们， 面向天穹，深情地叩问：是什么力量 支配着行星绕着太阳做如此和谐而有 规律的运动呢？ 呈现（板书）：2 太阳与行星间 的引力思考、回答、交流： 第一定律揭示了描述行 星运动的参考系、及其 运动轨迹；第二定律揭 示了行星在椭圆轨道上 运动经过不同位置的快 慢情况，近日点附近速 度大，远日点附近速度 小；第三定律：揭示了 不同行星虽然椭圆轨道 和环绕周期不同，但由 于中心天体相同，所以 共同遵循轨道半长轴的 三次方与周期的二次方 比值相同的规律。 听讲、

6、议论。做笔记。复习提问，为学习 新课提供知识背景，为 提出解决行星动力学 问题创设情境。学生的回答可能抓不住要点 或缺乏逻辑，教师要引 导学生表达、指导生生交流。提出问题，启发思考。讲授新课讲授新课 呈现、提问、对话：历史上关于 行星运动原因的猜想（文本） 。历史 上的这些猜想所针对的问题是什么？ 如果我们根据自己已有知识和经验， 会作出怎样的猜想呢？能解释自己的 猜想吗？讲解、质疑、提问：这些问题的 实质是什么呢？就是我们在学习牛顿 运动定律的时候运用牛顿运动定律解 决问题的两类基本问题中的一类。是 哪一类问题？如何解决这类问题？同 学们能解决这些问题吗？阅读、对话、交流： 行星在椭圆轨道上

7、运动 是否需要力？如果需要 力，这个力是什么力提 供的？这个力是多大？ 需要，太阳对行星的引 力，椭圆运动是曲线运 动，是变速运动，根据 牛顿第一定律，要受到 外力。大小跟太阳与行 星间的距离有关。听讲、议论、回答： 已知运动情况求解受力 问题。根据运动学公式 求出加速度，根据牛顿 第二定律求出力。提供材料、创设问 题情境，阅读提取信息， 明确问题。了解关于行 星绕太阳运动的不同 观点和引力思想形成 的历程。提取相关知识， 促进意义学习。如果学 生回答不全面，教师要 补充和小结。副板书：引力大小（F）跟太阳与 行星间的距离（r）有关。质疑激励，明确问 题实质，探求解决问题的思路。启发、引导、对

8、话：行星的实际 运动是椭圆运动，但我们还不知道求 出椭圆运动加速度的运动学公式，我 们现在怎么办？把它简化为什么运动 呢？ 引导、指导、对话：既然把行星 绕太阳的运动简化为圆周运动。那么 行星绕太阳的运动可进一步简化为匀 速圆周运动吗？为什么？引导、指导、对话：行星绕太阳 做匀速圆周运动需要力吗？为什么？ 需要的向心力由什么力提供呢？引导、指导、对话：如何求太阳 对行星的引力？如何求需要的向心力？ 选择什么公式？请同学们在草稿本上 列式解答。讲解、呈现（板书）：（1）太 阳对行星的引力 行星绕太阳的椭圆运动简化为 圆周运动，根据开普勒第一、第二定 律，行星以太阳为圆心做匀速圆周运 动，行星绕太

9、阳做匀速圆周运动需要 的向心力由太阳对行星的引力提供， 则Frvm2 引导、指导、对话：一般的，天 文观测能直接得到行星运动的线速度 吗？选择什么公式实现数学代换？请 同学们在草稿本上列式解答。听讲、议论：简化 问题，先解决简单问题。 圆周运动。讨论、回答、交流： 可以，根据开普勒行星 运动第一定律和第二定 律并做解释。讨论、回答：需要， 匀速圆周运动是速度方 向时刻在变化的变速运 动，需要有向心力。需 要的向心力由太阳对行 星的引力提供。思考、对话、解答： 根据牛顿第二定律，太 阳对行星的引力提供行 星绕太阳做匀速圆周运 动需要的向心力。向maF rvm2 记笔记。思考、对话、解答： 不是，

10、一般的，天文观 测直接得到的是行星运 动的周期。对话交流，探求解 决问题的方法。对话交流，促使学生清楚知道推理的每 一步证据、结论及其逻 辑关系。学生往往对证 据及其与结论的逻辑关系思考与表达有困 难，需要老师的引导，生生交流。 对话交流，促使学生清楚知道推理的每 一步证据、结论及其逻 辑关系。学生一般都能 回答，但对速度方向变 化需要向心力的对应关系和向心力的供需 关系不够明确。 对话交流，促使学生清楚知道推理的每 一步证据、结论及其逻 辑关系。学生一般都能 回答，但对公式的选择 各不同。教师巡回指导。给出示范。对话交流，促使学生清楚知道推理的每 一步证据、结论及其逻 辑关系。学生一般都能

11、回答。教师巡回指导。讲解、呈现（板书）：一般的， 天文观测得到行星公转的周期，则Trv2得 224 TmrF引导、指导、对话：就供需关系 来说，引力跟太阳与行星间的距离F 关系中是否应该出现行星的公转周r 期？选择什么公式实现数学代换？T 请同学们在草稿本上列式解答。讲解、呈现（板书）：不同行 星的公转周期是不同的，引力跟太F 阳与行星间的距离关系的表达式中r 不应出现周期，根据开普勒第三定T律，得kTR23224rmkF引导、指导、对话：上式有何物 理意义呢？如何对上式做物理简化？讲解、呈现（板书）：在上式 中，等号右边除了、以外，其余mr 都是常量，对任何行星来说都是相同 的。则2rmF

12、物理意义：太阳对不同行星的引 力，与行星的质量成正比，与行星和 太阳间距离的二次方成反比。 引导、指导、对话：太阳对行星Trv2。224 TmrF记笔记。思考、对话、解答： 不应该，需要的向心力 与行星公转的周期有关， 提供的向心力应该与天 体本身的因素有关。kTR23记笔记。思考、对话、解答： 等号右边除了、以mr 外，其余都是常量，对 任何行星来说都是相同 的。物理意义：太阳对 不同行星的引力，与行 星的质量成正比，与行 星和太阳间距离的二次 方成反比。2rmF 记笔记。思考、对话、解答：给出示范。对话交流，促使学生清楚知道推理的每 一步证据、结论及其逻 辑关系。学生一般不能 回答，需要教

13、师引导。 教师巡回指导。给出示范。对话交流，促使学 生反思数学结论的物 理意义及其反思方法。 学生一般不习惯，需要 教师反复引导。给出示范。对话交流，促使学 生类比写出行星对太的引力的施力物体和受力物体各是什 么？根据牛顿第三定律，类比上式， 如何写出行星对太阳的引力的表达式？ 要反映什么样的物理意义？讲解、呈现（板书）：（2）行 星对太阳的引力 就太阳对行星的引力来说，行星 是受力物体，因而可以说，上式引力 与受力星体的质量成正比。根据牛顿 第三定律，就行星对太阳的引力来说，太阳是受力星体，则/F2/ rMF 物理意义：不同行星对太阳的引 力，与太阳的质量成正比，与行星和 太阳间距离的二次方

14、成反比。 引导、指导、对话：根据牛顿第 三定律，作用力与反作用力有哪些关 系？对两个式子如何做出物理的综合 概括？要反映哪些物理意义？能改写 成等式吗？讲解、呈现（板书）：（3）太 阳与行星间的引力根据牛顿第三定律，和性F/F 质相同、大小相等，可以概括为2rMmF 物理意义：太阳与行星间引力的 大小，与太阳的质量、行星的质量成 正比，与两者距离的二次方成反比。 写成等式为2rMmGF 式中是比例系数，与太阳、行G 星都没有关系。太阳和行星。2/ rMF 物理意义：不同行星对 太阳的引力，与太阳的 质量成正比，与行星和 太阳间距离的二次方成 反比。记笔记。思考、对话、解答： 性质、大小、方向、

15、作 用线等。2rMmF 物理意义：太阳与行星 间引力的大小，与太阳 的质量、行星的质量成 正比，与两者距离的二 次方成反比。2rMmGF 记笔记。阳的引力的表达式。学 生一般不习惯，需要教 师反复引导并指出这 个式子不是牛顿第三 定律的必然结论。领略 自然界的奇妙与和谐， 蕴涵其中的规律之简 洁。 给出示范。对话交流，促使学 生类比写出太阳与行 星间引力的表达式。学 生一般能说出一些关系，但不全面，需要教 师补充。给出示范。太阳与行星间引力的方向沿着二 者的连线。 太阳对行星的引力与行星对太阳 的引力大小相等（动画） 。 小结、对话：上面，我们用自己 的手和脑，得到了太阳与行星间的引 力公式。

16、我们回顾一下我们解决的问 题和预期目标，以及达成预期目标过 程中的每一步的研究对象、物理模型、 物理规律和数学工具。首先，我们把 行星绕太阳的椭圆运动简化为匀速圆 周运动；其次，我们一致认为行 星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力， 这个向心力是由太阳对行星的引力提 供的；其三，我们预期太阳对行 星的引力与太阳到行星的距离有关， 希望通过行星绕太阳做匀速圆周运动 需要的向心力求出这个引力，通过两 次数学代换得到了太阳对行星的引力 与太阳到行星的距离相关的数学表达 式；其四，通过类比得到了行星 对太阳的引力与太阳到行星的距离相 关的数学表达式；其五，综合概 括得到了太阳与行星间引力的数学表 达式。 呈现、讲解、比较：在历史上， 牛顿说他是站在巨人的肩膀上发现了 这个公式。下面我们来看一看牛顿发 现这个公式的几个重要的历史片段。 我们的工作与牛顿的工作有什么相同 和不同？牛顿在乡间的苹果树下沉思 1（图片、文本） 。前人和牛顿关于太 阳与行星间引力问题的思考及贡献 （文本） 。在 1665 年，具有高明的数 学才能