（新教材）统编人教版高中物理必修二第七章第3节《万有引力理论的成就》优质课教案
【教材分析】
本课教材主要内容是万有引力理论的四个成就：称量地球的质量、计算天体的质量、发现未知的天体、预言哈雷慧星回归。教材一开始以物理学上用天平测量物体的质量、生活中电子秤、台秤称量物体的质量的图片引入，让学生联想到如何称量地球；紧接着依次介绍了用万有引力理论来称量地球的质量、计算天体的质量、发现未知的天体、预言哈雷慧星回归等理论成就。教材安排有思考与讨论，以提高学生探究分析解决问题的能力。
【教学目标】
1.了解科学家如何用万有引力理论称量地球的质量、计算天体的质量、发现未知的天体、预言哈雷慧星回归。
2.能运用万有引力理论解决未知问题。
【核心素养】
1.物理观念：通过学习万有引力理论的成就，能从物理学视角形成运动与相互作用认识和观念；能从物理学视角解释自然现象和解决实际问题。
2.科学思维：能从物理学视角认识万有引力理论的运用；能基于经验
1 §6.4《万有引力理论的成就》导学案
编写人：桂阳一中高一物理组
寄语：学习当中也需要激情和信念
1.科学真是迷人
如果______________的影响，地面上质量为m的物体受到重力等于__________，即mg=______________，由此得地球的质量表达式为______________。已知g=10m/s2, R=6371km, G=6.67×10-11N·m2/kg2,则地球的质量约为______________kg。
2.计算天体的质量
（1）计算太阳的质量：将______________的运动近似看作匀速圆周运动，向心力由___________提供，其牛顿第二定律方程是______________，由此得太阳的质量为______________。
（2）测量天体质量的主要方法是______________。
3.发现未知天体
海王星是在______年____月____日发现的，发现过程是：发现________的实际运动轨道与______________的轨道总有一些偏差，根据观察到的偏差数据和万有引力定律计算出______________，并预测可能出现的时刻和位置；在预测的时间去观察预测的位置。
海王星和冥王星发现的重要意义___________________________。
4.万有引力定律应用图表
项目 内容 说明或提示
研究天体运动的应用公式 rmrMmG22rTmrm2224rnm2)2(
研究天体运动时，太阳系中的八大行星及其卫星的运动都可以看作匀速圆周运动．它们做匀速圆周运动的向心力就是它们受到的万有引力．
测天体质量M
或天体密度ρ ① 天体质量M＝2324GTr
②天体密度：ρ＝VM＝3/4/43232RGTr＝3233RGTr
若卫星在天体表面运行，则r＝R，而有：ρ＝23GT 把卫星的运动看成匀速圆周运动．通过测出天体的卫星的环绕周期、轨道半径，则可推算出天体的质量及天体的密度．特别是卫星在天体表面环绕时，只要测出其环绕周期，就可以测出天体的密度． 2 研究天体表面物体重力的应
1 万有引力理论的成就
教材分析:
万有引力定律在天文学上应用广泛,它与牛顿第二定律、圆周运动的知识相结合，可用来求解天体的质量和密度，分析天体的运动规律.万有引力定律与实际问题、现代科技相联系,可以用来发现新问题,开拓新领域.
把万有引力定律应用在天文学上的基本方法是:将天体的运动近似看作匀速圆周运动处理,运动天体所需要的向心力来自于天体间的万有引力.因此,处理本节问题时要注意把万有引力公式与匀速圆周运动的一系列向心力公式相结合,就可推导出适用于天体问题的公式,并且在应用这些公式时,一定要正确认识公式中各物理量的意义.具体应用时根据题目中所给的实际情况,选择适当公式进行分析和求解.
三维目标
知识与技能
1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用.
2.会用万有引力定律计算天体的质量.
过程与方法
1.理解运用万有引力定律处理天体问题的思路、方法,体会科学定律的意义.
2.了解万有引力定律在天文学上的重要应用,理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路方法.
情感态度与价值观
1.通过测量天体的质量、预测未知天体的学习活动,体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用,体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用.
2.通过对天体运动规律的认识,了解科学发展的曲折性,感悟科学是人类进步不竭的动力.
教学重点
运用万有引力定律计算天体的质量.
教学难点
在具体的天体运动中应用万有引力定律解决问题.
2 教学过程
一、“科学真是迷人”
教师：引导学生阅读教材“科学真是迷人”部分的内容，思考问题.
课件展示问题:
1、卡文迪许在实验室里测量几个铅球之间的作用力，测出了引力常量G的值，从而“称量”出了地球的质量.测出G后,是怎样“称量”地球的质量的呢？
2、设地面附近的重力加速度g=9.8 m/s2,地球半径R=6.4×106 m，引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,试估算地球的质量.
万有引力理论的成就知识点
1.理论的提出：万有引力理论由英国科学家牛顿于17世纪提出。他根据当时观测到的行星的运动规律，认为行星之间相互吸引的力与它们的质量和距离平方成正比，用公式F=G·(m1·m2)/r^2表示，其中F为引力的大小，G为引力常数，m1和m2分别为两个物体的质量，r为它们之间的距离。
2.解释宇宙的结构和运动：万有引力理论解释了行星、卫星、彗星、流星等天体运动的规律。根据该理论，大质量的天体会产生巨大的引力，而其他物体则向该天体靠拢。这解释了为什么地球绕着太阳运动，月球绕着地球运动，并且也解释了为什么彗星在靠近太阳的时候轨道会发生变化。
3.揭示地球上物体的重力：牛顿的万有引力理论还解释了地球上物体的重力。根据该理论，地球和其他物体之间会有相互吸引的力，使物体有重量。这就解释了为什么物体会往下掉，以及为什么我们能够站稳在地球上。
4.预测天体运动：万有引力理论使科学家们能够预测星体的运动。根据牛顿的理论，科学家们可以计算出行星、卫星等天体的轨道，并预测它们的位置和运动速度。这对于天文观测和导航等领域具有重要意义。
5.探索宇宙的途径：万有引力理论提供了探索宇宙的新途径。该理论被用于解释星系的形成和演化、黑洞的存在和特性、宇宙的膨胀等现象。它推动了宇宙学的发展，并使我们对宇宙有了更深入的了解。
6.验证和完善：万有引力理论在19世纪和20世纪得到了一系列的验证和完善。首先，天文观测表明行星轨道的确服从牛顿的万有引力定律。其次，爱因斯坦的相对论进一步完善了万有引力理论，提出了曲率时空的概念，解释了引力如何作用于物体，并对行星运动的微小差异进行了解释。
总的来说，万有引力理论的提出和进一步的研究推动了物理学和天文学的发展，为我们认识宇宙和探索宇宙提供了重要的理论基础。它是自然界普适性最强、影响最为广泛的物理定律之一
