萬有引力教學(xué)設(shè)計

時間：2024-10-21 16:28:52 教學(xué)設(shè)計我要投稿

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萬有引力教學(xué)設(shè)計

　　作為一無名無私奉獻的教育工作者，通常會被要求編寫教學(xué)設(shè)計，編寫教學(xué)設(shè)計有利于我們科學(xué)、合理地支配課堂時間。那么問題來了，教學(xué)設(shè)計應(yīng)該怎么寫？以下是小編整理的萬有引力教學(xué)設(shè)計，希望能夠幫助到大家。

萬有引力教學(xué)設(shè)計

萬有引力教學(xué)設(shè)計1

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1、了解萬有引力定律得出的思路和過程、

　　2、理解萬有引力定律的含義并會推導(dǎo)萬有引力定律、

　　3、知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律、

　　二、教學(xué)重點

　　1、萬有引力定律的推導(dǎo)、

　　2、萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式、

　　三、教學(xué)難點

　　1、對萬有引力定律的理解、

　　2、使學(xué)生能把地面上的物體所受的重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來、

　　四、教學(xué)方法

　　1、對萬有引力定律的推理——采用分析推理、歸納總結(jié)的方法、

　　2、對疑難問題的處理——采用講授法、例證法、

　　五、教學(xué)步驟

　　導(dǎo)入新課

　　請同學(xué)們回憶一下上節(jié)課的內(nèi)容，回答如下問題：

　　1、行星的運動規(guī)律是什么？

　　2、開普勒第一定律、第三定律的內(nèi)容？

　　同學(xué)們回答完以后，老師評價、歸納總結(jié)、

　　同學(xué)們回答得很好，行星繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道是橢圓，太陽處在這個橢圓的一個焦點上，那么行星為什么要這樣運動？而且還有一定的規(guī)律？這類問題從17世紀(jì)就有人思考過，請閱讀課本，這個問題的答案在不同的時代有不同的結(jié)論，可見，我們科學(xué)的研究要經(jīng)過一個相當(dāng)長的艱巨的過程、

　　新課教學(xué)

　　1、同學(xué)們閱讀完以后，知道到了牛頓時代的一些科學(xué)家，如胡克、哈雷等，對這一問題的認識更進了一步，把地面上的運動和天體的運動統(tǒng)一起來了、事實上，行星運動的橢圓軌道離心率很接近于1，我們把它理想化為一個圓形軌道，這樣就簡化了問題，易于我們在現(xiàn)有認知水平上來接受、

　　根據(jù)圓周運動的條件可知行星必然受到一個太陽給的力、牛頓認為這是太陽對行星的引力，那么，太陽對行星的引力F應(yīng)該為行星運動所受的向心力，即：

　　再根據(jù)開普勒第三定律代入上式

　　可得到：

　　其中m為行星的質(zhì)量，r為行星軌道半徑，即太陽與行星的距離、由上式可得出結(jié)論：太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比、

　　即：F∝

　　根據(jù)牛頓第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質(zhì)的相互作用力、既然太陽對行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，那么行星對太陽也有作用力，也應(yīng)與太陽的質(zhì)量M成正比，即：

　　F∝

　　用文字表述為：太陽與行星之間的引力，與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比、

　　用公式表述：

　　公式中的G是一個常數(shù)，叫萬有引力常量、

　　進而牛頓還研究了月地間的引力、許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律，于是他把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律、

　　2、萬有引力定律：

　�。�1）內(nèi)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(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比、

　　(2)公式：

　�。�3）疑問：在日常生活中，我們各自之間或人與物體間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢？

　　這是因為一般物體的質(zhì)量與星球的質(zhì)量相比太小了，它們之間的引力太小了，所以我們不易感覺到、下一節(jié)課的卡文迪許的精巧的扭秤實驗將為我們驗證、

　�。�4）各物理量的含義及單位

　　r表示兩個具體物體相距很遠時，物體可以視為質(zhì)點、如果是規(guī)則形狀的均勻物體，r為它們的幾何中心間的距離、單位為“米”、

　　G為萬有引力常量，G=6、67×10-11，單位為Nm2/kg2、這個引力常量的出現(xiàn)要比萬有引力定律晚一百多年哪！是英國的物理學(xué)家卡文迪許測出來的，我們下節(jié)課就要學(xué)習(xí)、

　　(5)擴展思路

　　牛頓想驗證地面上的物體的重力與月地間、行星與太陽間的引力是同種性質(zhì)的力，他做了著名的“月——地”檢驗，請同學(xué)們閱讀課本第105頁有關(guān)內(nèi)容、然后歸納一下他的思路、オ①如果重力與星體間的引力是同種性質(zhì)的力，都與距離的二次方成反比關(guān)系，那么月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度就應(yīng)該是重力加速度的1/3600、

　　牛頓計算了月球的向心加速度，結(jié)果證明是對的

　　②如果我們已知地球質(zhì)量為5、89×1024kg、地球半徑為6、37×106m、同學(xué)們試計算一下月球繞地球的向心加速度是多大？

　　同學(xué)們通過計算驗證，

　�、蹫榱蓑炞C地面上的重力與月球繞地球運轉(zhuǎn)的向心力是同一性質(zhì)的力，還提出一個理想實驗：設(shè)想一個小月球非常接近地球，以至于幾乎觸及地球上最高的山頂，那么使這個小月球保持軌道運動的向心力當(dāng)然就應(yīng)該等于它在山頂處所受的重力、如果小月球突然停止做軌道運動，它就應(yīng)該同山頂處的物體一樣以相同速度下落、如果它所受的向心力不是重力，那么它就將在這兩種力的共同作用下以更大的速度下落，這是與我們的經(jīng)驗不符的'所以，是同性質(zhì)的力、

　�。�6）萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義

　　萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，對物理學(xué)、天文學(xué)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)一了起來、在科學(xué)文化發(fā)展上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的信心，人們有能力理解天地間的各種事物、

　　六、鞏固練習(xí)（用投影片出示題目）

　　1、要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法不可采用的是

　　獳、使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變

　　B、使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4，距離不變

　　C、使兩物體間的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變

　　D、距離和質(zhì)量都減為原來的1/4

　　2、火星的半徑是地球半徑的一半，火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9；那么地球表面50kg的物體受到地球的吸引力約是火星表面同質(zhì)量的物體受到火星吸引力的倍、

　　3、兩個大小相同的實心小鐵球緊靠在一起時，它們之間的萬有引力為F、若兩個半徑為原來2倍的實心大鐵球緊靠在一起，則它們之間的萬有引力為

　　獳、4F獴、2F獵、8F獶、16F

　　參考答案：

　　1、D2、2、253、D

　　七、小結(jié)（用投影片出示內(nèi)容）

　　通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解并知道：

　　1、得出萬有引力定律的思路及方法、

　　2、任何兩個物體間存在著相互作用的引力的一般規(guī)律：即

　　其中G為萬有引力常量，r為兩物間的距離、

　　八、板書設(shè)計

　　第二節(jié)萬有引力定律

萬有引力教學(xué)設(shè)計2

　　一、活動目標(biāo)

　　1、通過演示、實驗等方法，對物體下落現(xiàn)象產(chǎn)生興趣。

　　2、觀察、認識物體下落的必然性。

　　二、活動準(zhǔn)備

　　1、“轱轆轱轆”學(xué)教具、“美麗下落路”學(xué)教具。

　　2、沙包、毛絨玩具、紙球、棉花等。

　　三、活動過程

　�。ㄒ唬┌l(fā)現(xiàn)物體會下落的特征。

　　1、玩“轱轆轱轆”。

　　①幼兒玩“轱轆轱轆”，感受物體往下落。

　　把手放開后瓶子會怎么樣？（會下落）瓶子落到哪里?（落到地上）

　　T：我們不動瓶子，它會自己上來嗎？（不會）怎么讓它上來？（搖動把手）

　　放開手后會怎么樣？（落到地上）

　�、趲熡装l(fā)現(xiàn)：轱轆上吊著的物體是會往下落的。

　　2、再次探索

　�、偬峁┒喾N材料供幼兒自由探索。（沙包、毛絨玩具、紙球、棉花等）

　�、谠谔剿鞯倪^程中，老師提示：

　　先將這些物體拿在手中，手放開后會怎么樣？它們都落到哪里去了？

　　將它們輕輕地往上拋后，它們又落到了那里？

　　將它們重重地往上拋后，它們又落到了那里？

　�、蹘熡装l(fā)現(xiàn)：物體無論是放開手后、輕輕地、重重地往上拋，最后物體都落到了地上。

　　3、探討生活中看到的物體下落現(xiàn)象。

　　①觀看視頻：水往下流、蘋果往下落

　�、谟變毫信e生活中看到的`物體下落的現(xiàn)象。

　�、蹘熡装l(fā)現(xiàn)：生活中所有的物體都是往下落的。

　　4、師幼共同小結(jié)：

　　我們的地球是有吸引力的，把物體都往下吸。

　�。ǘ┩妗懊利愊侣渎贰�

　　1、出示“美麗下落路”，教師示范將顏料倒入盒中，請幼兒猜一猜顏料會往那里走。

　　T：老師將顏料舀入盒子中，旋轉(zhuǎn)盒子，你們說顏料會往哪里走？（不管怎樣轉(zhuǎn)動盒，顏料都是往下流的，）為什么？（因為我們的地球有吸引力）

　　2、幼兒自由玩“美麗下落路”。

　　T：孩子們，你們真是太聰明了，我們用地球有吸引力的原理來創(chuàng)作一幅神奇有趣的“美麗下落路”吧。

　　3、幼兒自主創(chuàng)作，教師巡回指導(dǎo)。

　�。ㄈ┙Y(jié)束

　　原來地球的吸引力還能讓我們創(chuàng)作出這么美麗的作品，我們把它們帶回活動室展示出來吧。

萬有引力教學(xué)設(shè)計3

　　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

　　1、了解萬有引力定律的偉大成就，能測量天體的質(zhì)量及預(yù)測未知天體等

　　2、熟練掌握應(yīng)用萬有引力定律測天體質(zhì)量的思路和方法。

　　3、體會萬有引力定律在天文學(xué)史上取得的巨大成功，激發(fā)學(xué)科學(xué)習(xí)激情和探索精神。

　　【學(xué)習(xí)重難點】

　　1、重點：測天體的質(zhì)量的思路和方法

　　2、難點：物體的重力和萬有引力的區(qū)別和聯(lián)系。

　　【學(xué)習(xí)方法】

　　自主學(xué)習(xí)、合作交流、講授法、練習(xí)法等。

　　【課時安排】

　　1課時

　　【學(xué)習(xí)過程】

　　一、導(dǎo)入新課：

　　萬有引力定律發(fā)現(xiàn)后，尤其是卡文迪許測出引力常量后，立即凸顯出定律的實用價值，能利用萬有引力定律測天體的質(zhì)量，科學(xué)性的去預(yù)測未知的天體！這不僅進一步證明了萬有引力定律的正確性，而且確立了萬有引力定律在科學(xué)史上的地位，有力地樹立起人們對年輕的物理學(xué)的尊敬。

　　二、多媒體展示問題，學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)教材，交流討論。

　　1、說一說物體的重力和萬有引力的區(qū)別和聯(lián)系

　　2、寫出應(yīng)用萬有引力定律測天體質(zhì)量的思路和方法。

　　3、簡述“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”的天文學(xué)史事，該史事說明了什么？

　　三、師生互動參與上述問題的學(xué)習(xí)與討論

　　1、學(xué)生互動學(xué)習(xí)交流發(fā)言。

　　2、教師指導(dǎo)、幫助學(xué)生進一步學(xué)習(xí)總結(jié)（結(jié)合課件展示）。

　�。�1）萬有引力和物體的重力

　　地球表面附近的物體隨地球的自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運動，受力分析如圖（1）

　　1）在兩極點:

　　2）除兩極點外：萬有引力的一個分力提供向心力，

　　另外一個分力就是物體受到的重力，由于提供

　　向心力的力很小（即使在赤道上），物體的重力

　　的數(shù)值和萬有引力相差很小。

　　3）在赤道處：

　　顯然，地球表面附近隨緯度的增加，重力加速度值略微增大。若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，物體受到的萬有引力約為物體在該處受到的重力，不予考慮二者的差別。

　　物體在距離地心距離為r（r>R）處的加速度為ar:

　　則:

　　若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，物體在距離地心距離為r處的重力加速度為gr:

　　則:

　�。�2）“科學(xué)真是迷人”巧測地球的質(zhì)量

　　若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響：，則:

　　地面的重力加速度g和地球半徑R在卡文迪許之前就已知道，卡文迪許測出了引力常量G，就可以算出地球的質(zhì)量M。這在當(dāng)時看來就是一個科學(xué)奇跡。難怪著名文學(xué)家馬克·吐溫滿懷激情地說：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多收獲！”

　�。�3）計算天體的質(zhì)量

　　1）計算太陽的質(zhì)量

　　核心思路方法:萬有引力提供行星做勻速圓周運動的向心力。

　　對行星由牛頓第二定律得：可得：

　　2）計算其他中心天體的質(zhì)量：

　　核心思路方法:萬有引力提供小星體繞中心天體做勻速圓周運動的向心力。

　　對小星體由牛頓第二定律得：

　　可得：

　　思考與討論：如何進一步測中心天體的密度？

　　中心天體的體積:，中心天體的.密度：

　　聯(lián)立以上各式得:。

　　若，則：這是很重要的一個結(jié)論。

　　（4）發(fā)現(xiàn)未知天體：

　　1）筆尖下發(fā)現(xiàn)海王星

　　1781年人們發(fā)現(xiàn)矛盾亞當(dāng)斯和勒維耶計算并預(yù)言伽勒發(fā)現(xiàn)證實

　　2）哈雷彗星的“按時回歸”

　　1705年英國天文學(xué)家哈雷根據(jù)萬有引力定律計算了一顆著名彗星的軌道并正確預(yù)言了它的回歸。

　　3）海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時回歸”不僅進一步證實了萬有引力定律的正確性，同時也確立了萬有引力定律在科學(xué)史上的地位，也成為科學(xué)史上的美談�？茖W(xué)定律的可預(yù)測性體現(xiàn)的淋漓盡致！

　　四、隨堂練習(xí)：

　　例1:開普勒定律不僅適用于太陽系，它對一切具有中心天體的引力系統(tǒng)（如地月系統(tǒng)）都成立。經(jīng)測定月地距離為3、84×108m，月球繞地球運動的周期為2、36×106S，試計算地球的質(zhì)量M地。（G=6、67×10-11Nm2/kg2，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

　　例2:20xx年10月22日，歐洲航天局由衛(wèi)星觀測發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個超大型黑洞，命名為MCG6－30－15，由于黑洞的強大引力，周圍物質(zhì)大量掉入黑洞，假定銀河系中心僅此一個黑洞，已知太陽系繞銀河系中心勻速運轉(zhuǎn)，下列哪一組數(shù)據(jù)可估算該黑洞的質(zhì)量（）

　　A、地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期和速度

　　B、太陽的質(zhì)量和運行速度

　　C、太陽的質(zhì)量和到MCG6－30－15的距離

　　D、太陽運行速度和到MCG6－30－15的距離

　　例3:地球可視為球體，其自轉(zhuǎn)周期為T，在赤道上用彈簧秤測得某物體的重量是在兩極處測得同一物體重量的0、9倍，已知引力常量為G，試求地球的平均密度。

　　例4:某星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的9倍，半徑是地球半徑的一半，若從地球上平拋一物體射程為60m，則在該星球上以同樣的初速度，同樣的高度平拋物體，其射程是

　　五、學(xué)習(xí)目標(biāo)的自我評價和學(xué)習(xí)小結(jié)

　　本節(jié)課首先認識了萬有引力和重力間的差異，后學(xué)習(xí)了應(yīng)用萬有引力定律測天體質(zhì)量的兩種基本方法：1）和2），最后見識了萬有引力定律在探索宇宙過程中發(fā)揮的重要作用和地位。

　　六、課后作業(yè)：

　　教材P432、3、4

萬有引力教學(xué)設(shè)計4

　　一、課題：

　　萬有引力定律

　　二、課型：

　　概念課（物理按教學(xué)內(nèi)容課型分為：規(guī)律課、概念課、實驗課、習(xí)題課、復(fù)習(xí)課）

　　三、課時：

　　1課時

　　四、教學(xué)目標(biāo)

　　（一）知識與技能

　　1、理解萬有引力定律的含義并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。

　　2、知道萬有引力定律公式的適用范圍。

　�。ǘ┻^程與方法：在萬有引力定律建立過程的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設(shè)與推理論證等方法。

　�。ㄈ┣楦袘B(tài)度價值觀

　　1、培養(yǎng)學(xué)生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。

　　2、通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學(xué)研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學(xué)生科學(xué)價值觀。

　　五、教學(xué)重難點

　　重點：萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式。

　　難點：1、對萬有引力定律的理解；2、學(xué)生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來。

　　六、教學(xué)法：

　　合作探究、啟發(fā)式學(xué)習(xí)等

　　七、教具：

　　多媒體、課本等

　　八、教學(xué)過程

　�。ㄒ唬⿲�(dǎo)入

　　回顧以前對月-地檢驗部分的學(xué)習(xí)，明確既然太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間具有與兩個物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。這里進一步大膽假設(shè)：是否任何兩個物體之間都存在這樣的力？

　　引發(fā)學(xué)生思考：很可能有，只是因為我們身邊的物體質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺察罷了，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律、然后在學(xué)生的興趣中進行假設(shè)論證。

　�。ǘ┻M入新課

　　學(xué)生自主閱讀教材第40頁萬有引力定律部分，思考以下問題：

　　1、什么是萬有引力？并舉出實例。

　　教師引導(dǎo)總結(jié)：萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對地、地對月、地對地面上物體的引力都是其實例。

　　2、萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達式如何？并注明每個符號的單位和物理意義。

　　教師引導(dǎo)總結(jié)：萬有引力定律的內(nèi)容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它的質(zhì)量的乘積成下比，跟它們間的距離平方成反比、式中各物理量的含義及單位：F為兩個物體間的引力，單位：N、m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單位：kg，r為兩個物體間的距離，單位：m。G為萬有引力常量：G=6、67×10-11N·m2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距米時的相互作用力，單位：N·m2/kg2、

　　3、萬有引力定律的適用條件是什么？

　　教師引導(dǎo)總結(jié)：只適用于兩個質(zhì)點間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質(zhì)點；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

　　4、你認為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠意義？

　　教師引導(dǎo)總結(jié)：萬有引力定律的`發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對物理學(xué)、天文學(xué)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(xué)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。

　　（三）深化理解

　　在完成上述問題后，小組討論，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進一步深化對萬有引力定律的理解，即：

　　1、普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。

　　2、相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。

　　3、特殊性：兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關(guān)。

　　4、適用性：只適用于兩個質(zhì)點間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質(zhì)點；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

　�。ㄋ模┗顒犹骄�

　　請兩名學(xué)生上講臺做個游戲：兩人靠攏后離開三次以上。創(chuàng)設(shè)情境，加深學(xué)生對本節(jié)知識點的印象和運用，請一位同學(xué)上臺展示計算結(jié)果，師生互評。

　　1、請估算這兩位同學(xué)，相距1m遠時它們間的萬有引力多大？（可設(shè)他們的質(zhì)量為50kg）

　　解：由萬有引力定律得：代入數(shù)據(jù)得：F1=1、7×10-7N

　　2、已知地球的質(zhì)量約為6、0×1024kg，地球半徑為6、4×106m，請估算其中一位同學(xué)和地球之間的萬有引力又是多大？

　　解：由萬有引力定律得：代入數(shù)據(jù)得：F2=493N

　　3、已知地球表面的重力加速度，則其中這位同學(xué)所受重力是多少？并比較萬有引力和重力？

　　解：G=mg=490N。

　　比較結(jié)果為萬有引力比重力大，原因是因為在地球表面上的物體所受萬有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力。

　　（五）課堂小結(jié)

　　小結(jié)：學(xué)生在教師引導(dǎo)下認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，完成多媒體呈現(xiàn)的知識網(wǎng)絡(luò)框架圖，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)，進行生生互評。

　　（六）布置作業(yè)

　　作業(yè)：完成“問題與練習(xí)”

　　九、板書設(shè)計

萬有引力教學(xué)設(shè)計5

　　一、內(nèi) 容人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗教科書物理必修2第六章第4節(jié)《萬有引力理論的成就》

　　二、教學(xué)分析

　　1.教材分析

　　本節(jié)課是《萬有引力定律》之后的一節(jié)，內(nèi)容是萬有引力在天文學(xué)上的應(yīng)用。教材主要安排了“科學(xué)真是迷人”、“計算天體質(zhì)量”和“發(fā)現(xiàn)未知天體”三個標(biāo)題性內(nèi)容。學(xué)生通過這一節(jié)課的學(xué)習(xí)，一方面對萬有引力的應(yīng)用有所熟悉，另一方面通過卡文迪許“稱量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，促進學(xué)生對物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，并借此對學(xué)生進行情感、態(tài)度、價值觀的學(xué)習(xí)。

　　2．教學(xué)過程概述

　　本節(jié)課從宇宙中具有共同特點的幾幅圖片入手，對萬有引力提供天體圓周運動的向心力進行了復(fù)習(xí)引入萬有引力在天體運動中有什么應(yīng)用呢？接下來，通過“假設(shè)你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船……發(fā)現(xiàn)前方未知天體”，圍繞“你有什么辦法可以測出該天體的質(zhì)量嗎”全面展開教學(xué)。密度的計算以及海王星的發(fā)現(xiàn)自然過渡和涉及。在教材的處理上，既立足于教材，但不被教科書所限制，除了介紹教科書中重要的基本內(nèi)容外，關(guān)注科技新進展和我國天文觀測技術(shù)的發(fā)展，時代氣息濃厚，反映課改精神，著力于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

　　三、教學(xué)目標(biāo)

　　1.知識與技能

　�。�1）通過 “計算天體質(zhì)量”的學(xué)習(xí)，學(xué)會估算中數(shù)據(jù)的近似處理辦法，學(xué)會運用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量；

　�。�2）通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”，“成功預(yù)測彗星的回歸”等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。

　　2.過程與方法

　　運用萬有引力定律計算天體質(zhì)量，體驗運用萬有引力解決問題的基本思路和方法。

　　3.情感、態(tài)度、價值觀

　　（1）通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”、“成功預(yù)測彗星的回歸”的學(xué)習(xí)，體會科學(xué)定律在人類探索未知世界的作用；

　�。�2）通過了解我國天文觀測技術(shù)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，養(yǎng)成熱愛科學(xué)的情感。

　　四、教學(xué)重點

　　1.中心天體質(zhì)量的計算；

　　2. “稱量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，加強物理學(xué)史的教學(xué)。

　　五、教學(xué)準(zhǔn)備實驗器材、PPT課件等多媒體教學(xué)設(shè)備

　　六、教學(xué)過程

　�。ㄒ唬D片欣賞復(fù)習(xí)引入

　　通過幾張宇宙圖片的欣賞，學(xué)生體驗宇宙中螺旋的共同特點，萬有引力提供向心力是天體都遵循的規(guī)律。那么，萬有引力定律在天體運動中還有哪些具體的應(yīng)用呢？讓我們一起進入本章《萬有引力理論的成就》的學(xué)習(xí)。

　�。ǘ�、創(chuàng)設(shè)情境解決中心問題

　　情境創(chuàng)設(shè)：假如你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船航行在宇宙深處，突然，前方一美麗的天體出現(xiàn)在你的面前。你先關(guān)閉了宇宙的發(fā)動機，然后飛船剛好繞美麗天體做了完美的圓周運動，繞行一周后，飛船就平穩(wěn)的降落在了星球上。

　　合作討論：你有什么辦法可以測得這一神秘天體的質(zhì)量嗎？

　　（學(xué)生通過小組探究，教師巡回指導(dǎo)，形成自己本組的意見，由小組選出的代表來向全班展示自己思考的結(jié)果。）

　　小組代表講解展示：

　　思路一：測出宇宙飛船繞行一周的時間和軌道半徑，根據(jù)萬有引力提供向心力，

　　即：

　　從而得出星球（中心天體）的質(zhì)量

　　思路二：根據(jù)宇航員降落在星球表面上后，重力近似等于萬有引力，

　　即：得出

　　在思路二完成之后，緊接著問題：如何測得星球表面的重力加速度g呢？

　　（學(xué)生討論回答，現(xiàn)場教師展示借助小球的自由落體運動，通過現(xiàn)代技術(shù)“傳感器”現(xiàn)場完成重力加速度的測量。）

　　設(shè)計說明： 1.通過“學(xué)生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，圍繞”如何測得星球的質(zhì)量？”這一中心問題展開學(xué)生的討論活動，在讓學(xué)生覺得有趣味的同時，通過小組討論、合作學(xué)習(xí)來促使學(xué)生創(chuàng)造性的思考、解決本節(jié)課的中心問題。2.多媒體和現(xiàn)代測量方法——傳感器讓學(xué)生感受技術(shù)帶來的便捷。

　�。ㄈ⑽锢韺W(xué)史展現(xiàn)人文魅力

　　啟示：一旦測出了引力常量G，那么就可以利用公式得到地球的質(zhì)量了。

　　1798年，卡文迪許通過自己設(shè)計的扭秤實驗，成功得到了引力常量的`值。因此卡文迪許把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”，是不無道理的。

　　而正是這段故事，讓一個外行人、著名文學(xué)家馬克·吐溫滿懷激情的說：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！”

　　(四)、課堂延伸——如何得到這一天體的密度？

　　設(shè)計說明：在這一問題中，老師提示了球體的體積公式，然后就把時間交給學(xué)生了。學(xué)生進行了積極的演算，可得到的答案有兩種，一種是帶有半徑的，而另一種則是把半徑約分掉的 �！盀槭裁窗霃娇梢约s掉呢？”這一問題又再一次促進了學(xué)生的思考。而這也保證了課堂的開放性。

　　(五)、發(fā)現(xiàn)未知天體

　　視頻：“海王星的發(fā)現(xiàn)”，——展現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的足跡，注重學(xué)生進行科學(xué)態(tài)度和情感。

　　諾貝爾物理學(xué)獎獲得者、物理學(xué)家馮勞厄說：“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣，如此有力的樹立起人們對年輕物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門自然科學(xué)成了巨大的精神王國……”

　　(六)、課堂小結(jié)與反饋簡單回顧本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容

　　七、板書設(shè)計：第4節(jié)《萬有引力理論的成就》

　　一、圖片欣賞，引入新課

　　二、測中心天體的質(zhì)量

　　三、卡文迪許——人文魅力

　　四、應(yīng)用

　　1.測天體密度

　　2.發(fā)現(xiàn)未知天體

　　八、教學(xué)反思：

　　本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計上創(chuàng)造性的使用教材，通過“學(xué)生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在極大的趣味中完成了本節(jié)中心內(nèi)容的教學(xué)。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程脈絡(luò)清晰。物理學(xué)家的人文魅力學(xué)生也有一定的感知。

萬有引力教學(xué)設(shè)計6

　　【教學(xué)目標(biāo)】

　　（一）知識與技能

　　1．了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。

　　2．會用萬有引力定律計算天體質(zhì)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(dǎo)出計算天體質(zhì)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(xué)生懂得理論來源于實踐。

　　【教學(xué)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(zhì)量。

　　【教學(xué)難點】

　　根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。

　　教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。

　　【教學(xué)工具】

　　課件、計算機、地球儀、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備。

　　【教學(xué)過程】

　　一、引入新課

　　教師活動：上節(jié)我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律的有關(guān)知識，現(xiàn)在請同學(xué)們回憶一下，萬有引力定律的內(nèi)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(xué)生活動：思考并回答上述問題：

　　內(nèi)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(zhì)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(zhì)量為1 kg的兩個物體相距1 m時所產(chǎn)生的引力大小，經(jīng)測定其值為6．67×10—11 N·m2/kg2。G的測定是由卡文迪許完成的。

　　教師活動：（播音部分）牛頓（1643—1727）是英國著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，是十七世紀(jì)最偉大的科學(xué)巨匠。牛頓一生對科學(xué)事業(yè)所做的貢獻，遍及物理學(xué)、數(shù)學(xué)和天文學(xué)等領(lǐng)域。牛頓在物理學(xué)上最主要的成就，是創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)的基本體系，對于光學(xué)，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(shù)學(xué)方面，總結(jié)和發(fā)展了前人的工作，提出了“流數(shù)法”，建立了二項式定理，創(chuàng)立了微積分。在天文學(xué)方面，牛頓發(fā)現(xiàn)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(xiàn)”，不是發(fā)明！正如幼兒園有一個小朋友造句：我爸爸發(fā)現(xiàn)了我的媽媽，然后發(fā)明了我。

　　萬有引力發(fā)現(xiàn)后，再經(jīng)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(zhì)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(zhuǎn)。他測定了引力常量。這也提供了我們測量微小物體質(zhì)量的方法。古代，曹操的兒子曹沖利用浮力稱出了大象的質(zhì)量。那我們現(xiàn)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(xué)真實迷人”

　　教師活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“科學(xué)真實迷人”部分的內(nèi)容，思考問題［投影出示］：

　　1．推導(dǎo)出地球質(zhì)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(shè)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(zhì)量。

　　學(xué)生活動：閱讀課文，推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達式，在練習(xí)本上進行定量計算。

　　教師活動：由于地球自轉(zhuǎn)非常慢，一天只轉(zhuǎn)了一圈，所以對應(yīng)的自轉(zhuǎn)偏向力很小。在這里，我們忽略不計。投影學(xué)生的推導(dǎo)、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(zhì)量

　　教師活動：（課件展示太陽系里面的星體的美麗圖片），《萬有引力理論的成就》

　　教學(xué)設(shè)計

　　引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“天體質(zhì)量的計算”部分的內(nèi)容，同時考慮下列問題［投影出示］：

　　1．應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么？

　　2．求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么？

　　學(xué)生活動：學(xué)生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應(yīng)的答案。

　　1．求解天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)環(huán)繞天體的運動情況，求出其向心加速度，然后根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力，進而列方程求解．

　　2．從前面的學(xué)習(xí)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(dāng)向心力，故對于天體所做的圓周運動的動力學(xué)方程只能是萬有引力充當(dāng)向心力，這也是求解中心天體質(zhì)量時列方程的根源所在。

　　教師活動：引導(dǎo)學(xué)生深入探究

　　請同學(xué)們結(jié)合課文知識以及前面所學(xué)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(xué)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(jù)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(yīng)用天體運動的動力學(xué)方程──萬有引力充當(dāng)向心力求出的天體質(zhì)量有幾種表達式？各是什么？各有什么特點？

　　5．應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量？

　　學(xué)生活動：討論，得出答案。學(xué)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(jù)環(huán)繞天體的運動狀況，a心=4π2r/T2

　　4．應(yīng)用天體運動的動力學(xué)方程──萬有引力充當(dāng)向心力，結(jié)合圓周運動向心加速度方程，即

　�。�3）F引=G=F心=ma心=m

　　即：G=m ③

　　從上述動力學(xué)方程的表述中，可得到相應(yīng)的'天體質(zhì)量表達形式：

　　M=4π2r3/GT2．

　　同理可得：M=v2r/G 或者M=ω2r3/G．

　　上述三種表達式分別對應(yīng)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(zhì)量的方法。

　　以上各式中M表示中心天體質(zhì)量，m表示環(huán)繞天體質(zhì)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(dǎo)過程可知，利用此法只能求出中心天體的質(zhì)量，而不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量，因為環(huán)繞天體的質(zhì)量同時出現(xiàn)在方程的兩邊，已被約掉。

　　師生互動：

　　從上面的學(xué)習(xí)可知，在應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時，只能求解中心天體的質(zhì)量，而不能求解環(huán)繞天體的質(zhì)量。而在求解中心天體質(zhì)量的三種表達式中，最常用的是已知周期求質(zhì)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(xué)生活動：在練習(xí)本上分析計算，寫出規(guī)范解答：

　　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(xué)生求解過程，點評。

　　（三）發(fā)現(xiàn)未知天體

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

　　教學(xué)設(shè)計

　　1．應(yīng)用萬有引力定律除可估算天體質(zhì)量外，還可以在天文學(xué)上有何應(yīng)用？

　　2．應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些行星？

　　學(xué)生活動：閱讀課文，從課文中找出相應(yīng)的答案：

　　1．應(yīng)用萬有引力定律還可以用來發(fā)現(xiàn)未知的天體。

　　2．海王星、冥王星就是應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的。