高中物理课件：万有引力理论的成就说课.ppt

,第六章万有引力与航天,4万有引力理论的成就,课题：万有引力理论的成就,授课老师：张玉海,说课教材：普通高中课程标准实验教材物理必修2第六章第四节,一、教材分析,二、说教法,三、说学生,四、说学法,五、说教学过程,一、教材分析1、教材所处的地位与作用,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,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。,2、教学目标,知识与技能：1、会用万有引力定律计算天体质量。2、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。过程与方法：1、通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。2、通过一些探究活动计算星体表面重力加速度和星体密度。情感态度与价值观：体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点,3.教学重点、难点重点利用万有引力定律和圆周运动的规律来计算太阳的质量,由此迁移发散到各种中心天体质量的计算方法上。突破方法：对地球围绕太阳转动的这一模型进行演变，类比到一星一绕的所有模型，启发学生利用先逐一对照再深刻体会的过程来掌握本节知识难点：在进行知识点迁移时，学生对准确抓住模型中的各个星体所担任的角色较为困难。此处应为本节的教学难点所在。突破方法：在进行已有知识的迁移时应重点重复围绕和被绕的关系，即星表运行，星外绕行这两种模式让学生理清星体角色，并应用错误分析的方法，加强对认识的刺激,二、说教法,新课改的目的之一就是改变传统教学方法，针对当前提出的“自主，合作，探究”的教学理念，对于本节课的内容将采用如下方法：1.探究合作式新课程理念的要求，体现新课改精神，能够培养同学的自主学习能力，发现问题解决问题的能力，充分发挥出同学的主体作用。2.阅读提炼与启发诱导相结合人教版的编写意图是让同学自己阅读教材提炼知识，总结方法，在自主学习过程中，逐步提高学习能力，理清知识的脉络。,三、说学生高一学生受生活的潜意识影响颇深，学生是认识的主体，根据学生的认知结构特点去分析教材，才能判断教材的知识结构与学生的认知结构是否相适应，以便于强化教学重点，分化教学的难点，更便于游刃有余的处理教材，考虑学生的知识底数，认知心理即可操作程度，故选择如上的教法和学法。,四、说学法,3、有效阅读法这是为了克服以前那种死记硬背、生搬硬套的不科学方法，让学生学会提取信息、构建模型。,1、合作出真知一个人的力量是有限的，利用群体的力量获取知识，能让学生走上社会后能更快的发展。,2、知识迁移法物理规律的美就在于学生学会处理问题要能举一反三，游刃有余,受之于鱼，不如授之于渔，教会学生一种学习的方法，学生将终生受益，有利于学生的终生学习通过教学要求学生掌握以下学法。,五、教学过程,课堂教学是学生知识的获得、技能技巧的形成、智力、能力的发展以及情感态度与价值观养成的主要途径。为了达到预期的教学目标，我对整个教学过程进行了以下的设计。,卡文迪许被称为能称出地球质量的人,地球的质量怎样称量?,“称量地球的质量”,物体在天体(如地球)表面时受到的重力近似等于万有引力,“称量地球的质量”,“称量地球的质量”,物体在天体表面时受到的重力近似等于万有引力,?,万有引力分解为两个分力：重力:G=mg和m随地球自转的向心力Fn:,结论：向心力远小于重力万有引力近似等于重力因此不考虑(忽略)地球自转的影响,1、物体在天体表面时受到的重力等于万有引力,g-天体表面的重力加速度,R-天体的半径,一、计算天体质量的两条基本思路,2，计算太阳的质量,测出某行星的公转周期T、轨道半径r能不能由此求出太阳的质量M？,分析：1.将行星的运动看成是匀速圆周运动.,2.万有引力提供向心力F引=Fn.,只能求出中心天体的质量！不能求出转动天体的质量！,M=2.01030kg,思考：不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周期T都是不同的但是由不同行星的r、T计算出来的太阳质量必须是一样的！上面这个公式能保证这一点吗？,计算中心天体的质量,已知:地球半径：R=6400103m月亮周期：T=27.3天2.36106s月亮轨道半径:r60R，求：地球的质量M？,F引=Fn,2、行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力,3、计算天体质量的两条基本思路,只能求出中心天体的质量！,二、天体密度的计算,二、天体密度的计算,多谢观看，望提出宝贵的意见和建议。,教学设计,设计说明,一、科学真是迷人,地面上物体的重力等于地球对物体的引力,即mg=GMm/r2根据G、g、r测出地球质量,地球质量的测量,增强同学的阅读理解和分析、归纳能力。掌握等式成立的前提条件是：不考虑地球自转的影响,教学设计,设计说明,一、科学真是迷人,师生共同合作代入数据计算出地球的质量,通过具体的演算对地球的质量有一个感性的认识,教学设计,设计说明,一、科学真是迷人,如何测量月球的质量?,通过同学们共同参与实验设计分析讨论总结规律,来体验感悟知识的灵活运用,对马克吐温的话:“根据零星的事实,增添一点猜想,竟能赢得那么多的收获!”产生共鸣。,教学设计,设计说明,二计算天体的质量,如何测量太阳的质量?,太阳质量的测定,因为无法登陆表面,所以只能从另外一个角度来考虑!通过引导、启发,逐步将同学的考虑重点转向围绕太阳的其他天体运动规律来思考!,教学设计,设计说明,二计算天体的质量,1、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?(根据环绕天体的运动情况，结合万有引力充当向心力，进而列方程求解),2、求解天体质量的方程依据是什么?(天体之间存在着相互作用的万有引力，而行星（或卫星）都在绕恒星（或行星）做近似圆周的运动，而物体做圆周运动时合力充当向心力，故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力),通过几个问题的探究让同学对课本知识在整体上有一定的认识和了解，体现新课改的精神，同学是主体，教师是主导的作用，增强同学的阅读理解和归纳总结的能力。,教学设计,设计说明,1、天体实际做何运动?而我们通常可认为做什么运动?为得出通常认为天体在做匀速圆周运动,2、描述匀速圆周运动的物理量有哪些?线速度v，角速度，周期T三个物理量,3、向心力有几种表达方式?(1)F心=mv2/r(2)F心=m2r(3)F心=m42r/T2,4、应用天体运动的动力学方程万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点?,5、应用此方法能否求出环绕天体的质量?,通过知识的复习回顾及几组相关问题的解决，进行由浅入深，循序渐进的启发式教学，激活同学内在的求知欲，引导同学积极思考，独立探究。通过分组比赛,代表发言,写出求解中心天体质量的不同表达式。通过师生互动,总结点评得出正确结论，掌握求解中心天体的质量的方法，突出重点，突破难点，达到教学目的。,二计算天体的质量,教学设计,设计说明,问题：请同学们设计一种方法来测一下木星的质量,通过木星质量测定的实战演练，剖析同学可能产生的问题，总结点评得出正确结论，体会模型建立的方法，掌握,求解中心天体的质量的方法，突出重点，突破难点，达到教学目的。,二计算天体的质量,可能出现的错误：用木星围绕太阳的这一模型来解题,得到的结果：无法得到木星的质量，反而得到了太阳的质量,错误发生原因：建立的模型错误，万有引力定律只能算出中心天体的质量,纠错目的：进一步强调利用万有引力定律算出的只是中心天体的质量,教学设计,设计说明,能否利用人造卫星的相关信息测量地球质量?P4问题与练习3,通过典例探究,感悟求解中心天体质量的三种表达式中，最常用的是已知周期求质量的方程。因为环绕天体运动的周期比较容易测量。并了解目前,观测人造卫星的运动,是测量地球质量的重要方法之一。,二计算天体的质量,教学设计,设计说明,三、发现未知天体,1、应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？还可以用来发现未知的天体。,2、应用万有引力定律发现了哪些行星？海王星、冥王星,通过海王星、冥王星预测直至发现的过程,渗透物理学史的思想教育,体会万有引力理论威力。,引导同学深入探究：人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?发表自己的看法。并进行教师点评!,教学设计,设计说明,课堂小结,放开手，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架,培养学生概括总结能力。,让同学概括总结本节的内容；请同学代表总结发言；其他同学再讨论，补充；然后请同学评价本节小结内容。,教师点评:本节课我们通过共同的学习了地球质量测定天体质量测定天体轨道的演算推测,直观地了解了万有引力定律在人类认识自然界奥秘中发挥的巨大作用!,理论来源于实践，反过来又可以指导实践所以在人们后来的探索前进道路上,仍旧难忘牛顿等前辈科学家的功勋,前后呼应,教学设计,设计说明,课堂练习,2、某人在某一星球上以速度v竖直上抛一物体，经时间t落回抛出点，已知该星球的半径为R，试计算该星球的质量及其平均密度？,1、一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R的行星表面飞行，环绕一周飞行时间为T，求该星球的质量和平均密度？,学以致用，巩固成果，体会成功