3. 万有引力定律的应用优秀教学设计范文

《万有引力定律的应用》教学设计

一、教材分析 本节教材介绍了万有引力理论在天文学上的重要应用，即预言彗星回归，预言未知星体，计算天体的质量。教材通过地面上的物体所受重力和引力相等，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”。

接着以行星绕太阳运动为模型，给出了运用万有引力定律计算天体质量的另一种思路。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。

二、

学情分析

学生学习了万有引力定律的内容，但不知怎么应用定律解决实际问题。

三、教学设计思想

本教学设计通过预言彗星回归，预言未知星体，计算天体的质量

让他们感觉到科学定律发现的意义和价值，培养学生对科学的热爱。引导学生通过“计算天体的质量”的学习，明确运用万有引力定律的思路和方法。这是学生需要掌握的基本的知识与技能。并由此引出天体密度的计算方法。

四、教学目标

1、知识与技能：

（1）了解万有引力定律在天文学上的重要应用。

（2）学会运用万有引力定律计算天体的质量和密度

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、情感态度与价值观：

体会科学定律在人类探索未知世界的作用；

五、教学重点

计算天体的质量和密度

六、教学难点

理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法

七、教学方法

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流

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八、教学过程

（一）引入新课

上节我们学习了万有引力定律的知识，知道了自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。

公式：F=Gm1m2. r2且通过粗略计算知地面上物体间的引力很小，星体间引力却很大，影响星体的运动。这节课我们就来学习万有引力定律在天文学上的应用。

（二）进行新课

1、

预言彗星回归，预言未知星体

学生阅读教材内容，教师引导学生得出彗星回归和海王星的发现的重要意义

哈雷彗星的”按时回归”和海王星的发现确立了万有引力定律的地位，也展示了科学理论超前的预见性 教师指出：牛顿得出万有引力定律但没有测出引力常量的数值，是100年后由卡文迪许利用扭秤实验测出，卡文迪许把他自己的实验说成是“称地球的重量”，严格地说测量地球质量，说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？

学生思考

：卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？

复习地球表面物体受到的重力与万有引力的关系，启发学生思考。

2、计算天体的质量

学生阅读教材,通过计算地球质量和太阳质量，引导学生讨论交流后让学生总结得出计算天体质量的方法

（1）已知地球表面重力加速度和地球半径，计算地球质量

（2）已知地球环绕太阳运行的周期和轨道半径，计算太阳质量

学生讨论提出计算天体质量的方法，教师讲解得出要点

方法（一）重力等于万有引力

Mm

mgGR2

并把知识进行拓展

gRMG2求解天体表面重力加速度:

GMg2R2

黄金代换式：GMgR2

方法(二)：环绕法

万有引力提供向心力

Mmv2222Gmmrm()r2rrT

42r3MGT2注意：只能计算中心天体的质量

进一步让学生由天体质量推导得出天体密度

3GT2注意理解上式中T的含义

拓展：由万有引力提供向心力推导得出环绕天体圆周运动的v ω T a与r的关系

3. 环绕天体圆周运动的v ω T a与r的关系

GMmr22GMvm, 轨道半径增大,线速度减小

vr rGMmr2m2r GMr3, 轨道半径增大,角速度减小

3GMmrG2m2r, T2r轨道半径增大,运行周期增大

GM T242Mmrmaa GM轨道半径增大,向心加速度减小

r2 八、课堂小结

让学生概括总结本节的内容并把总结的内容整理在笔记本上，教师展示本节主要内容。

九、课堂练习

例1 设“嫦娥二号”卫星距月球表面的高度为h，做匀速圆周运动的周期为T.已知月球半径为R，引力常量为G。试求：

（1）月球的质量M； （2）月球表面的重力加速度g； （3）月球的密度ρ.

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例2 在万有引力常量G已知的情况下，已知下列哪些数据，可以计算出地球质量(D

) A.地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离

B.人造地球卫星在地面附近绕行的角速度和运行周期

C.月球绕地球运行的周期及地球半径

D.若不考虑地球自转，已知地球半径和地球表面的重力加速度

例3. 宇航员站在一个星球表面上的某高处h自由释放一小球，经过时间t落地，该星球的半径为r，引常量为G。你能求解出该星球的质量吗？ 例4 假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星.若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知万有引力常量为G. (1)则该天体的密度是多少？

(2)若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该处做圆周运动的周期为T2，则该天体的密度又是多少？

十、课后作业

课后完成教材练习。

教学体会和反思来源:学.科.网Z.X.X.K]

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，

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