公开课万有引力理论的成就万有引力理论的成就物理教学设计1

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万有引力理论的成就

课题 万有引力理论的成就单元7学科物理 年级高一

教材

分析 本节教材简要介绍了万有引力理论在天文学上的重要应用，即“'称量'地球的质量”、

“计算天体的质量”、“发现未知天体”、“预言哈雷彗星回归”。教材首先通过“称量”地球的质量，在不考虑地球自转影响的情况下，认为地面上的物体所受重力和引力相等，进而得到只要知道了地球表面的重力加速度和引力常量，即可计算出地球的质量。这种设计思路既给出了应用万有引力定律解决问题的种思路，也展示了万有引力理论的魅力一一“称量地球的质量”。教材随后作为示范，以计算太阳质量为例，给出了运用万有引力定律计算天体质量的方法，思路清晰，表述规范。最后从科学史的角度，简要介绍了亚当斯和勒维耶发现海王星的过程，哈雷预言彗星的回归时间，都显示了万有引力理论的巨大成就。因此，通过这一节课的学习，一方面要使学生了解运用万有引力定律解决问题的思路和方法，另一方面还要能体会到科学定律对人类探索未知世界的作用，激发学习兴趣和对科学的热爱之情

教学

目标 一、教学目标

1.了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量；

2•行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量；

3.了解万有引力定律在天文学上有重要应用。

二、核心素养

物理观念：建立天体运动模型的物理观念，培养学生的时空观念、和相互作用观念。

科学思维：通过学习培养学生善于观察、善于思考，善于动手的能力。

科学探究：探究重力与地球自转之间的关系。

科学态度与责任：培养学生认真严谨的科学态度和大胆探究的心理品质；体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。

教学重点 1. 地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算。

2. 通过数据分析、类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。

教学难点 根据已有条件求中心天体的质量。

教学过程

1 《万有引力理论成就》教学设计

复习提问

1. 万有引力的公式、引力常量是多少？

2. 做圆周运动物体所需向心力的表达式

课题导入： ppt图片展示 阿基米德“给我一个支点，我可以撬动地球。”

给你一个天平，能不能称量一下地球质量呢？进而指出卡文迪许是第一个称量地球质量的人，激发学生兴趣，那么他是如何称量的呢？进入本节课的第一个问题

一： 计算地球质量

学生活动1：学生自学课本P41，完成学案1.“方法一”部分

教师活动1：巡视学生自学情况，找一学生黑板范例

教师活动2：求出地球质量表达式的同学举手，并让学生判断黑板同学完成是否正确，教师给予点评。

ppt展示，并引导学生理解 GgRM2 物理量的意义

启发学生思考如何 ：计算月球的质量？进行知识迁移学习。

二：计算太阳的质量

ppt展示地球围绕太阳做匀速圆周运动的图片。并引出中心天体和环绕天体

师生活动： 引导学生思考讨论：地球做圆周运动所需要的向心力是谁提供的呢？

2 有思路的同学请举手，师生点评和完善

学生活动：请按照刚才的思路，完成学案方法二部分，找一同学黑板完成

师生活动：师生点评，并PPT展示

启发学生思考3个问题

（1）计算太阳质量的解题思路是什么

（2）能不能求出环绕天体的质量？让学生明白用万有引力求天体质量，只能求中心天体

（3）公式中的r和T指的是什么？旨在区分轨道半径和星体半径

教师进而推广：我们能不能用类似的方法求地球的质量、月球的质量呢？最后师生一起总结计算中心天体的方法。

测出环绕天体m的运动周期T和离中心天体M的轨道半径r就可求出中心天体M：

拓展（1）对开普勒第三定律K值的理解

（2）如果告诉的是环绕天体的线速度或者角速度，能不能求出中心天体的质量呢？

三、 天体的密度

ppt展示天体体积计算公式之后

学生不难自己推导天体密度公式 教师设置一问题:

若环绕天体m接近中心天体M表面飞行，则密度多少？

1 《万有引力理论的成就》教学设计

周东升

浙江省江山中学

【教材版本】

《普通高中物理课程标准实验教科书物理2（必修）》第六章第四节，人民教育出版社2010年4月第3版。

【教材分析】

本节教材简要介绍了万有引力理论在天文学上的重要应用，即“计算天体的质量”，“发现未知天体”。教材首先通过“科学真是迷人”，在不考虑地球自转影响的情况下，认为地面上的物体所受重力和引力相等，进而得到只要知道了地球表面的重力加速度v和引力常量G，即可计算出地球的质量。这种设计思路既给出了应用万有引力定律解决问题的一种思路，也展示了万有引力理论的魅力——“称量地球的质量”。教材随后作为示范，以计算太阳质量为例，给出了运用万有引力定律计算天体质量的方法，思路清晰，表述规范。最后从科学史的角度，简要介绍了亚当斯和勒维耶发现海王星的过程，都显示了万有引力理论的巨大成就。因此，通过这一节课的学习，一方面要使学生了解运用万有引力定律解决问题的思路和方法，另一方面还要能体会到科学定律对人类探索未知世界的作用，激发学习兴趣和对科学的热爱之情。

【学情分析】

学生在学习本节内容之前，已经学习了匀速圆周运动的相关知识，知道匀速圆周运动的向心力由合外力提供，初步掌握了利用牛顿第二定律和向心力表达式处理匀速圆周运动的方法。在前一节又学习了万有引力定律，但不熟悉运用万有引力定律解决实际问题的思路和方法。学生对天文学的研究方法相对比较陌生，不了解万有引力理论所取得的成就。

【教学设计思想】

在本节课的教学中，有两条主线：一是引导和启发学生通过“称量地球的质量”，“计算天体的质量”的学习，明晰万有引力定律运用的思路和方法。这是学生需要掌握的最基本的知识与技能。二是通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”和“我国天文观测的成就”等史实材料的展示，提供给学生丰富的感性认识，让他们体会在科学技术高速发展的现时代，前辈科学家所做的巨大贡献和已经取得的成就的奠基作用，也让他们感觉到科学的美妙与科学定律发现的意义和价值，培养学生对科学的热爱。这也是本教学设计的亮点所在，即最大限度地关注学生科学情感态度的培养和树立正确的科学价值观。整体而言，教学着眼于学生的发展，注重三维目标的达成。

教学准备

1. 教学目标

【教学目标】

1、知识与技能：

（1）通过“称量地球质量”、“计算天体质量”的学习，学会运用万有引力定律计算天体的质量；

（2）通过“发现未知天体”，“成功预测彗星的回归”等内容的学习，了解万有引力定律在天文学上的重要应用。

2、过程与方法：

运用万有引力定律计算天体质量，体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。

3、情感态度与价值观：

（1）通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”的学习，体会科学定律在人类探索未知世界的作用；

（2）通过了解我国天文观测技术的发展，激发学习的兴趣，养成热爱科学的情感。

2. 教学重点/难点

【教学重点】

计算天体的质量

【教学难点】

运用万有引力定律解决问题的思路

3. 教学用具

4. 标签

教学过程 板书