3. 万有引力定律的应用教学设计(第二课时)

课题：万有引力理论成就

课题

教学目的

万有引力理论的成就

上课时间

1．

会用万有引力定律计算天体的质量和密度

2．

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

3．

通过求解太阳.地球的质量，培养学生理论联系实际的运用能力

4. 通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点

教学过程

教师活动

一．新课引入

1.通过播放电影《星际穿越》视频片段和人类第一次拍摄到的黑洞的图片，激发学生对本节课学习的兴趣。

2.

对学生的推导、计算过程，一起点评，得出地球的质量。

二．新课教学

1.

计算天体质量

引导学生阅读教材“天体质量的计算部分的内容，同时考虑下列题

（1）、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么? （2）、求解天体质量的方程依据是什么? 2.引导学生深入探究

请同学们结合课文知识以及前面所学匀速圆周运动的知识，加以讨论、综合，然后思考下列问题。

学生活动

观看视频和图片，阅读教材“科学真实迷人”部分的内容，思考问题：

1.

天体的质量如此巨大，但是卡文迪许为什么说自己能称出地球的质量？

2.

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=6.67×10-11 Nm2/kg2，试估算地球的质量。

学生阅读课文第一部分，从课文中找出相应的答案. 对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力，这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在

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教学过程

（1）天体实际做何运动?而我们通常可认为做什么运动? （2）描述匀速圆周运动的物理量有哪些? （3）根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法? （4）应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点? （5）应用此方法能否求出环绕天体的质量?

听取学生代表发言，一起点评。

从上面的学习可知，在应用万有引力定律求解天体质量时，只能求解中心天体的质量，而不能求解环绕天体的质量。而在求解中心天体质量的三种表达式中，最常用的是已知周期求质量的方程。因为环绕天体运动的周期比较容易测量。

投影例题：把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，平均半径为1.5×1011 m，已知引力常量为：G=6.67×10-11

N·m2/kg2，则可估算出太阳的质量大约是多少千克?（结果取一位有效数字）

三、发现未知天体

请同学们阅读课文“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？

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?发表你的看法。

万有引力定律的发现，为天文学的发展起到

分组讨论，得出答案。学生代表发言。

（1）F引=Gv2=m

rMmr2=F心=ma心.即：GMmr2mv2

r①

心（2）F引=G=mω2r

即：GMmr2Mmr2=F心=ma=mω2·r

Mmr2②

心（3）F引=G=m42rT2=F心=ma

=m42rT2即：GMmr2

③

在练习本上分析计算，写出规范解答

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。

讨论并发表见解

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了积极的作用，用它可以来计算天体的质量，同时还可以来发现未知天体.

例1 已知太阳光从太阳射到地球需时间500s,地球公转轨道可近似看成圆轨道,地球半径为6400km,试计算太阳质量M与地球质量m之比?

例2 某物体在地面上受到的重力为160N,将它放置在卫星中,在卫星以a=1/2 g随火箭向上加速度上升的过程中,当物体与卫星中的支持物的相互挤压力为90N时,求此时卫星距地球表面有多远? （地球半径R=6.4×103km,g=10m/s2）

例3一艘宇宙飞船飞近某一个不知名的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道,宇航员进行预定的考察工作,宇航员能不能仅用一只表通过测定时间来测定该行星的密度? 说明理由及推导过程.

万有引力理论的成就

一、知识回顾

F=G板书设计

课堂练习

学生独立作答

m1m2

2r二、计算天体的质量

三种表达形式：

（1）M=v2r/G. （2）M=ω2r3/G. （3）M=4π2r3/GT2. 三、发现未知天体

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小结与作业

1.本节课学习了万有引力定律在天文学上的成就，计算天体质量的方法是

（1）G（2）G课堂小结

Mmr2Mmr2v2m r

认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

=mω2·r

42rMm（3）G2=m2

rT2. 很多天体运动都可以近似地看成圆周运动，其向心力由万有引力提供。

1、解释为什么黑洞这么多年直到最近我们才用相机拍下其真实的面目

2、引力波和黑洞照片的拍摄再次证明了爱因斯坦相对论的正确性

课外拓展

激发学习兴趣

本课教学评注（课堂设计理念，实际教学效果及改进设想）

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，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。在探究万有引力的成就教学中，教学设计要求教师放开手脚让学生大胆去想，怎样才能求出天体的质量？用两种方法得出来后教师再总结，在什么情况下用什么公式，学生掌握起来就容易得多。质量求出来了，如何求密度？这一点完全让学生自己处理。激发学生的探究动机。在探究发现未知天体过程中，教师通过展示发现未知天体的材料，让学生感知任何发现、发明离不开前人的经验和教训，激发学生的学习兴趣，要有所成就，必须学好现有知识。

本教学设计始终以学生为主体精心设计探究活动。给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发徐盛的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动获取知识。

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