课外读物优质教案设计

6-2 太阳和行星间的引力

教学设计

西光中学物理组 张兴权

一、设计思想：

从行星运动规律到万有引力定律的简历过程，是本章的重要内容，是极好的科学探究过程及对学生进行人文教育的教育素材。本节内容是从动力学角度来研究行星运动的，研究过程是依据已有规律进行的演绎推理过程。本节内容与下一节内容结合起来应该说是一个比较完成的探究过程，从问题的提出、猜想与假设、演绎与推理、结论的得出、检验论证等，是一次很好的探究性学习的过程。

从学生已有的知识结构来看，学生在学习万有引力之前，应该对力、质量、速度、加速度、向心力、向心加速度等概念有较好的理解，并且掌握自由落体、抛体和匀速圆周运动的运动学规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。所以在推导太阳与行星运动规律时，教师可以要求学生自主地运用原有已经习得的知识进行推导，并要求说明每一步推理的理论依据是什么，教师仅在难点问题上做适当的点拨。

二、教学设计流程图：

教师

引导产生问题

诱发

流程

行动

学生

新旧结合提出问题

→

问题提出

↓

猜想与假设

↓

简化模型

↓

演绎推理

↓

得出结论

↓

意义延伸

→

↓

引导利用已有规律、概念

↓来源学科网ZXXK]

→

→

作出合理猜想与假设

↓

引导近似处理

↓

根据开普勒行星运动规律简化模型

→

→

↓来源学科网ZXXK]

↓

利用相关知识，推导太阳与行星的引力的引力

适时的难点点拨

引发深入探索

→

→

↓

可能的数学加工指导

↓

综合得出结论

→

→

↓

发问

↓

留下疑惑和进步一发展空间

→

→

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作用。

（2）知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力的来源。

（3）知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿运动定律在推导太阳与行星间引力时的作用。

（4）领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。

2．过程与方法：

（1）经历科学探究的过程，强化“猜想与假设”的情感认识（学史教育），经历自主学习的“演绎推理”过程。

（2）利用现有知识、方法解决实际问题，培养应用知识解决问题的能力。

（3）通过建立太阳和行星运动的简化模型，培养抓住“主要矛盾”，建立物理模型的意识。

（4）初步体会对称变换。

3．情感态度与价值观：

（1）通过讲述牛顿之前科学家的猜想与推测，理解牛顿所说的：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”的时代背景，知道努力学习过程，就是为了站上巨人们的肩上，“看得更远”——使自己更富创造性。

（2）通过对研究太阳与行星的相互吸引力过程中参照系的转换，认识在规律面前各星体之间没有特殊性，培养学生要尊重规律的价值观。

四、教学过程

教学过程

1．引入新课

2. 新课教学

教师活动

师：在上一节的学习中，我们知道开普勒在前人的基础上，为我们勾画出太阳系星体运动的规律，它的内容？

师：开普勒行星运动定律是为我们解决了行星做什么运动的问题。从现象到本质是物理学研究的必然过程，接下来我们需要研究什么样的问题呢？

师：请同学们来说一说你的猜想与假设。

【过程中要注意引导学生利用已有知识做推理】

师：接下来我们共同来研究这个吸引力和哪些因素有关？在这一节和下一节我们将追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。

师：我们在开普勒的基础上，以行星的运动为基础，建立一个简化的物理模型：你将如何处理？

师：有了物理模型，太阳对行星的引力，就应该是行星做匀速圆周运动的向心力。请同学们自己尝试推导：向心力与哪些因素有关？

【适时引导：测量周期取代测量速度】

板书

师：同学们作出很好的推导。我们的工作完成了吗？

学生活动

生：回答开普勒行星运动定律的内容。

设计意图

【复习巩固，引出问题】

生：为什么行星能绕太阳运动？

生：讨论……发表各自观点。根据牛顿运动定律知道一定是受到了向心力，且这个力是太阳对行星的引力。

得到初步结论：

生：讨论……近似认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，太阳处于圆心。

生：根据匀速圆周运动的规律和开普勒第三定律进行尝试推导。

……

展示推导过程，体现出测量周期取代测量速度。

……

结论：

提出问题

猜想与假设

简化模型

m

F42k2，【需要自主演绎推理

r

指出k与行星无关】

m体会将不易测量的物即：F∝2

……(1) 理量转化为易测量物r表明：……

理量

根据牛顿第三定律，知道行星肯定也吸引了太阳，力的大小应该相等。这个力是否应该也和太阳有关呢？怎么能得到F和太阳的关系呢？

【适时提示思考：以太阳为参照物行星做圆周运动，那么以行星为参照物，太阳做什么运动？】

板书

师：现在请同学们综合上面所做的工作，关于太阳与行星间的引力与哪些因素有关，能有一个更加准确、全面的结论了吗？

生：引发思考

生：【思考】

讨论……也应该做圆周运动，根据刚才的推导过程同样可以得到行星对太阳的吸引力：

F’∝M

……(2) 2r

运动的描述是相对的，天体在规律面前是平等的，尊重规律。

初步体会对称变换

板书

Mm师：天体的运动图像如此优美，天体如此运

F∝2

动的原因，你不觉得也很简洁完美吗？

r

文艺复兴时美学对简洁、和谐的美学追求，写成等式：

Mm影响着人们对科学的简洁、和谐美的追求。

F＝G2

……（3）

r师：同学们刚才经过几十分钟的演绎推导，相互交流，充分利用了现有知识，得到了这样的结论，非常不错。同学们知道在历史上经历怎样的艰辛过程呢？

多媒体展示简史材料。

同学们刚才应该已经体验站在巨人们的肩上，的确可以使自己看得更远。如何才能站上巨人的肩？我想在每个同学心中都有了答案。

同学们，如此优美的公式的意义，难道仅仅体现在太阳和行星之间吗？

此时式中的G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。

太阳与行星间的引力的方向沿二者的连线指向对方。

生：感受结果的简洁优美。生：看简史材料。

理解牛顿所说的：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”的时代背景，知道努力学习过程，就是为了站上巨人们的肩上，“看得更远”——使自己更富创造性。

感受巨人是大量人工作

的成果。感悟巨人的肩

对科学发现的重要性。

向迈向万有引力做发生：有所思。

问。

生：再次体会演绎推导的过程。

落实基础知识和技能，感受科学发展的过程。

生：讨论……

根据牛三：F＝F’，所以由（1）、（2）可得：太阳与行星间引力与太阳质量、行星质量成正比，与两者距离而二次方成反比。即：

3．

（1）总结知识、方法收获；情感体验

总结：

（2）你认为科学的发现（创新性结论的提出）需要具备哪些因素？

4．

作业

课堂练习

课后问题与练习

1 、2、

3 强化练习、课堂解析

学生点评

强调基本观点，重视思维方法，符合逻辑关系。

五、板书设计

6－2

太阳与行星的引力[来源:

太阳对行星的引力：

学科网

v2Fmr2rmvF2

Trr3kT2M行星对太阳的引力：F2

r/公式：F＝G太阳与行星间的引力：

Mm

r2方向：沿二者的连线指向对方