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1、★精品文档★《太阳与行星间的引力》教学设计 ●教学环节 1.发现问题; 2.确定引力存在; 3.探究太阳对行星引力大小; 4.探究行星对太阳引力大小; 5.探究行星与太阳之间的引力大小; 6.总结, ●教学的难点 一是如何通过师生互动帮助学生用已有知识自主探究出三种引力的大小,让学生心服口服地接受得出的结论,感受到结论的得出是一种思维的必然,而不是偶然;让学生充分体会逻辑推理的重要作用,享受逻辑推理之美。二是在学生自主探究过程中如何在适当的时候适当介绍前人在当时的观点和思维过程,让学生充分体会科学
2、研究的方法,感受伟人们深邃的洞察力,超前的意识,学习大家的研究风范。 ●关于发现问题环节的教学建议 采用复习开普勒定律后提问的方法:是什么原因导致行星绕太阳做如此和谐且有规律的运动呢?这是一种被广泛采用的引入新课的方法,他符合人们的思维习惯,知其然而问其所以然是人类一种本能,因此建议采用此法引入新课。另外为了增加感性认识,也可以播放行星椭圆运动的动画。2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创7/7★精品文档★ ●关于确定引力存在环节的教学建议 教师让学生猜想是什么原因,并根据自己已有的知识
3、和经验初步说出理由。由于天体之间存在引力基本上已经成为一种大众化的常识,因此学生基本上都可以回答出是引力,甚至说出是万有引力,因此重点不在这个结果上,而在学生能否说出他的根据,而且是有严密逻辑顺序的根据。经过若干个学生的发言、补充后,教师组织学生理出逻辑顺序:椭圆运动→变速运动→加速度→合外力→引力 教师评价:大家之所以能顺利地确定引力存在是由于我们所处的时代,是由于上一章我们学过的圆周运动的知识,你知道几百年前科学刚刚萌芽发展的时代科学家们怎样回答的这个问题吗? 教师简单介绍开普勒、笛卡儿、胡克、哈雷、牛顿等
4、人的观点,其中开普勒认为是太阳发出的磁力;笛卡儿认为是流质涡旋带动;胡克、哈雷认为是太阳引力,甚至证明了如果行星轨道是圆形的,引力大小跟轨道半径的平方成反比;牛顿支持胡克、哈雷的观点,而且对椭圆轨道也做了严格的证明。2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创7/7★精品文档★ 教师评价:由于流质涡旋带动符合人们的生活经验,所以当时被广泛接受,甚至牛顿都是在信仰这种学说中长大的,因此牛顿敢于坚持引力说是需要很大的勇气的。当然这种勇气也来自他广泛汲取的别人的成就,包括欧几里得数学,阿基米德静力学,开普
5、勒定律,伽利略运动理论和实验结果,惯性概念,惠更斯的向心力等,来自于他的研究思考成果:后来出版的《自然哲学的数学原理》的初步理论。 ●关于探究太阳对行星引力大小环节的教学建议 教师先让学生猜一猜这个引力大小跟什么有关?不说根据。 学生能猜出距离、二者质量,但很可能也会说出行星周期、线速度、角速度等。教师不做点评,只说我们需要用理论验证。 教师提问:请用我们学过的知识提供一种验证思路: 让学生讨论出:由运动情况→加速度→受力情况 教师介绍:在牛顿所处时代,行星的运动情况观测资料已经相当丰富,因此得
6、出行星受到的引力的表达式是可能的,但是运动轨迹椭圆难倒了胡克、哈雷等,也使牛顿困惑了许多年,直到他用自己发明的微积分解决了问题。我们不会微积分,因此我们研究不了椭圆,但是多数行星的轨道十分接近圆,因此我们现在就通过圆轨道用刚才的思路导出太阳对行星引力的表达式,验证我们的猜测,同时再现牛顿当时的思维过程。 教师提问:行星轨道按圆处理,开普勒定律怎样表述?2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创7/7★精品文档★ 提问:若已知某行星匀速圆周运动轨道半径为r,线速度为v,质量为m行,则它需要的向
7、心力多大? F需向=m行 引导:天文观测能直接得到行星的线速度吗?能直接观测出什么?怎样变化刚才的公式? 将代入得F需向= 引导:这是行星需要的向心力,我们要求的是太阳对行星的引力,这两个力有关系吗? F太阳对行星=F需向= 引导:从上一章我们就知道,需要的向心力和提供的力是不一定相等的,否则也就不会有离心运动、向心运动了,因此太阳对行星的引力大小应该与行星的周期是无关的,仅与两个星球本身情况有关,即以上得到的仅是太阳对行星的引力计算式,而不是决定式,为找到引力的决定式,我们必须将周期T去掉?怎么办呢?
8、 引导:由开普勒第三定律得,代入得F太阳对行星= 再共同分析出公式中除了m行、r2以外,其余都是常量,对任何行星都相同,这才是只跟距离以及天体本身有关的表达式,即太阳对行星引力的决定式。 总结上式的物理意义,并给出简化式:F太阳对行星 2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创7/7★精品文档★ ●关于探究行星对太阳引力大小环节的建
