第一篇：《太陽與行星的引力》教學反思

本節(jié)內(nèi)容位于開普勒行星運動定律之后，萬有引力之前，是想通過牛頓運動定律和開普勒第三定律進行演繹推理先得出太陽與行星間的引力，再沿著前人的足跡一步一步揭開萬有引力的神秘面紗。這不僅符合新課標的要求，而且在教學過程中注重提高全體學生的科學素養(yǎng)，是很好的科學探究的教育素材，這也是我選這節(jié)課的初衷。

無論在備課還是在試講中，老師們指出我問題所在，并給了我很好的建議，所以收獲很大。簡述與大家共勉：

1）為了說明行星的運動狀態(tài)與行星的受力無關(guān)，我舉了兩個例子，一個是重力，一個是彈力，最后只選用重力來說明問題，彈力留給學生自行分析，并非越多越好。

2）在證明引力大小與質(zhì)量的乘積成正比，與質(zhì)量和無關(guān)時，我本來準備從數(shù)學和物理兩個角度來分析，但想著數(shù)學是作為物理學的一個輔助學科，不要簡單問題復雜化，所以只采用物理證明，數(shù)學證明留給數(shù)學愛好者自行探索。

3）借助多媒體，向?qū)W生展示行星繞太陽運動的動畫模擬。創(chuàng)設問題情境，讓學生在動手、動口、動腦中把新知識和思想納入原有的認知結(jié)構(gòu)中。

4）學生課堂中的一些問題：1.個別學生課上不積極思考，一味跟著老師走；2.理解能力差，體現(xiàn)在對概念的理解膚淺，答題跟著感覺答；3.數(shù)學符號與物理專用符號的區(qū)別不明確等。

以上是我在本節(jié)教學中的一點反思，還有更多的地方值得我去學習和思考。在以后的教學工作中還要繼續(xù)堅持寫好課后小結(jié)與反思筆記，把教學過程中，包括課前備教材、備學生中的一些感觸、思考、困惑及時記錄下來，以便重新審視自己的教學行為，促使自己更快的成長為新時期研究型、復合型的物理教師。

第二篇：《太陽與行星的引力》的教學反思

在備課的過程中老師們指出我存在的問題，給了我很好的建議，在這次講課過程中收獲很大。

一、內(nèi)容安排要簡潔明快、目的明確、針對性強

1、為了說明行星的運動狀態(tài)與行星的受力無關(guān)，我舉了兩個例子，一個是重力，一個是彈簧的彈力，它們的大小都與運動狀態(tài)無關(guān)。后來只采用了重力的例子，說明問題足矣，并非越多越好。

2、證明引力大小與質(zhì)量的乘積成正比，與質(zhì)量和無關(guān)時，我也采用了數(shù)學法和物理法來分析，沒有必要，只采用物理證明法即可。

3、總結(jié)時羅列的內(nèi)容太多太雜，重點不突出，最后也是做了修改。

二、內(nèi)容安排合理

1、內(nèi)容安排先后需要合理，例如運動模型在探究之前就要建立好，后面的探究都在圓周軌道模型的基礎上進行，比較順利符合學生認知。

2、侯老師的建議是科學足跡調(diào)整到內(nèi)容結(jié)束之后，簡單的總結(jié)一下即可。這樣該節(jié)課的探究主體就可以直接提出，更直接明確。開始放在開頭，顯得頭太大，且介紹性的內(nèi)容太多。

3、開普勒三定律的內(nèi)容回顧調(diào)整到運動模型的建立時進行，這樣安排在模型建立時更自然順暢，開頭引入也比較有趣。

4、知識問題化，讓學生多思考多展示，老師少展示少講解。

三、設計要層次清晰、銜接密切、過度自然

莫老師指出我開始設計的探究過程層次不清晰，相互之間沒有銜接，過度不自然。很多內(nèi)容的展示都沒有邏輯關(guān)系，老師也沒有過渡語。

四、教師語言要精煉、啟發(fā)性強

1、曹老師指出開始我設計的引入過程，但是語言隨意性太強不精練不點題，我是用衛(wèi)星問題引入，后來改成“我們?nèi)祟惸軌虬l(fā)射衛(wèi)星并讓衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)，這要感謝300年前牛頓一個偉大的發(fā)現(xiàn)就是萬有引力定律，牛頓對萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是從認識行星繞太陽運行開始的。開普勒描述行星的運動規(guī)律之后，牛頓進一步思考是什么原因讓行星繞太陽運動？行星的運動需要力嗎？”在引入的語言上要直接指出本節(jié)課的主體，不要繞太遠。

2、梁老師指出在講課的過程中，老師語言要有啟發(fā)性，并且老師提出問題后，要留給學生思考的時間。

第三篇：6.2 太陽與行星間的引力 教案3

為您服務教育網(wǎng)

http://004km.cn/

《太陽與行星間的引力》教學設計

天津市第一百中學 李春華

● 教學環(huán)節(jié)

1．發(fā)現(xiàn)問題；

2．確定引力存在；

3．探究太陽對行星引力大??；

4．探究行星對太陽引力大?。?/p>

5．探究行星與太陽之間的引力大??；

6．總結(jié)，● 教學的難點

一是如何通過師生互動幫助學生用已有知識自主探究出三種引力的大小，讓學生心服口服地接受得出的結(jié)論，感受到結(jié)論的得出是一種思維的必然，而不是偶然；讓學生充分體會邏輯推理的重要作用，享受邏輯推理之美。二是在學生自主探究過程中如何在適當?shù)臅r候適當介紹前人（當然主要是牛頓）在當時的觀點和思維過程，讓學生充分體會科學研究的方法，感受偉人們深邃的洞察力，超前的意識，學習大家的研究風范。

● 關(guān)于發(fā)現(xiàn)問題環(huán)節(jié)的教學建議

采用復習開普勒定律后提問的方法：是什么原因?qū)е滦行抢@太陽做如此和諧且有規(guī)律的運動呢？這是一種被廣泛采用的引入新課的方法，他符合人們的思維習慣，知其然而問其所以然是人類一種本能，因此建議采用此法引入新課。另外為了增加感性認識，也可以播放行星橢圓運動的動畫。

● 關(guān)于確定引力存在環(huán)節(jié)的教學建議

教師讓學生猜想是什么原因，并根據(jù)自己已有的知識和經(jīng)驗初步說出理由。由于天體之間存在引力基本上已經(jīng)成為一種大眾化的常識，因此學生基本上都可以回答出是引力，甚至說出是萬有引力，因此重點不在這個結(jié)果上，而在學生能否說出他的根據(jù)，而且是有嚴密邏輯順序的根據(jù)。經(jīng)過若干個學生的發(fā)言、補充后，教師組織學生理出邏輯順序：橢圓運動（至

為您服務教育網(wǎng)

http://004km.cn/

少速度變方向）→變速運動→加速度（由牛頓第二定律）→合外力→引力（這個邏輯順序可以由投影出示）

教師評價：大家之所以能順利地確定引力存在是由于我們所處的時代，是由于上一章我們學過的圓周運動的知識，你知道幾百年前科學剛剛萌芽發(fā)展的時代科學家們（不是一般民眾）怎樣回答的這個問題嗎？

教師簡單介紹開普勒、笛卡兒、胡克、哈雷、牛頓等人的觀點，其中開普勒認為是太陽發(fā)出的磁力；笛卡兒認為是流質(zhì)渦旋帶動；胡克、哈雷認為是太陽引力，甚至證明了如果行星軌道是圓形的，引力大小跟軌道半徑的平方成反比（但對于橢圓軌道他們無法證明）；牛頓支持胡克、哈雷的觀點，而且對橢圓軌道也做了嚴格的證明。（有條件可以做成一個短片播放，流質(zhì)渦旋帶動可以以一個水的漩渦形象替代）

教師評價：由于流質(zhì)渦旋帶動符合人們的生活經(jīng)驗，所以當時被廣泛接受，甚至牛頓都是在信仰這種學說中長大的，因此牛頓敢于堅持引力說是需要很大的勇氣的。當然這種勇氣也來自他廣泛汲取的別人的成就，包括歐幾里得數(shù)學，阿基米德靜力學，開普勒定律，伽利略運動理論和實驗結(jié)果，慣性概念，惠更斯的向心力等，來自于他的研究思考成果：后來出版的《自然哲學的數(shù)學原理》的初步理論。

（介紹這樣一個歷史背景的目的一是讓學生體會現(xiàn)在我們認為很簡單的知識，在歷史上的發(fā)現(xiàn)過程不是一蹴而就的，是經(jīng)過長時間甚至幾代人的努力的，可以說它不是一個人的功績。二是讓學生體會牛頓之偉大來自于其天才，更來自于他廣泛吸取別人的成就的勤奮。對學生進行勵志教育。如果時間緊迫，此部分內(nèi)容可略去）

● 關(guān)于探究太陽對行星引力大小環(huán)節(jié)的教學建議

教師先讓學生猜一猜這個引力大小跟什么有關(guān)？不說根據(jù)。

學生能猜出距離、二者質(zhì)量，但很可能也會說出行星周期、線速度、角速度等。教師不做點評，只說我們需要用理論驗證。（學生可能知道萬有引力，但知道萬有引力大小與什么有關(guān)的應該很少，因此此處的猜測有意義）

教師提問：請用我們學過的知識提供一種驗證思路：

讓學生討論出：由運動情況（通過運動學公式）→加速度（通過牛頓第二定律）→受力情況

（以上可以投影出）

教師介紹：在牛頓所處時代，行星的運動情況觀測資料已經(jīng)相當豐富，因此得出行星受到的引力的表達式是可能的，但是運動軌跡橢圓難倒了胡克、哈雷等，也使牛頓困惑了許多年，直到他用自己發(fā)明的微積分解決了問題（歷史上是否如此呢？缺乏考證）。我們不會微積分，因此我們研究不了橢圓，但是多數(shù)行星的軌道十分接近圓，因此我們現(xiàn)在就通過圓軌

為您服務教育網(wǎng)

http://004km.cn/

道用剛才的思路導出太陽對行星引力的表達式，驗證我們的猜測，同時再現(xiàn)牛頓當時的思維過程。

教師提問：行星軌道按圓處理，開普勒定律怎樣表述？

（投影出答案）

提問：若已知某行星勻速圓周運動軌道半徑為r，線速度為v，質(zhì)量為m行，則它需要的向心力多大？

F需向=m行

引導：天文觀測能直接得到行星的線速度嗎？能直接觀測出什么？怎樣變化剛才的公式？

將 代入得F需向=

引導：這是行星需要的向心力，我們要求的是太陽對行星的引力，這兩個力有關(guān)系嗎？

F太陽對行星=F需向=

引導：從上一章我們就知道，需要的向心力和提供的力是不一定相等的，否則也就不會有離心運動、向心運動了，因此太陽對行星的引力大小應該與行星的周期是無關(guān)的，僅與兩個星球本身情況有關(guān)，即以上得到的僅是太陽對行星的引力計算式，而不是決定式（正象密度的計算式一樣），（或舉例：光滑水平面上用輕彈簧拴住一個質(zhì)量為m的小球做勻速圓周運動，軌道半徑為r，周期為T，則，這只是用周期T來計算拉力F，因為恰好需要的向心力等于拉力，但實際上拉力F僅由勁度系數(shù)k和伸長量x有關(guān)，跟作圓周運動的物體的運動學量無關(guān)。）為找到引力的決定式，我們必須將周期T去掉？怎么辦呢？

引導：由開普勒第三定律得，代入得F太陽對行星=

為您服務教育網(wǎng)

http://004km.cn/

再共同分析出公式中除了m行、r以外，其余都是常量，對任何行星都相同，這才是只跟距離以及天體本身有關(guān)的表達式，即太陽對行星引力的決定式。

2總結(jié)上式的物理意義，并給出簡化式：F太陽對行星

（可將以上關(guān)鍵步驟列出投影出示）

● 關(guān)于探究行星對太陽引力大小環(huán)節(jié)的建議：

教師提出問題：剛才我們猜測到太陽對行星的引力應該與雙方的質(zhì)量均有關(guān)，直覺告訴我們這個猜測是正確的，可是我們得出的結(jié)論好像只與行星質(zhì)量有關(guān)，難道我們猜測錯了嗎？你認為如何？

引導學生觀察等式F太陽對行星=討論出結(jié)論：公式中的常數(shù)k是開普勒第三定律中的常數(shù)，此常數(shù)是一個與行星無關(guān)而與太陽有關(guān)的量（一般在講第一節(jié)內(nèi)容時都要補充說明這個結(jié)論），與太陽的什么有關(guān)，最可能就是質(zhì)量，因此說太陽對行星的引力與雙方的質(zhì)量均有關(guān)。

教師提問：那么與太陽質(zhì)量到底有什么關(guān)系呢？怎樣研究這一問題呢？

引導學生討論得出研究思路：如果還是研究太陽對行星的引力，只能到上式為止，不可能再有什么突破，何不研究行星對太陽的引力呢？因為太陽對行星的引力和行星對太陽的引力是一對作用力與反作用力，二者同性質(zhì)且等大。

（以上這兩個問題的設計目的就是為了由討論太陽對行星的引力向討論行星對太陽引力進行過渡，讓學生理解這種研究方向的轉(zhuǎn)變是一種思維的必然，同時也讓學生體會到牛頓能夠轉(zhuǎn)變這種研究方向，其思維技巧多么高超。）

教師提問：行星對太陽的引力跟太陽的質(zhì)量有什么關(guān)系呢？

引導學生討論。我認為得出結(jié)論的方法有兩種：一種是課本上利用施力物與受力物互換的辦法得出F行星對太陽。另一種應該利用運動相對性的辦法，行星圍繞太陽做勻速圓周運動，若以行星為參考系，太陽也在繞行星做勻速圓周運動，即若行星繞太陽轉(zhuǎn)了一周，以行星為參考系，太陽也繞行星轉(zhuǎn)了一周?？梢圆捎靡韵罗k法幫助學生理解。

為您服務教育網(wǎng)

http://004km.cn/

圖-1到圖-5表示藍色的行星繞紅色的太陽旋轉(zhuǎn)半周的幾個關(guān)鍵位置，若將圖-2到圖-5依次重疊在圖-1上，重疊時讓藍色的行星位置重合，我們發(fā)現(xiàn)紅色太陽繞藍色行星也轉(zhuǎn)了半周。（可以用光學投影片重疊的方法或flash課件）

這樣按照太陽做勻速圓周運動的事實仿照前面的思路也可以得出F行星對太陽。

（我認為這種變換參照系的方法更容易為學生所接受）

（可將以上關(guān)鍵步驟列出投影出示）

● 關(guān)于行星與太陽之間的引力大小環(huán)節(jié)的建議

教師提問：既然太陽對行星的引力與行星對太陽的引力是一對作用力與反作用力，二者同性質(zhì)且等大，那么它們的大小應該是相同的表達式，因此F太陽對行星與F行星對太陽 應該能合二為一，你能辦到嗎？

組織討論得出F太陽與行星之間

（學生可能得出r4，組織學生評價是否正確）

提問：該式的物理意義，問能否寫成等式？

為您服務教育網(wǎng)

http://004km.cn/

F太陽與行星之間

G是比例系數(shù)，與行星和太陽質(zhì)量均無關(guān)。

（可將以上關(guān)鍵步驟列出投影出示）

（以上各公式的腳標只是為了強調(diào)物理意義，本節(jié)課是必需的，以后不是必需的）

●關(guān)于總結(jié)環(huán)節(jié)的建議

（一）將本節(jié)課的探究過程的幻燈片最后重新播放一遍，替代總結(jié)。

內(nèi)容如下：

一、確定引力存在：

橢圓運動（速度變方向）→變速運動→加速度（由牛頓第二定律）→合外力→引力

二、探究太陽對行星引力大小

1、猜想：太陽對行星的引力應該與行星到太陽的距離r有關(guān)，還與太陽、行星質(zhì)量有關(guān)。

2、根據(jù)牛頓第二定律和開普勒一、二定律得：F需向=m行

3、v難以觀測，但可以觀測出行星的周期T，將

代入得F需向=。

4、根據(jù)行星圓周運動的向心力由太陽對行星的引力提供，則F太陽對行星=F需向=。

5、太陽對行星的引力應該是與行星運動無關(guān)的力，要消去T，由開普勒第三定律得，代入得F太陽對行星=。

為您服務教育網(wǎng)

http://004km.cn/

6、結(jié)論：：F太陽對行星

三、探究行星對太陽引力的大小。

由牛頓第三定律得：F行星對太陽

四、探究太陽與行星之間的引力大?。?/p>

（二）點評邏輯思維的嚴謹與巧妙，提醒學生感悟、學習這種思維。

作業(yè)：思考都受到太陽提供的引力作用，為什么有的行星軌道是圓，而有的是橢圓呢？

第四篇：太陽與行星間的引力教案

7.2 太陽與行星間的引力

★新課標要求

（一）知識與技能

1、理解太陽與行星間存在引力。

2、能根據(jù)開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導出太陽與行星間的引力表達式。

（二）過程與方法

通過推導太陽與行星間的引力公式，體會邏輯推理在物理學中的重要性。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

感受太陽與行星間的引力關(guān)系，從而體會大自然的奧秘。★教學重點

據(jù)開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導出太陽與行星間的引力公式 ★教學難點

太陽與行星間的引力公式的推導 ★教學方法

教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果?！锝虒W工具

計算機、投影儀等多媒體教學設備 ★教學過程

（一）引入新課

教師活動：開普勒在前人的基礎上，經(jīng)過計算總結(jié)出了他的三條定律，請同學們回憶一下，三條定律的內(nèi)容是什么? 學生活動：思考并回答開普勒開普勒三條定律的內(nèi)容。

第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。

第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積。

第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即：

a3?k 2T比值k是一個與行星無關(guān)的常量。

教師活動：開普勒第三定律適用于圓軌道時，是怎樣表述的？

學生活動：思考并回答問題。對某一行星來說，它繞太陽作勻速圓周運動，其軌道半徑的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。

教師活動：通過對開普勒定律的學習，知道了行星運動時所遵循的規(guī)律，即行星怎樣運動？那么行星為什么要做這樣的運動呢?今天我們共同來學習、探討這一問題。

（二）進行新課

教師活動：引導學生閱讀教材第一、二段，思考下面的問題：

1、在解釋行星繞太陽運動的原因這一問題上，為什么牛頓能夠成功，而其他科學家卻失敗了？你認為牛頓成功的關(guān)鍵是什么？

學生活動：閱讀課文，分組討論，從課文中找出相應的答案。學生代表發(fā)言。教師活動：聽取學生代表的見解，點評、總結(jié)。

過渡：這一節(jié)和下一節(jié)，我們將追尋牛頓的足跡，用自己的手和腦，重新“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律。

1、太陽對行星的引力

教師活動：引導學生閱讀教材，并投影出示以下提綱，讓學生在練習本上獨立推導：

1、行星繞太陽作勻速圓周運動，寫出行星需要的向心力表達式，并說明式中符號的物理意義。

2、行星運動的線速度v與周期T的關(guān)系式如何？為何要消去v？寫出要消去v后的向心力表達式。

3、如何應用開普勒第三定律消去周期T？為何要消去周期T？

4、寫出引力F與距離r的比例式，說明比例式的意義。

教師活動：投影學生的推導過程，一起點評。

2、行星對太陽的引力

教師活動：行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量M以及行星到太陽的距離r之間又有何關(guān)系？請在練習本上用學過的知識推導出來。

學生活動：在練習本上用牛頓第三定律推導行星對太陽的引力F′與太陽的質(zhì)量M以及行星到太陽的距離r之間的關(guān)系。

教師活動：投影學生的推導過程，一起點評。

3、太陽與行星間的引力

教師活動：綜合以上推導過程，推導出太陽與行星間的引力與太陽質(zhì)量、行星質(zhì)量、以及兩者距離的關(guān)系式?？纯茨軌虻贸鍪裁唇Y(jié)論。

學生活動：在練習本上推導出太陽與行星間的引力表達式。教師活動：投影學生的推導過程，一起點評。

點評：通過學生獨立推導，培養(yǎng)學生邏輯推理能力，同時讓學生感受探究新知的樂趣。教師活動：引導學生就課本“說一說”欄目中的問題進行討論，一起總結(jié)、點評。

（三）課堂總結(jié)、點評

教師活動：讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

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

點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。

（四）實例探究

［例］火星繞太陽的運動可看作勻速圓周運動，火星與太陽間的引力提供火星運動的向心力。已知火星運行的軌道半徑為r，運行的周期為T，引力常量為G，試寫出太陽質(zhì)量M的表達式。

解析：火星與太陽間的引力表達式為F?GMm，式中G為引力常量，M為太陽質(zhì)量，2rm為火星質(zhì)量，r為軌道半徑。設火星運動的線速度為v，由F提供火星運動的向心力，有

Mmv2G2?m

rr由線速度和周期的關(guān)系v?2?r，T4?2r3得太陽質(zhì)量 M?

GT2★課余作業(yè)

1、課后完成P69“問題與練習”中的問題?！锝虒W體會

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(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)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(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

教材分析

這節(jié)課主要推導了行星與太陽之間的引力表達式，讓學生體會牛頓在前人工作的基礎上，憑借他超凡的數(shù)學能力證明萬有引力的一般規(guī)律的思路與方法。

這節(jié)課的主要思路是：由圓周運動和開普勒運動定律的知識，得出行星和太陽之間的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也應與太陽的質(zhì)量成正比。

第五篇：高中物理新課標人教版必修2優(yōu)秀教案： 太陽與行星間的引力

太陽與行星間的引力

整體設計

本節(jié)課我們將追尋牛頓的足跡,根據(jù)開普勒行星運動定律和勻速圓周運動的向心力公式(牛頓第二定律在圓周運動中的應用)推導出太陽對行星的引力與行星的質(zhì)量、行星與太陽間的距離的比例關(guān)系，再根據(jù)牛頓第三定律推出行星對太陽的引力與太陽的質(zhì)量、太陽與行星間的距離的比例關(guān)系，從而進一步得到太陽與行星間的引力所遵循的規(guī)律，為重新“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律打下基礎.行星圍繞太陽運行軌道是橢圓,實際上,多數(shù)大行星的軌道與圓十分接近,也就是行星圍繞太陽做圓周運動,那么一定就得有力來提供向心力,這個力應該是太陽對行星的引力.根據(jù)向心

2mv24?2m2r力公式：F=?m2r,又由開普勒第三定律知T=.也推導出F∝2,再由牛頓第三rkTr定律知F∝MMmGMm,所以太陽與行星間的引力F∝,寫成等式F=.222rrr

本節(jié)主要內(nèi)容就是介紹科學家對行星運動原因的各種猜想,及運用舊知識推導太陽與行星間的引力.在介紹是什么原因使行星繞太陽運動時,教師可補充一些材料,使學生領略前輩科學家對自然奧秘不屈撓的探索精神和對待科學研究一絲不茍的態(tài)度.在推導太陽與行星間的引力時,教師可先引導學生理清推導思路,然后放手讓學生自主推導,充分發(fā)揮學生學習的主體地位，培養(yǎng)學生用已有知識進行創(chuàng)新,發(fā)現(xiàn)新規(guī)律的能力.教學重點

對太陽與行星間引力的理解.教學難點

運用所學知識對太陽與行星間引力的推導.課時安排

1課時 三維目標 知識與技能

1.知道行星繞太陽運動的原因是受到太陽引力的作用.2.理解并會推導太陽與行星間的引力大小.3.記住物體間的引力公式F=GMm.2r過程與方法

1.了解行星與太陽間的引力公式的建立和發(fā)展過程.2.體會推導過程中的數(shù)量關(guān)系.情感態(tài)度與價值觀

了解太陽與行星間的引力關(guān)系,從而體會到大自然中的奧秘.教學過程

導入新課 情景導入

目前已知太陽系中有8顆大行星(如下圖所示).它們通常被分為兩組:內(nèi)層行星(水星、金星、地球、火星)和外層行星(木星、土星、天王星、海王星),內(nèi)層行星體積較小,主要由巖石和鐵組成;外層行星體積要大得多,主要由氫、氦、冰物質(zhì)組成.哥白尼說:“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球.”

那么是什么原因使行星繞太陽運動呢?伽利略、開普勒以及法國數(shù)學家笛卡兒都提出過自

此,使行星沿圓或橢圓運動,需要指向圓心或橢圓焦點的力,這個力應該是太陽對它的引力,所以,牛頓利用他的運動定律把行星的向心加速度與太陽對它的引力聯(lián)系起來了.一、太陽對行星的引力 1.猜想與模型簡化

師生互動:教師提出問題,引導學生共同解決,為推導太陽對行星的引力作好準備.由力和運動的關(guān)系知:已知力的作用規(guī)律可推測物體的運動規(guī)律;若已知物體的運動規(guī)律,也可以推測力的作用規(guī)律.問題1.今天探究太陽與行星間的引力屬于哪種情況? 問題2.行星繞太陽運動的規(guī)律是怎樣的? 問題3.前面我們學習了兩種曲線運動,是哪兩種,如何處理? 問題4.若要解決橢圓軌道的運動,根據(jù)現(xiàn)在的知識水平,可作如何簡化?學生交流討論后回答： 明確:1.屬于已知運動求力的情況.2.由開普勒行星運動定律,行星繞太陽運動軌道是橢圓,相等的時間內(nèi)半徑掃過的面積相等,且a3滿足2=k.T3.平拋運動、圓周運動.平拋運動可分解為兩個方向上的直線運動,圓周運動可分解為沿半徑方向和沿切線方向上的運動.4.簡化成圓周運動.2.太陽對行星的引力.問題探究

問題1.根據(jù)開普勒行星運動第一、第二定律,在行星軌道為圓的簡化模型下,行星做何種運動? 問題2.做勻速圓周運動的物體必定得有力提供向心力,行星的運動是由什么力提供的向心力?

v24?22問題3.向心力公式有多個,如m、mωr,m2r,我們選擇哪個公式推導出太陽對行星的引

rT力? 問題4.不同行星的公轉(zhuǎn)周期T是不同的,F跟r關(guān)系式中不應出現(xiàn)周期T,我們可運用什么知識把T消去? 師生交流討論或大膽猜測.明確:1.既然把橢圓軌道簡化為圓形軌道,由第二定律:行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積,可知:行星做勻速圓周運動.2.猜想:太陽對行星的引力,并且此引力等于行星做圓周運動所需要的向心力.4?23.選擇m2r,因為在日常生活中,行星繞太陽運動的線速度v、角速度ω不易觀測,但周期TT比較容易觀測出來.R34.由開普勒第三定律可知,2=k,并且k是由中心天體的質(zhì)量決定的.因此可對此式變形為

TR3T=.k2

的二次方成反比.(2)式中G是比例系數(shù),與太陽、行星都沒有關(guān)系.(3)太陽與行星間引力的方向沿著二者的連線方向.(4)我們沿著牛頓的足跡,一直是在已有的觀測結(jié)果(開普勒行星運動定律)和理論引導(牛頓運動定律)下進行推測和分析,觀測結(jié)果僅對“行星繞太陽運動”成立.這還不是萬有引力定律.例1 已知太陽光從太陽射到地球需要500 s，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期約為3.2×107 s,地球的質(zhì)量約為6×1024 kg.求太陽對地球的引力為多大?(答案只需保留一位有效數(shù)字)解析：地球繞太陽做橢圓運動，由于橢圓非常接近圓軌道，所以可將地球繞太陽的運動看成4?2勻速圓周運動，需要的向心力由太陽對地球的引力提供，即F=mRω=mR2.T2因為太陽光從太陽射到地球用的時間為500 s，所以太陽與地球間的距離R=ct(c為光速)4?2mct22所以F=，代入數(shù)據(jù)得F≈4×10N.2T答案：4×1022N 例2 最近，科學家在望遠鏡中看到太陽系外某一恒星有一行星，并測得它圍繞該恒星運動一周所用的時間為1 200年，它與該恒星的距離為地球到太陽距離的100倍.假定該行星繞恒星運行的軌道和地球繞太陽運行的軌道都是圓周，僅利用以上兩個數(shù)據(jù)可以求出的量有（）A.恒星質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比

B.恒星密度與太陽密度之比

C.行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比

D.行星運行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比

Mm2?24?2rh解析：由G2?m(,由各自的運行時間比和距離比可求出恒星質(zhì)量和太)r,M?TrGT2陽質(zhì)量之比，再由v=2?r可求出各自的運行速度之比，所以A、D選項正確.T答案：AD 規(guī)律總結(jié)：在有的物理問題中，所求量不能直接用公式進行求解，必須利用等效的方法間接求解，這就要求在等效替換中建立一個恰當?shù)奈锢砟Ｐ?，利用相應的?guī)律，尋找解題的途徑.課堂訓練

1.一顆小行星繞太陽做勻速圓周運動的半徑是地球半徑的4倍，則這顆小行星運轉(zhuǎn)的周期是（）A.4年

B.6年

C.8年

D.9年

2.設土星繞太陽的運動為勻速圓周運動，若測得土星到太陽的距離為R，土星繞太陽運動的周期為T，萬有引力常量為G，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)可解得的物理量有（）A.土星線速度的大小

B.土星加速度的大小 C.土星的質(zhì)量

D.太陽的質(zhì)量 3.火星半徑是地球半徑的一半，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1，那么地球表面質(zhì)量為50 kg的人9受到地球的吸引力約為火星表面同質(zhì)量的物體受到火星引力的__________倍.目的：提高學生發(fā)現(xiàn)問題的能力.提出一個問題往往比解決一個問題更重要,提出新問題需要有創(chuàng)造性的想象力,而且會推動科學的進步.提示：所提的問題可以涉及力學、電磁學、熱學、光學、原子物理學等各個部分.舉例：例如宇宙員是否受地球引力作用,此宇航員受力是否平衡.宇航員背后的天空為什么是黑暗的等等.習題詳解

1.解答：這節(jié)的討論屬于根據(jù)物體的運動探究它受的力.平拋運動的研究屬于根據(jù)物體的受力探究它的運動,而圓周運動的研究屬于根據(jù)物體的運動探究它受的力.r32.解答：這個無法在實驗室驗證的規(guī)律就是開普勒第三定律2=k,是開普勒根據(jù)天文學家第谷

T的行星觀測記錄發(fā)現(xiàn)的.設計點評

教學過程是以學生為主體,教師為主導,師生共同探究的過程;是讓學生主動參與,體驗和感悟科學探究的過程和方法.本教學設計滲透了新課程理念,以多樣的新課導入形式入手,利用學生樂于接受的圖片、資料、動畫創(chuàng)設情境,以學生現(xiàn)在知識基礎身處于歷史背景下,經(jīng)歷自己“發(fā)現(xiàn)”太陽對行星引力的推導過程，從而體會科學家們富有創(chuàng)造性而又嚴謹?shù)目茖W思維.使學生掌握處理問題的一般方法:抓住主要矛盾,忽略次要因素,大膽進行科學猜想,然后對猜想進行合理的驗證,從而得出結(jié)論.-