高中物理 专题6.2 太阳与行星间的引力教学设计 新人教版必修2

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1、太阳与行星间的引力教材分析从行星运动规律到万有引力定律的简历过程，是本章的重要内容，是极好的科学探究过程及对学生进行人文教育的教育素材。在行星运动规律与万有引力定律两节内容之间安排本节内容，是为了更突出发现万有引力定律的这个科学过程。如果说上一节内容是从运动学角度描述行星运动的话，那么，本节内容是从动力学角度来研究行星运动的，研究过程是依据已有规律进行的演绎推理过程。教科书在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程，因此体验物理学研究问题的方法就成为主要的教学目标。本节内容与下

2、一节内容结合起来应该说是一个比较完成的探究过程，从问题的提出、猜想与假设、演绎与推理、结论的得出、检验论证等，是一次很好的探究性学习的过程。学情分析在学太阳对行星的引力之前，学生已经对力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了较好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。所以在推导太阳与行星运动规律时，教师可以要求学生自主地运用原有的知识进行推导，并要求说明每一步推理的理论依据是什么，教师仅在难点问题上做适当的点拨。设计思想本节课从行星运动规律出

3、发，从理论上探究万有引力定律，是进行科学探究过程教育的极好素材。从知识结构上来看，学生已经学习了牛顿运动定律和匀速圆周运动的知识，具备了理论分析和推理的基础。为了让学生掌握建立物理模型、运用数学工具进行数学推导发现物理规律的研究方法，教学中应该调动学生参与探究的过程，这需要教师的引导，为此，本节课采用“导探”式教学法，即在教师的引导下，让学生通过独立思考、合作交流、小组讨论的方式完成探究的过程，然学生真正体验科学探究的方法。本节课应该着力体现万有引力定律的发现历程，让学生体会牛顿在前人工作的基础上，凭借他超凡的数学能力证明万有引力的一般规律的思路与方法。为

4、此，教学设计思路是这样的：科学猜想：太阳对行星的引力F应该与行星到太阳的距离r有关，许多经验使人们很容易想到这一点．那么F与r的定量关系是什么呢?简化模型：行星的轨道按照“圆”来处理。根据牛顿第二定律和开普勒第一、第二定律进行计算：得到太阳对行星的引力与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比，即。根据牛顿第三定律，得到行星对太阳的引力大小也存在与上述关系对称的结果，即。根据以上关系式，得到太阳与行星间的引力大小：。写成等式：。至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，观测结果仅对行星绕太阳运动成立，这还不是万有引力定律．而认识

5、到引力的普遍性，是下一节的内容。可以把学生分析和解决问题的过程与科学家的探索工作比较，可以培育学生的科学情感，领悟研究方法。在1665、1679和1687年，牛顿先后三次研究了太阳与行星间引力，推导得到关于太阳与行星间引力的数学关系式，认识到引力的普遍性。在本节教科书内容的基础上可以补充牛顿吸收前人和同时代他人成果，以及自己创造性地推导得到关于太阳与行星间引力的椭圆轨道的数学关系式等细节。本节课的教学力求按两条线索展开，明线是引导学生在解决了行星运动的运动学问题的基础上探索解决行星运动的动力学问题，促使学生拓展性地运用前面已学的经典力学知识（此前用于解决地

6、球上的问题）解决天体运动，暗线是再现历史上牛顿完成这些探索性工作的细节和历史意义，从而体现科学探究的方法。教学目标【知识与能力】1．理解太阳与行星间引力的存在；2．能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式。【过程与方法】1．通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性；2．体会推导过程中的数量关系。【情感态度价值观】感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘。教学重难点【教学重点】据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，记住推导出的引力公式。【教学难点】太阳与行星间的引力公式的推导

7、过程。课前准备多媒体素材、课件。教学过程［新课导入］请同学们从运动的描述角度思考，开普勒行星运动定律的物理意义？第一定律揭示了描述行星运动的参考系及其运动轨迹；第二定律揭示了行星在椭圆轨道上运动经过不同位置的快慢情况；第三定律揭示了不同行星虽然椭圆轨道和环绕周期不同，但由于中心天体相同，所以共同遵循轨道半长轴的三次方与周期的二次方比值相同的规律。开普勒定律发现之后，人们开始更深入地思考：是什么原因使行星绕太阳运动？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿（RenéDescartes，1596－1650）都提出过自己的解释。牛顿时代的科学家，如胡克、哈雷等对这一问

8、题的认识更进一步。胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它