3. 万有引力定律的应用PPT专用教学设计内容

6.4 万有引力理论的成就教学设计

临沧市民族中学 刘明庆

一、教学目标

（一）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、行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量。

3、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。

4、了解科学家发现未知行星的历史进程。

（二）过程与方法

1、培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法。

2、培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。

（三）情感、态度与价值观

体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证观点。

二

、教学重点、难点

重点：1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的；

2、会用已知条件求中心天体的质量。

难点：根据已有条件求中心天体的质量。

三、教学方法

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。通过数据分析找到地球表面物体万有引力的关系，在不考虑地球自转影响时，万有引力大小等于重力，从而推导地球质量的计算表达式。

通过对太阳系八大行星围绕太阳运动的分析，根据万有引力作为行星圆周运动的向心力，计算太阳的质量；进一步类比联想推理到月亮、人造卫星围绕地球圆周运动求地球质量等，最后归纳总结建立模型——中心天体质量的计算。

四、教学过程

（一）、情境创设

每个物体都有自身的质量，生活中我们如何测量物体的质量呢？为带动学生第1页

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的积极性，将现场测量一位同学的质量来激发学生的兴趣。既然一般物体的质量可以用天平、秤来测量，那么我们是否可以用天平、秤测量地球的质量？我们这节课就来学习怎样测量地球的质量。

（二）启智探究

1、称量地球质量

地球表面物体所受的重力与地球对物体的万有引力有关。

在不考虑地球自转的前提下，地球表面的物体所受的重力等于万有引力。

例：设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R =6.4×106m，引力常量G6.671011Nm2/kg2，试估算地球的质量。

（学生推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算。）

解：mgGmM

R2gR29.8(6.4106)2M61024kg 11G6.67102.计算天体的质量

提出问题：若假设行星绕太阳转周期T、轨道半径ｒ,线速度v,角速度w能不能由此求出太阳的质量M？ 若可以，哪种方法比较方便？

（1）计算天体质量的思路方法：将天体的运动近似看成匀速圆周运动，其所需的向心力都来自于万有引力，然后结合向心力公式，根据题中所给的出的条件，选择适当的形式进行分析和求解。

Mmv22G2ma向mmr2mr()2rrT（2）根据实际情况测量太阳的质量

从理论上讲已知行星绕太阳转周期T和轨道半径ｒ、线速度v和轨道半径ｒ、

角速度w和轨道半径ｒ都可以求出太阳质量，但是根据实际情况来看，线速度v、角速度w在当时的情况下是非常难以测量的，而周期T比较容易测得，所以在当时的情况下是在周期T和轨道半径ｒ的情况下来进行测量。则有：

Mm22G2m()rTr

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42r3太阳质量：

MGT2 （3）不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周期T都是各不相同的。但是不同行星的r、T计算出来的太阳质量必须是一样的,由于开普勒第三定律，得出结果：那么不同行星的r、T计算出来的太阳质量是一样的。

3.发现未知天体

同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容，考虑以下问题：

1、应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？

2、应用万有引力定律发现了哪些行星？

阅读课文，从课文中找出相应的答案：

1、应用万有引力定律还可以用来发现未知的天体。

2、海王星、冥王星就是应用万有引力定律发现的。

引导学生深入探究：人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的? 播放相关视频——海王星的发现。让学生了解体会科学的价值，感受科学发展的历史兼程。

（三）课堂小结

1、地球表面，不考虑（忽略）地球自转的影响，物体的重力等于万有引力。

mgGMmR2gR2地球质量: MG2、建立模型求中心天体质量

Mmv22G2ma向mmr2mr()2rT

r围绕天体做圆周运动的向心力为中心天体对围绕天体的万有引力，通过围绕天体的运动半径和周期求中心天体的质量。

42r3中心天体质量

：

MGT2四、达标检测

1、利用下列哪组数据可以计算出地球的质量 （ ）

A. 地球半径R和地球表面的重力加速度g 第3页

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B. 卫星绕地球运动的轨道半径r和周期T C. 卫星绕地球运动的轨道半径r和角速度ω D. 卫星绕地球运动的线速度V和周期T

2、已知引力常量G、月球中心到地球中心的距离r和月球绕地球运行的周期T。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有（ ）

A.月球的质量 B.地球的质量

C.地球的半径 D.月球绕地球运行速度的大小

五、课后作业

课本43页1题、3题

六、教学反思

我是一名刚刚参加工作两年半的新教师，当知道要参赛时，在选题上一波三折，最后确定讲《万有引力理论的成就》这一节，然后就开始了我习惯性的备课流程：1.看教材2.看教参3.把手中的几本练习册通通做一遍4.在网上搜集资料。

经过反复思考，确定本节的教学目标是：1.了解万有引力定律在天文学上有重要应用；2.会用万有引力定律计算天体的质量；3.掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法。其中地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算是重点内容，难点则是根据已有条件求中心天体的质量。本节的教学内容都是围绕重难点展开的。下面就有关课后的反思，作如下总结：

一、突发灵感，借题发挥。对于新课的引入，我冥思苦想，怎么才能让学生

在最短的时间内进入学习状态，这一节内容是比较枯燥并且是我们生活中很难接触到的，还没有任何的实验可以辅助教学，对学生来说非常抽象。最终为引发学生的兴趣，我决定用称量自己的质量来引入。想到生活中要想知道某个问题的质量都是用称来称得，但是地球的质量如何称出呢？这节课最主要的目标就是让学生学会地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算掌握其中的解决问题的方法，1、物体在地球（或天体）表面时的重力近似等于它所受到的万有引力：gR2MmmgG2地球质量M

RG2、将行星绕恒星、卫星绕行星的运动均视为匀速圆周运动，所需要的向心力由万有引力提供：

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Mm42Mmv2Mm（1）G2m2r

（2）G2m

（3）G2m2r

rrrTr所以在讲解“计算天体质量”这里我花了将近25分钟，让学生大胆合作探究，突出新课改的思想，把课堂还给学生，所以我采用启发式教学，给出学生提示思路，由学生自己推出结果。整个教学过程思路清晰、连贯。从如何“称量地球质量”引出物体在天体表面时如何求得天体的质量，让学生小组间自主学习，得出如何求出地球质量。让学生思考如何计算太阳的质量，延续牛顿的思路进而得出计算天体质量的方法；万有引力定律除了计算天体质量外，还有什么样的成就呢？思路连贯、环环相扣，很自然地过度到下一问题。

三、教学手段，课件视频辅助。这节内容很枯燥，利用媒体辅助教学手段展现图片，给学生放映海王星发现的视频从而达到了课堂有效教学的目的。 四、集体帮扶，合作探究。准备比赛过程中，组里的前辈们不吝赐教，使我受益匪浅，特别是何巨峰老师，还和我一起寻找、裁剪教学视频，尤其是对科学知识的严谨性，教学语言的逻辑性都给予了我及时的纠正。使我体会到集体力量的强大，同时有种莫名的感动涌上心头，感到了组里的温馨，感受到物理组大家庭的温暖。教中学，学中教，是提高自己教学水平螺旋上升的过程。衷心感谢组里的每一位老师。

五、存有遗憾，不断总结。课堂是一门有遗憾的艺术，对我的影响却是深远的。不怕有遗憾，就怕没遗憾，正因为存在这样那样的遗憾和不足，我才能不断总结、不断反思、不断改革和创新，不断的提高自己，充实自己。逐渐使课堂趋于完美。

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