3. 万有引力定律的应用10分钟试讲教案

《万有引力理论的成就》教学设计

高一物理

陈贵

【教材分析】

本节课在教材编排上,呈现的是由点到面逐步展开的倒金字塔的形式，这符合学生的认知习惯。如果说前三节课是用追寻的目光追寻先人的伟大成就，那么这一节课就是学生在先人的指引下进行创新应用的创新课，同时教材自始至终分别引用了马克·吐温等哲人对物理研究的精彩论述，不仅能够激励学生增强学习兴趣, 培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质，体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美，更能激发学生去进一步探索宇宙的奥秘欲望! 可以说这一节课既是知识传授又是能力、情感的培养课，体现新课程的理念和要求。本课是牛顿第二定律的延续，是经典物理在动力学理论的新的成就。在历年的高考中具有举足轻重的地位和承上启下的作用。

【学情分析】

高一7班同学在学习了万有引力前三节的基础上来探究这一节内容，知识障碍不多，但同学们对万有引力公式及运用还不熟练，字母较多的化简和计算还没有练到位。另外，独立思考能力和合作学习能力有待提升。

【学法指导】

通过讨论交流，根据实际问题求解中心天体质量、密度；通过小组合作、总结、推理来解决问题；要求学生独立动手计算、化简。

【学习目标】

1、通过“课前三分钟激情朗读”了解人类如何发现太阳系未知行星。

2、通过教师点拨、自主学习和小组讨论掌握如何计算中心天体质量、密度。

3、通过检测练习总结万有引力解决中心天体问题的基本方法、规律。

【重难点】

重点：计算中心天体质量、密度。

难点：万有引力解决中心天体问题的基本方法、规律。

【引入】

观看视频比较太阳系各行星大小，提高学习兴趣；阿基米德的小故事和卡文迪许扭秤实验引入地球质量计算。

【新课教学】

一、发现未知行星

1、学生通过激情阅读回答以下问题：

问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？

问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗星？

2、讲解历史背景和发现过程，体会发现未知行星的意义，学习物理学家们勇

于探索的精神。

二、计算天体质量

1、如果要“称”地球质量，用什么知识，有几种方法，需要哪些条件？

2、讨论：两种方法“称”地球质量（要求

得出方法、公式、结果）。

3、拓展：能否用上面的方法“称”太阳质量？用哪种方法，需要知道哪些物理量？

4、用以上两种方法能计算所有天体质量吗？

5、总结归纳

（1）对于没有行星（或卫星）的天体，或虽有行星（或卫星），但不知道其运行的有关物理量的情况下，可以忽略天体自转的影响，根据万有引力近似等于重力的关系列式，计算天体的质量。

R2g

MmMmgG2G

R（2）对于有行星（或卫星）的天体，可把行星（或卫星）绕中心天体的运动近似看做匀速圆周运动，其所需的向心力由中心天体对其的万有引力提供的。

Mm42G2m2rrT

42r3MGT2三、天体平均密度计算

学生通过自主思考和动手化简、讨论得出结果。

强调第三个结论实用性较强（只需知道近地卫星公转周期即可求解）。

3r3g4GR

GT2R3

33GT2【当堂检测】

1、（A、B层）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，你能求解出该星球的质量吗？

2、（B层）我国发射的某颗卫星在距地面高度为R的圆周轨道上运行，运行周期为T，已知引力常量为G，地球半径为R（不考虑地球的自转）。求：

（1）求地球质量；

（2）求地球表面重力加速度；

总结：解决天体问题两种思路

Mm

1、天体表面（忽略自转，R为天体半径）

G2mg

R

2、环绕模型（r为环绕天体轨道半径，r>R）

Mm4π2v2G2m2rmmω2rmanrTr

拓展思考：

与环绕天体为研究对象，天体做圆周运动的向心力由什么力提供？线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径、中心天体质量之间满足什么关系？