2. 万有引力定律ppt配套的教学设计及说课稿

必修2 第六章第2节

“太阳与行星间的引力”教学设计

西安铁一中冯博

一：教材分析

本节课是人教社物理必修2第六章第二节的内容，编排在行星的运动之后。就地位而言，本章节的主要知识可分为两大板块，第一节到第三节是对万有引力的理论探究，第四、五节是万有引力定律的实际应用。第二节作为前一板块的中间一节，承接了第一节从运动学的角度分析天体运行，通过动力学进一步从本质上解释了天体运行的规律。同时也为第三节万有引力的得出做了理论铺垫。

本节课内容的主要特点是探究性，本章严格按照物理学史发展的角度，力图还原科学发展的原始过程，从科学发展史的角度来讲，万有引力定律的研究在当时的环境下是一块全新的领域，在一切都处于混沌初开的环境下，科学合理的探究方法是唯一可以依靠的。

二：学情分析

1：知识储备：高一学生思维活跃、个性鲜明、参与意识强，具备一定的概括和分析问题的能力。但是由于刚接触的天体运行规律，不能很好的与圆周运动的中的牛顿运动定律相结合起来分析，这为万有引力公式的推导提出了一定难度。

2：能力储备：学生思维活跃，富有个性，接受信息渠道多元、知识面广；但由于较少独立研究完成科学课题，所以缺乏基本的科学探究素养，不了解科学探究的技巧和方法，同时由于科学环境以及时代的关系，也很难迸发出强烈的科学探究欲望。

因此，我在备课时充分考虑学生的理解能力和知识储备，预设深入浅出、生动形象的方法因势利导，创设情境，不断启发、点拨，让学生在学习知识的过程中，去体会感受科学的探究方法。

根据以上情况，我设计教学目标和重难点如下：

三：教学目标

1.：知识与技能

（1）知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力的作用。

（2）知道行星绕太阳匀速圆周运动的向心力来源。

（3）知道太阳与行星间引力的方向与表达式。

2：过程与方法：

（1）通过探究太阳与行星间引力的表达式，体会物理学中科学探究的方法与技巧。

（2）掌握牛顿运动定律在天体运行领域当中的应用。

3：情感态度与价值观：

1

（1）通过探究过程感受科学探究中思考的乐趣。

（2）通过小组合作实验培养与他人合作的能力以及语言表达能力。

四：教学重点：

1.行星绕太阳运动的原因

2.牛顿运动定律在天体运行中的应用

五：教学难点：

1.太阳与行星间引力公式的推导过程

2.调动学生探究的积极性。

六：教学方法：分析演绎法。

七：教学设计理念

探究性学习有利于发展学生的主体性，有利于学生自主地学习个性发展所需要的知识，使人类群体的智力资源有效转化为个体智力资源，有利于培养学生的可持续发展的能力，使学生学会学习，培养健康的社会情感，培养学生的创造精神。而这些品质都是终身学习社会所必需的。

八：教学设计过程

教师活动

学生活动

回忆开普勒三定律，为本节课做准复习引导学生回顾开普勒三定律

并引一：引入新课

入新开普勒从运动学的角度描述了天体运行的规律。人们开始更备。

课

深入的思考行星绕太阳运动的原因。

一、巨人的肩膀

（一）展示科学家对这一现象各种观点

（二）引导学生认识解决问题的困难

1、针对椭圆轨道，速度大小、方向不断地发生变化，对于这

新课样的变速曲线运动还缺乏相应的数学工具。

理解时代背景，感受科学发展的艰辛。

讲授

2、力对运动的影响在当时还没有还没有清晰定量的认识。

二、牛顿的突破

（一）接受胡克等人的观点

（二）广阔的思维平台

对天体运行的研究给与了牛顿一个更加宽广的舞台，让他发

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挥自己的才能，将自己创立的微积分和牛顿运动定律与天体

运行规律相结合，终于参透天体运行的规律

三、追寻昔日的足迹

利用我们所学的知识从新发现万有引力定律。

（一）简化情景

将椭圆轨道简化为圆轨道，结合开普勒第二定律，可推出行

星绕太阳做匀速圆周运动。实际的椭圆轨道也非常接近正圆。

（二）理论推导

1：牛顿第二定律在圆周运动中的应用

太阳与行星间的引力F跟行星到太阳的距离有关，然而它们之间有什么定量关系呢？根据牛顿第二定律，行星绕太阳做圆周运动需要太阳对行星的引力来提供向心力：

22F引=ma向=m（）rT

通过分析选择合适的向心力表达式。

向心加速度的表达式

太阳

F万

v 行星

结合刚才的实验结果，联合开普勒第三定律进一步从天文学观测的角度上说，周期是最方便测量的。所以在这里选择向心加速度关于周期的表达式。

2：开普勒第三定律与平方反比

根据刚才的结论，太阳对行星的引力与两者之间的距离的平方成反比，与周期没有关系，想办法消去T。结合开普勒3mr2F=4kk引2r2，考虑到42k针对不的推导。

第三定律T，整理可得同的行星都是常量，太阳对所有行星的万有引力都满足

3

F引mr2。

通过对称性的角度分析得出行星对太阳引力可能的表达式

3：牛顿第三定律与对称性

我们注意到k是一个与行星无关，而仅与太阳质量有关的常数，那如果太阳质量发生变化，是否会改变太阳与行星之间的引力大小呢？太阳对行星的引力与行星的质量成正比，根据牛顿第三定律里的作用是相互的，太阳必然也受到行星对它的引力F引，从相互吸引的角度来讲，太阳与行星之间的地

位是相等的。既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，

反之我们可以相信行星对太阳的引力与太阳的质量成正比。

MF引2r。

即

4：太阳与行星之间的引力

根据牛顿第三定律，太阳对行星的引力与行星对太阳的引力

大小相等。F引F引F，F与m成正比，与M成正比，可得结合所有的结论分析得出最终的mMF2r。表达式

出太阳与行星之间的引力F与m和M的乘积成正比。

mMFG2r。太阳对行星的

引入一个比例常数G。表达式变为

引力跟太阳与行星质量的乘积成正比，跟它们距离的平方成

反比。

至此我们就完成了对太阳与行星之间引力的探究过程，

从第谷的数千个数据，到开普勒简单而又深刻的三句话，再

到牛顿归纳整理成为一个公式，物理学的发展总是在不断地

追求简洁，但是其中的内涵却在不断地丰富，并与简洁的公

式交相辉映，展现出人们思维的美。

（三）数据分析

展示太阳系的行星运动的一些数据，分析一下这些数据，检验公式的正确性。

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利用引力提供向心力，确定a与r的平方成反比，并想到利用图像处理数据，采用化曲为直的思想做图。

根据太阳对行星的万有引力提供向心力，可得出行星的向心加速度与到太阳距离的平方成反比，通过运动学公式计算得出行星的加速度，与距离的平方进行比较，验证是否满足平方反比的规律、

九、板书设计

一：理论分析

（一）太阳对行星的引力

22F引=m（）r

Tm2F=4k引

r23rk

2T

(二)行星对太阳的引力

MF引2r

二：数据检验

（一）图像处理；（二）化曲为直：

F引mr2FmMr2FGmMr2

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