高中物理《万有引力的成就》优质课教案、教学设计

1、万有引力理论的成就教学设计【学习目标】一、知识与技能1）会用万有引力定律计算天体的质量。2）理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。二、过程与方法1）通过合作探究天体质量和天体密度的计算，理解称量天体质量和计算天体密度的方法。2）通过天体质量的计算、未知天体的发现，明确万有引力定律的应用。三、情感、态度与价值观通过天体质量的计算、未知天体的预测的学习活动，体会万有引力定律对人类探索和认识未 知世界的作用。【学习重难点】重点：掌握求解天体质量和密度的一般方法。难点：（1）求解天体质量和密度的方法。（2）应用万有引力定律求解天体问题的基本思路。【教学方法】探究式教学、问题导向式教学法。【教

2、学过程设计】教学 环节教师活动学生活动设计 意图引【知识回顾】回忆天体做圆周运动创设情入1.行星围绕太阳做近似圆周运动的向心力由的向心力来源并且复境，激新谁提供？习圆周运动知识和万发学习课2 .重力与万启引力后什么关系？（以上两个问题由学生复习回答。）3 .卡文迪许测重力有引力常重 G有何重要思 义？证明J力后引力定律的普适性；同时使得 包括计算星体质量在内的关于万有引力定律的 定量计算成为可能；推动了天文学的发展。前 两个意义大家已经有了体会，但如何推动天文 学的发展，需要我们这一节课的学习进一步深 入地体会。有引力知识。兴趣。新提出问题：引发思课英国物理学家卡文迪许在实验室测出了引澧勺教力

3、常量，成为 称”出地球质量的人。他是怎学生自主探究，写出学么做的？发探究活动一：测量地球的质量已知地面的重力力口速度为 g,地球半径为R, 力有引力常量为 G,求地球的质量 M?测量过程，相互交流展小结果。积极性。学生自主计算完毕后，展示学生计算结果，进行分析小结：Mm mg G _2_R 2gR 2M M根据公式来看只要知道重力力口速度g、地球半径R和万有引力常量即可算出地球质量。在卡文迪许测出了引力常量之后，可以 具体计算出地球的质量来，因此，卡文迪许将 自己的实验称之为 称量地球质量”的实验。提出问题：刚刚我们用了如此精妙的方法，称 出了地球的质量。太阳的质量更大，怎样测量 太阳的质量呢

4、？用刚才的办法可以吗？活动二：测量地球的质量若某行星的质量为 m,绕太阳运行的轨迹近似与圆周，轨道半径为r,公转周期为T,求太阳 的质里。(帮助学生构建物理模型)在行星运动模型中，将太阳可以看成中心天体， 行星看成环绕天体。环绕天体绕中心天体做匀 速圆周运动，中心天体对环绕天体的力招引力 提供向心力。思考：(1)应用此方法能否求出行星的质量 ？为什么？(2) /、同行星绕太阳运动的轨道半径r、公转周期T不同，这种方法能否保证用不同行星计算 出的太阳质量必须是一样的？小结：应用力有引力定律计算大体质量的两种思路：知道中心天体的半径和表向的重力加速度，利用重力和万有引力相等计算。体会卡文迪许将自己

5、 测得引力常量的实验 称之为称量地球质 量”的原因。体会物理模型及其重 要性。利用力后引力定律和 向心力表送式列方程、 计算：c Mm/ 2 、2G 2 m( 一)rrT得：4 2 r 3 MGT 2加深对方后引力提供 向心力的理解，引出 中心天体和环绕天体的理解。回顾开普勒第二定律 中的k,只取决于中 心天体的质里。加深知 识点之间的联系。通过实 例，学 会运用 力后引 力定律 计算天 体的质 量；明 确计算 天体质 量的方 法和思 路。知道环绕天体运动的情况和轨道半径，利用万有引力提供向心力计算。注意：这两种方法只能计算中心天体的质量。活动三：测量月球的质量畅想一下，假如2024年你被选为

6、宇航员被送到月球上，给你的任务之一是测量月球的质量， 请你设一份能完成这次任务的实施方案。活动四：求天体的平均密度天体的质量求出来了，能否求天体的平均密度？如何求？写出其计算表达式.（友情提示：球体的体积公式V 4 R33）活动五：发现未知天体阅读教材 发现未知天体”部分的内容，同时思考卜列问题1 .海王星为什么被称为笔尖上发现的行星”？2 .应用万有引力定律发现的星体有哪些？有何意义？开放性的探究活动，融入合作小组成员之 间的交流，综合运用 所学知识解决遇到的 实际问题。综合运用所学力用引 力定律知识和密度、球 体体积公式处理问题， 培养综合运用知识的 能力。学生阅读教材内容。 学生之间进行讨论， 交流。认识到：海王星的发 现通过力后引力定律 成功地预测未知的星 体，这不仅巩固了力 有引力定律的地位， 也充分展示了科学理 论的预见性。通过发现未知天体”，了解万有引力定律在天乂字上的重 要应用。课 堂 小今天我们从计算天体的质量、发现未知天体等 几个侧面，学可了万有引力理论的成就