第一篇：【優(yōu)教通,備課參考】2014年高中物理教學設計：6.4《萬有引力理論的成就》1(人教版必修2)（范文）

6.4萬有引力理論的成就

新課教學

(一)用投影片出示本節(jié)課的學習目標

1.利用萬有引力等于向心力求出中心天體的質量.2.了解萬有引力定律在天文學上的應用.(二)學習目標完成過程 學生閱讀有關內容

提問：行星繞太陽運動的向心力是什么？ 回答：太陽對行星的萬有引力提供向心力.老師：如果我們知道某個行星與太陽之間的距離是r,T是行星公轉的周期，列一下方程,能否求出太陽的質量M呢？

1.設行星的質量為m.根據萬有引力提供行星繞太陽運動的向心力，有：

MmF向=F萬有引力=G2?m?2r

rMm2?即G2?m()2r

Tr4?2r3M? 2GTr3對于一個天體，M是一個定值.所以，繞太陽做圓周運動的行星都有2?K.即開普勒第三定

T律.老師總結：應用萬有引力定律計算天體質量的基本思路是：根據行星（或衛(wèi)星）運動的情況，求出行星（或衛(wèi)星）的向心力，而F向=F萬有引力.根據這個關系列方程即可.8例如：已知月球到地球的球心距離為r=4×10m,月亮繞地球運行的周期為30天，求地球的質量.解：月球繞地球運行的向心力即月地間的萬有引力 即有：

MM2?F向=F引=G地2月?m月()2r

Tr得：M地4?(3.14)2?(4?108)34?2?r3??kg?5.89?1024kg.2?112GT6.67?10?(30?24?3600)(2)求某星體表面的重力加速度.例：一個半徑比地球大2倍，質量是地球的36倍的行星，它表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的

A.6倍

B.18倍

C.4倍

Ｄ.13.5倍

Mm分析：在星體表面處，F引≈mg.所以，在地球表面處：G2?mg

r在某星球表面處：G36Mm?mg? 2(3r)

a月=GM地?m月r2月地?m月?GM地/r2月地?GM地60(R)2?GM地3600R2

地球上物體的重力加速度g為

g?GM地?mR2?m?GM地R2,那么a月g?1 3600由月球繞地球做勻速圓周運動所需的向心加速度公式可知：

2??a月?r月地??2?r月地?()2T

2?3.14?3.8?108?()2?2.69644?10?3m/2s27.3?24?36002已知地球表面的重力加速度g0=9.8m/s

則?a月g02.69644?10?31 ??9.83634即a月g??a月g0

由此可知，由月球以及地球附近的物體繞地球做勻速圓周運動所需的向心加速度之比，跟由同性質的萬有引力對它們提供的向心力所獲得的向心加速度之比近似相等.所以，地球對月球的引力跟地球對其附近物體的引力是同性質的力，而且都是萬有引力.六、板書設計

第四節(jié) 萬有引力定律在天文學上的應用

Mm4?

2一、1.天體質量的計算 G2?M2r

rr4?2r3M?(只能求出中心體的質量)

GT22.求某星體表面的重力加速度.Mmmg?G2(R為星體的半徑)

R

二、發(fā)現未知天體：（已知中心體的質量及環(huán)繞體的運動）

2Mm2?2GTMG2?m()r?r?3

Tr4?

2七、素質能力訓練

1.已知下面的數據，可以求出地球質量M的是（引力常數G是已知的）A.月球繞地球運行的周期T1及月球到地球中心的距離R1 B.地球“同步衛(wèi)星”離地面的高度

C.地球繞太陽運行的周期T2及地球到太陽中心的距離R2 D.人造地球衛(wèi)星在地面附近的運行速度v和運行周期T3 2.以下說法正確的是

第二篇：6.4萬有引力理論的成就教學設計

《萬有引力理論的成就》教學設計

六安市毛坦廠中學 邵富

整體設計

卡文迪許在實驗室測出了引力常量，表明了萬有引力定律同樣適用于地面上的任意兩個物體，用實驗方法進一步證明了萬有引力定律的普適性。同時，引力常量的測出，使得包括計算星體質量在內的關于萬有引力定律的計算成為可能，使得萬有引力定律有了真正的實用價值。因此萬有引力理論的成就是本章的重點。

萬有引力定律在天文學上應用廣泛，他與牛頓第二定律、圓周運動相結合可用來求解天體的質量和密度，分析天體的運動規(guī)律。萬有引力定律與實際問題、現代科技相聯系，可以用來發(fā)現新問題，開拓新領域。

把萬有引力定律應用在天文學上的基本方法是：將天體的運動近似看作均勻圓周運動處理，運動天體所需要的向心力來自天體間的萬有引力。因此，處理本節(jié)問題時要注意把萬有引力公式與均勻圓周運動的一系列向心力公式相結合，就可推導出適用于天體問題的公式，并且在應用這些公式時，一定要正確認識公式中各物理量的意義。具體應用時根據題目中所給的實際情況，選擇適當公式進行分析和求解。

【教學目標】

（一）知識與技能

1．了解萬有引力定律在天文學上的重要應用。

2．會用萬有引力定律計算天體質量。

3．理解并運用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法。

（二）過程與方法

1．了解萬有引力定律在天文學上的重要應用，理解并運用萬有引力處理天體問題的思路方法。

2.理解運用萬有引力定律處理天體問題的思路、方法，體會科學定律的意義。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

體會萬有引力定律在人類認識自然界奧秘中的巨大作用，讓學生懂得理論來源于實踐。

【教學重點】

1．行星繞太陽的運動的向心力是由萬有引力提供的。

2．會用已知條件求中心天體的質量。

【教學難點】

在具體的天體運動中應用萬有引力定律解決問題。

【課時安排】

1課時。

【教學過程】

一、引入新課

教師活動：上節(jié)我們學習了萬有引力定律的有關知識，現在請同學們回憶一下，萬有引力定律的內容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的測定是誰完成的？

學生活動：思考并回答上述問題

內容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。

公式：F=G

公式中的G是引力常量，它在大小上等于質量為1 kg的兩個物體相距1 m時所產生的引力大小，經測定其值為6．67×10

—1N·m/kg。G的測定是由卡文迪許完成的。

教師活動：牛頓（1643—1727）是英國著名的物理學家、數學家和天文學家，是十七世紀最偉大的科學巨匠。牛頓一生對科學事業(yè)所做的貢獻，遍及物理學、數學和天文學等領域。牛頓在物理學上最主要的成就，是創(chuàng)立了經典力學的基本體系，對于光學，牛頓致力于光的顏色和光的本性的研究，也作出了重大貢獻。牛頓在數學方面，總結和發(fā)展了前人的工作，提出了“流數法”，建立了二項式定理，創(chuàng)立了微積分。在天文學方面，牛頓發(fā)現了萬有引力定律，創(chuàng)制了反射望遠鏡，并且用它初步觀察到了行星運動的規(guī)律。

上面用了兩個字“發(fā)現”，不是發(fā)明！正如幼兒園有一個小朋友造句：我爸爸發(fā)現了我的媽媽，然后發(fā)明了我。

萬有引力發(fā)現后，再經過了一百多年，才確定引力常量?？ㄎ牡显S扭秤的主要部分是一個輕而堅固的T型架，倒掛在一根金屬絲的下端。T形架水平部分的兩端各裝一個質量是m的小球，T形架的豎直部分裝一面小平面鏡M，它能把射來的光線反射到刻度尺上，這樣就能比較精確地測量金屬絲的扭轉。他測定了引力常量。這也提供了我們測量微小物體質量的方法。古代，曹操的兒子曹沖利用浮力稱出了大象的質量。那我們現在有沒有可能利用已知的知識來稱地球呢？

二、進行新課

（一）“科學真是迷人”

教師活動：引導學生閱讀教材“科學真實迷人”部分的內容，思考問題［投影出示］：

1．推導出地球質量的表達式，說明卡文迪許為什么能把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”？

2．設地面附近的重力加速度g=9．8m/s，地球半徑R =6．4×10m，引力常量G=6．67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質量。

學生活動：閱讀課文，推導出地球質量的表達式，在練習本上進行定量計算。

教師活動：由于地球自轉非常慢，一天只轉了一圈，所以對應的向心力很小。在這里，我們忽略不計。擇取學生的推導、計算過程，一起點評。

Kg

重力加速度與高度的變化：若物體靜止在距離地面高為h的高空

（二）計算天體的質量

教師活動：（課件展示太陽系里面的星體的美麗圖片）

引導學生閱讀教材“天體質量的計算”部分的內容，同時考慮下列問題［投影出示］：

1．應用萬有引力定律求解天體質量的基本思路是什么？

2．求解天體質量的方程依據是什么？

學生活動：學生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應的答案。

1．求解天體質量的基本思路是：根據環(huán)繞天體的運動情況，求出其向心加速度，然后根據萬有引力充當向心力，根據牛頓第二定律，列方程求解．

2．從前面的學習知道，天體之間存在著相互作用的萬有引力，而行星（或衛(wèi)星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運動，而物體做圓周運動時合力充當向心力，故對于天體所做的圓周運動的動力學方程只能是萬有引力充當向心力，這也是求解中心天體質量時列方程的根源所在。

教師活動：引導學生深入探究

請同學們結合課文知識以及前面所學勻速圓周運動的知識，加以討論、綜合，然后思考下列問題［投影出示］。學生代表發(fā)言。

1．天體實際做何運動？而我們通?？烧J為做什么運動？

2．描述勻速圓周運動的物理量有哪些？

3．根據環(huán)繞天體的運動情況求解其向心加速度有幾種求法？

4．應用天體運動的動力學方程──萬有引力充當向心力求出的天體質量有幾種表達式？各是什么？各有什么特點？

5．應用此方法能否求出環(huán)繞天體的質量？

學生活動：討論，得出答案。學生代表發(fā)言。

1．天體實際運動是沿橢圓軌道運動的，而我們通常情況下可以把它的運動近似處理為圓形軌道，即認為天體在做勻速圓周運動。

2．在研究勻速圓周運動時，為了描述其運動特征，我們引進了線速度v，角速度ω，周期T三個物理量。

23．根據環(huán)繞天體的運動狀況，a心=4πr/T

4．應用天體運動的動力學方程──萬有引力充當向心力，結合圓周運動向心加速度方程，即

（3）F引=F心=ma心

即： GMm/r=m 4πr/T

③

從上述動力學方程的表述中，可得到相應的天體質量表達形式：

232

M=4πr/GT．

3同理可得：M=vr/G 或者M=ωr/G．

上述三種表達式分別對應在已知環(huán)繞天體的線速度v，角速度ω，周期T時求解中心天體質量的方法。

以上各式中M表示中心天體質量，m表示環(huán)繞天體質量，r表示兩天體間距離，G表示引力常量。

5．從以上各式的推導過程可知，利用此法只能求出中心天體的質量，而不能求環(huán)繞天體的質量，因為環(huán)繞天體的質量同時出現在方程的兩邊，已被約掉。

師生互動：

從上面的學習可知，在應用萬有引力定律求解天體質量時，只能求解中心天體的質量，而不能求解環(huán)繞天體的質量。而在求解中心天體質量的三種表達式中，最常用的是已知周期求質量的方程。因為環(huán)繞天體運動的周期比較容易測量。

教師活動：投影例題：某宇航員駕駛航天飛機到某一星球，他使航天飛機貼近該星球附近飛行一周，測出飛行時間為4．5?103s，則該星球的平均密度是多少？

學生活動：在練習本上分析計算，寫出規(guī)范 分析：航天飛機繞星球飛行，萬有引力提供向心力，所以：

教師活動：投影學生求解過程，點評。

（三）發(fā)現未知天體

教師活動：請同學們閱讀課文“發(fā)現未知天體”部分的內容，考慮以下問題［投影出示］：

1．應用萬有引力定律除可估算天體質量外，還可以在天文學上有何應用？

2．應用萬有引力定律發(fā)現了哪些行星？

學生活動：閱讀課文，從課文中找出相應的答案：

1．應用萬有引力定律還可以用來發(fā)現未知的天體。

2．海王星、冥王星就是應用萬有引力定律發(fā)現的。

教師活動：投影海王星照片與它的地貌照片

引導學生深入探究：

人們是怎樣應用萬有引力定律來發(fā)現未知天體的？發(fā)表你的看法。

學生活動：討論并發(fā)表見解。

人們在長期的觀察中發(fā)現天王星的實際運動軌道與應用萬有引力定律計算出的軌道總存在一定的偏差，所以懷疑在天王星周圍還可能存在有行星，然后應用萬有引力定律，結合對天王星的觀測資料，便計算出了另一顆行星的軌道，進而在計算的位置觀察新的行星。

教師點評：萬有引力定律的發(fā)現，為天文學的發(fā)展起到了積極的作用，用它可以來計算天體的質量，同時還可以來發(fā)現未知天體．

三、課堂總結、點評

教師活動：1．處理天體運動問題的關鍵是：萬有引力提供做勻速圓周運動所需的向心力。

2．忽略地球自轉,物體所受重力等于地球對物體的引力。

學生活動：認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

教學說明

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現過程是培養(yǎng)學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。在探究萬有引力的成就教學中，教學設計要求教師放開手腳讓學生大膽去想，怎樣才能求出天體的質量？用兩種方法得出來后教師再總結，在什么情況下用什么公式，學生掌握起來就容易得多。質量求出來了，如何求密度？這一點完全讓學生自己處理。激發(fā)學生的探究動機。在探究發(fā)現未知天體過程中，教師通過展示發(fā)現未知天體的材料，讓學生感知任何發(fā)現、發(fā)明離不開前人的經驗和教訓，激發(fā)學生的學習興趣，要有所成就，必須學好現有知識。

本教學設計始終以學生為主體精心設計探究活動。給學生主動探索、自主學習的空間，通過學生的思考、動手、觀察、討論，激發(fā)徐盛的學習熱情，使學生由被動接受知識轉化為主動獲取知識。

第三篇：6.4 教學設計 萬有引力理論的成就

【教學設計】

學校臨清二中 學科物理 編寫人王福清 審稿人

6.4 萬有引力理論的成就

一、教材分析

本節(jié)教學要求學生體會萬有引力定律經受實踐的檢驗，取得了很大的成功；理解萬有引力理論的巨大作用和價值。通過本節(jié)的學習，使學生深刻體會科學定律對人類探索未知世界的作用，激起學生對科學探究的興趣，培養(yǎng)熱愛科學的情感。

二、教學目標

（一）知識與技能

1、了解萬有引力定律在天文學上的重要應用。

2、會用萬有引力定律計算天體質量。

3、理解并運用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法。

（二）過程與方法

1、通過萬有引力定律推導出計算天體質量的公式。

2、了解天體中的知識。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

體會萬有引力定律在人類認識自然界奧秘中的巨大作用，讓學生懂得理論來源于實踐，反過來又可以指導實踐的辯證唯物主義觀點

三、教學重點、難點

1、行星繞太陽的運動的向心力是由萬有引力提供的。

2、會用已知條件求中心天體的質量。

3、根據已有條件求中心天體的質量。

四、學情分析

萬有引力定律的發(fā)現有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學文化發(fā)展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。這節(jié)課我們就共同來學習萬有引力定律在天文學上的應用。

五、教學方法

討論、談話、練習、多媒體課件輔助

六、課前準備

1．學生的學習準備：預習萬有引力理論的成就

2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案。

七、課時安排：1課時

八、教學過程

一、“科學真實迷人”

教師活動：引導學生閱讀教材“科學真實迷人”部分的內容，思考問題

1、推導出地球質量的表達式，說明卡文迪許為什么能把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”？

【例題1】設地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R =6.4×106m，引力常量G=6.67×10-11 Nm2/kg2，試估算地球的質量。

gR29.8?(6.4?106)224M???6?10kg ?11G6.67?10

二、計算天體的質量 教師活動：引導學生閱讀教材“天體質量的計算”部分的內容，同時考慮下列問題

1、應用萬有引力定律求解天體質量的基本思路是什么?

2、求解天體質量的方程依據是什么? 學生活動：學生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應的答案.1、應用萬有引力定律求解天體質量的基本思路是：根據環(huán)繞天體的運動情況，求出其向心加速度，然后根據萬有引力充當向心力，進而列方程求解.2、從前面的學習知道，天體之間存在著相互作用的萬有引力，而行星（或衛(wèi)星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運動，而物體做圓周運動時合力充當向心力，故對于天體所做的圓周運動的動力學方程只能是萬有引力充當向心力，這也是求解中心天體質量時列方程的根源所在.教師活動：請同學們結合課文知識以及前面所學勻速圓周運動的知識，加以討論、綜合，然后思考下列問題。學生代表發(fā)言。

1.天體實際做何運動?而我們通?？烧J為做什么運動? 2.描述勻速圓周運動的物理量有哪些? 3.根據環(huán)繞天體的運動情況求解其向心加速度有幾種求法? 4.應用天體運動的動力學方程——萬有引力充當向心力求出的天體質量有幾種表達式?各是什么?各有什么特點? 5.應用此方法能否求出環(huán)繞天體的質量? 學生活動：分組討論，得出答案。學生代表發(fā)言。1.天體實際運動是沿橢圓軌道運動的，而我們通常情況下可以把它的運動近似處理為圓形軌道，即認為天體在做勻速圓周運動.2.在研究勻速圓周運動時，為了描述其運動特征，我們引進了線速度v，角速度ω，周期T三個物理量.3.根據環(huán)繞天體的運動狀況，求解向心加速度有三種求法.即：（1）a心=v（2）a心=ω2·r

（3）a心=4π2r/T2 r4.應用天體運動的動力學方程——萬有引力充當向心力，結合圓周運動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即（1）F引=G（2）F引=G（3）F引=GMmr2=F心=ma心=m

Mmv2v2.即：G2?m

rrr ① ② ③ Mmr2=F心=ma心=mω2r

即：G=F心=ma心=m

4?2rT2Mmr2=mω2·r

=m

4?2rT2Mmr2

即：G

Mmr2

從上述動力學方程的三種表述中，可得到相應的天體質量的三種表達形式：

（1）M=v2r/G.（2）M=ω2r3/G.（3）M=4π2r3/GT2.上述三種表達式分別對應在已知環(huán)繞天體的線速度v，角速度ω，周期T時求解中心天體質量的方法.以上各式中M表示中心天體質量，m表示環(huán)繞天體質量，r表示兩天體間距離，G表示引力常量.從上面的學習可知，在應用萬有引力定律求解天體質量時，只能求解中心天體的質量，而不能求解環(huán)繞天體的質量。而在求解中心天體質量的三種表達式中，最常用的是已知周期求質量的方程。因為環(huán)繞天體運動的周期比較容易測量。

【例題2】把地球繞太陽公轉看做是勻速圓周運動，平均半徑為1.5×1011 m，已知引力常量為：G=6.67×10-11 N·m2/kg2，則可估算出太陽的質量大約是多少千克?（結果取一位有效數 字）

分析：題干給出了軌道的半徑，雖然沒有給出地球運轉的周期，但日常生活常識告訴我們：地球繞太陽一周為365天。

故：T=365×24×3600 s=3.15×107 s 由萬有引力充當向心力可得： GMmr2=m4?2rT2

故：M=

4?2r3GT2

kg=2×1030 kg 代入數據解得M=4?3.142?(1.5?1011)36.7?10?11?(3.2?107)2教師活動：求解過程，點評。

三、發(fā)現未知天體

教師活動：請同學們閱讀課文“發(fā)現未知天體”部分的內容，考慮以下問題

1、應用萬有引力定律除可估算天體質量外，還可以在天文學上有何應用？

2、應用萬有引力定律發(fā)現了哪些行星？

學生活動：閱讀課文，從課文中找出相應的答案：

1、應用萬有引力定律還可以用來發(fā)現未知的天體。

2、海王星、冥王星就是應用萬有引力定律發(fā)現的。教師活動：引導學生深入探究

人們是怎樣應用萬有引力定律來發(fā)現未知天體的?發(fā)表你的看法。學生活動：討論并發(fā)表見解。

人們在長期的觀察中發(fā)現天王星的實際運動軌道與應用萬有引力定律計算出的軌道總存在一定的偏差，所以懷疑在天王星周圍還可能存在有行星，然后應用萬有引力定律，結合對天王星的觀測資料，便計算出了另一顆行星的軌道，進而在計算的位置觀察新的行星。

教師點評：萬有引力定律的發(fā)現，為天文學的發(fā)展起到了積極的作用，用它可以來計算天體的質量，同時還可以來發(fā)現未知天體.【例題3】 【例題4】 【例題5】

四、當堂檢測

九、板書設計

6.4 萬有引力理論的成就

一、科學真是迷人----【例題1】

二、計算天體的質量----【例題2】

三、發(fā)現未知天體

十、教學反思

本節(jié)要向學生澄清的一個問題是：天王星是太陽向外的第七顆行星，亮度是肉眼可見的，但由于較為黯淡而不易被觀測者發(fā)現。威廉·赫歇耳爵士在1781年3月13日宣布他的發(fā)現，這也是第一顆使用望遠鏡發(fā)現的行星。由于天王星的運動有某些不規(guī)則性，使得人們懷疑，在天王星之外還有一顆未知行星，英國的亞斯和法國的勒維列計算了這顆新星即將出現的時間和地點，德國科學家伽勒觀測到了它，從而導致了海王星的發(fā)現。

十一、學案設計(見下頁)3

第四篇：【優(yōu)教通,備課參考】2014年高中物理教學設計：6.2《行星的運動》2(人教版必修2)

第1節(jié) 行星的運動

新課教學

1.了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點及發(fā)展過程.2.知道開普勒對行星運動的描述.1.在浩瀚的宇宙中，存在著無數大小不

一、形態(tài)各異的星球，而這些天體是如何運動的呢？在古代，人類最初通過直接的感性認識，建立了“地心說”的觀點，認為地球是靜止不動的，而太陽和月亮繞地球而轉動.因為“地心說”比較符合人們的日常經驗，太陽總是從東邊升起，從西邊落下，好像太陽繞地球轉動.正好，“地心說”的觀點也符合宗教神學關于地球是宇宙中心的說法，所以“地心說”統(tǒng)治了人們很長時間.但是隨著人們對天體運動的不斷研究，發(fā)現“地心說”所描述的天體的運動不僅復雜而且問題很多.如果把地球從天體運動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運動的行星的位置，換一個角度來考慮天體的運動，許多問題都可以解決，行星運動的描述也變得簡單了.隨著世界航海事業(yè)的發(fā)展，人們希望借助星星的位置為船隊導航，因而對行星的運動觀測越來越精確.再加上第谷等科學家經過長期觀測及記錄的大量的觀測數據，用托勒密的“地心說”模型很難得出完美的解答.當時，哥倫布和麥哲倫的探險航行已經使不少人相信地球并不是一個平臺，而是一個球體，哥白尼就開始推測是不是地球每天圍繞自己的軸線旋轉一周呢？他假設地球并不是宇宙的中心，它與其他行星都是圍繞著太陽做勻速圓周運動.這就是“日心說”的模型.用“日心說”能較好地和觀測的數據相符合，但它的思想幾乎在一個世紀中被忽略，很晚才被人們接受.原因有：（1）“日心說”只是一個假設.利用這個“假設”，行星運動的計算比“地心說”容易得多.但著作中有很不精確的數據.根據這些數據得出的結果不能很好地跟行星位置的觀測結果相符合.（2）當時的歐洲的統(tǒng)治者還是教會，把哥白尼的學說稱為“異端學說”，因為它不符合教會的利益.致使這個正確的觀點被推遲一個世紀才被人們所接受.德國的物理學家開普勒繼承和總結了他的導師第谷的全部觀測資料及觀測數據，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考和計算的，但結果總是與第谷的觀測數據有8′的角度誤差.當時公認的第谷的觀測誤差不超過2′.開普勒想，很可能不是勻速圓周運動.在這個大膽思路下，開普勒又經過四年多的刻苦計算，先后否定了19種設想，最后終于計算出行星是繞太陽運動的，并且運動軌跡為橢圓，證明了哥白尼的“日心說”是正確的.并總結為行星運動三定律.同學們，前人的這種對問題的一絲不茍、孜孜以求的精神值得大家學習.我們對待學習更應該是腳踏實地，認認真真，不放過一點疑問，要有熱愛科學、探索真理的熱情及堅強的品質，來實現你的人生價值.2.（1

邊看邊介紹，讓學生對行星運動有一個簡單的感性認識.（2

錄像的效果很好，很直觀，讓同學能看到三維的立體畫面，讓同學們的感性認識又提高一步.（3

開普勒關于行星運動的描述可表述為三定律.我們主要介紹開普勒第一定律和第三定律.2.行星運動的軌跡及物理量之間的定量關系

（K是與行星無關的量）.3.行星繞太陽的橢圓的半長軸R與周期T的比值為K，還知道對一個行星的不同衛(wèi)星，它們也符合這個運行規(guī)律，即

(K與K′是不同的)..閱讀課文深入了解天體的運動規(guī)律 6.作業(yè)：完成P36練習題

第五篇：【優(yōu)教通,備課參考】高中物理教學設計6.6《經典力學的局限性》1(人教版必修2)

第6節(jié) 經典力學的局限性 [新課教學] 學 生 活 動

一、從低速到高速(展示問題)師：請同學們閱讀教材“從低速到高速”部分．回答低速與高速的概念、質速關系、速度合成與兩個公設． 生：低速到高速的概念，通常所見的物體的運動皆為低速運動，如行駛的汽車，發(fā)射的導彈、人造衛(wèi)星及宇宙飛船等．有些微觀粒子在一定條件下其速度可以與光速相接近，這樣的速度稱為高速．

質速關系是：在經典力學中，物體的質量是不變的，但愛因斯坦的狹義相對論指出，物體的質量隨速度的增大而增大，即 其中Db為靜止質量，m是物體速度為v時的質量，c是真空中的光速． 例如：(1)v＝0．8c時，物體的質量約增大到靜止質量的1．7倍，這時經典力學就不再適用了．(2)如地球以v＝30km／s的速度繞太陽公轉時，m=l 010 lOlmo，它的質量增大十分微小，可以忽略不計． 速度合成與兩個公設．一條河流中的水以相對河岸的速度v水岸流動，河中的船以相對于河水的速度v船水順流而下．在經典力學中，船相對于岸的速度即為v船岸=v船水+v水岸

經驗告訴我們，這簡直是天經地義的．但是，仔細一看，這個關系式涉及兩個不同的慣性參考系，而速度總是與位移(空間長度)及時間間隔的測量相聯系．在牛頓看來，位移和時間的測量與參考系無關，正是在這種時空的觀念下，上式才成立．然而，相對論認為，同一過程的位移和時間的測量在不同的參考系中是不同的，因而上式不能成立，經典力學也就不再適用了．(1)相對性原理：物理規(guī)律在一切慣性參考系中都具有相同的形式．(2)光速不變原理：在一切慣性參考系中，測量到的真空中的光速‘都一樣． 師：經典力學是適用于低速運動的物體還是適用于高速運動的物體呢? 生：適用于低速運動的物體． 師：閱讀教材科學漫步部分，體會時間和空間是什么． 生：時間與空間并沒有講清時間與空間的問題，只是提出問題，激勵我們對未來的探索．

二、從宏觀到微觀 師：請同學們閱讀教材“從宏觀到微觀”部分，并說明經典力學是適用于宏觀物體還是微觀物體。生：19世紀末到20世紀初，人們相繼發(fā)現了電子、質子、中子等微觀粒子，發(fā)現它們不僅具有粒子性，面且具有波動性，它們的運動規(guī)律不能用經典力學描述． 20世紀20年代，建立了量子力學，它能夠正確地描述微觀粒子運動的規(guī)律性，并在現代科學技術中發(fā)揮了重要作用．

經典力學一般不適用于微觀粒子．

師：相對論和量子力學的出現，是否表示經典力學失去了意義?

生：相對論和量子力學的出現，說明人類對自然界的認識更加廣泛和深入，而不表示經典力學失去了意義．它只是使人們認識到經典力學有它的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動，只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界。三，從弱引力到強引力(展示問題)

師：請同學們閱讀教材“從弱引力到強引力”部分，并回答問題：何為弱引力?何為強引力? 生：萬有引力屬于弱引力．利用萬有引力定律可以解釋天體的運動，并預言和發(fā)現了海王星和冥王星，首次把天上的星體運動規(guī)律與地面物體的運動規(guī)律統(tǒng)一起來． 愛因斯坦引力理論表明，當天體半徑減小到一定程度時(太陽的引力半徑為3 km，地球的引力半徑為1 m)，天體間的引力就趨于無窮大． [討論與交流)(展示問題)(1)實際的天文觀測，行星的運行軌道并不是嚴格閉合的，它們的近日點在不斷地旋進．經典力學的解釋令人滿意嗎?用什么理論來圓滿地進行了解釋?(投影)生：按牛頓的萬有引力定律推算，行星的運動應該是一些橢圓或圓，行星沿著這些橢圓或圓做周期性運動，與實際觀測結果不符．經典力學也能作出一些解釋，但是，水星旋進的實際觀測值比經典力學的預言值多．經典力學的解釋不能令人滿意． 愛因斯坦根據廣義相對論計算出水星近日點的旋進還應有43’的附加值，同時還預言了光線在經過大質量的星體附近時，如經過太陽附近時會發(fā)生偏轉現象．并且都被觀測證實．(2)何為天體的引力半徑? 生：假定一個球形天體的質量不變，并通過壓縮減小它的半徑，天體表面上的引力將會增加，當引力趨于無窮大時，被壓縮天體半徑接近的值——“引力半徑”． 只要天體的實際半徑遠大于它們的引力半徑，那么愛因斯坦和牛頓的理論計算出的力的差異并不很大．但當天體的實際半徑接近引力半徑時，這種差異將急劇增大．這就是說，在強引力的情況下，牛頓的萬有引力理論將不再適用． 對于這樣的科學發(fā)展過程，英國劇作家蕭伯納曾詼諧地說，‘科學總是從正確走向錯誤．”這種調佩倒也不失為一種幽默的表述．

(3)歷史上的科學成就與新的科學成就的關系是什么?

生：歷史上的科學成就不會被新的科學成就所否定，而是作為某些條件下的局部情形，被包括在新的科學成就之中．如：當物體的速度遠8小于光速c(3X10m／s)時，相對論與經典理論的結論沒有區(qū)別；當另一-34個重要常數即“普朗克常數”h(6．63X10J·s)可以忽略不計時．量子力學和經典力學的結論沒有區(qū)別．相對論和量子力學都沒有否定過去的科學，面只認為過去

的科學是自己在一定條件下的特殊情形．

(例11以牛頓運動定律為基礎的經典力學，在科學研究和生產技術中有哪些應用? 參考答案：經典力學在科學研究和生產技術中有廣泛的應用．經典力學與天文學相結合建立了天體力學；經典力學和工程實際相結合，建立了應用力學，如水利學，材料力學、結構力學等．從地面上各種物體的運動到天體的運動：從大氣的流動到地殼的變動：從攔柯筑壩、修建橋梁到設計各種機械；從自行車到汽車、火車、飛機等現代交通工具的運動，從投出籃球到發(fā)射導彈、衛(wèi)星、宇宙飛船等等，所有這些都服從經典力學規(guī)律．(例2)以牛頓運動定律為基礎的經典力學的適用范圍是什么?

參考答案：經典力學只適用于解決低速運動問題，不能用來處理高速運動問題，經典力學只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子：經典力學只適用于解決弱引力問題，不能用來處理強引力問題． [課堂訓練] 1．20世紀初，著名物理學家愛因斯坦提出了，改變了經典力學的一些結論．在經典力學中，物體的質量是 的，而相對論指出質量隨著速度變化而 2．20世紀初期，建立了

，它能夠正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律． 3．經典力學只適用于解決 問題，不能用來處理——問題，經典力學只適用于物體，一般不適用于 ． 4．微觀粒子的運動不僅具有 性．同時具有波動性．它們的運動規(guī)律很多情況下不能用經典力學來說明．要增強正確描述微觀粒子的運動規(guī)律，需要用 ． 5．牛頓運動規(guī)律只適用于 物體的運動，狹義相對論闡述物體在以 的速度運動時所遵從的規(guī)律． 參考答案 1．狹義相對論 固定不變 變化 2．量子力學 3．低速運動 高速運動 宏觀 微觀粒子 4．粒子 量子力學 5．宏觀、低速 接近光速 [小結] 本節(jié)學習了經典力學的局限性：(1)從低速到高速：在經典力學中，物體的質量m是不隨運動狀態(tài)改變的，而狹義相對論指出，質量要隨著物體的運動速度的增大而增大．即(2)從宏觀到微觀：相對論和量子力學的出現，并不說明經典力學失去了意義．只說明它有一定的適用范圍：只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界．(3)從弱引力到強引力：相對論物理學與經典物理學的結論沒有區(qū)別．相對論與量子力學 都沒有否定過去的科學，而只是認為科學在一定條件下有其特殊性．經典力學只適用于弱引力，不適用于強引力．

[布置作業(yè)] 認真閱讀教材．認識到物理中的結論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認識知識作的變化性和無窮性，培養(yǎng)獻身于科學的時代精神． [課外訓練] 業(yè) 閱讀教材83頁‘科學足跡’欄目中的短文《牛頓的科學生涯，體會和學習牛頓獻身科學的精神． 板 6．經典力學的局限性 書

一、從低速到高速 經典力學只適用于低速運動

二、從宏觀到微觀 經典力學只適用于宏觀物體 設

三、從弱引力到強引力 萬有引力定律只適用于弱引力 計