高中物理新课标人教版必修2优秀教案：太阳与行星间的引力

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1、2太阳与行星间的引力整体设计本节课我们将追寻牛顿的足迹,根据开普勒行星运动定律和匀速圆周运动的向心力公式（牛顿第二定律在圆周运动中的应用）推导出太阳对行星的引力与行星的质量、行星与太阳间的距离的比例关系，再根据牛顿第三定律推出行星对太阳的引力与太阳的质量、太阳与行星间的距离的比例关系，从而进-步得到太阳与行星I'可的引力所遵循的规律，为重新“发现"万有引力定律打下基础.行星围绕太阳运行轨道是椭圆,实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，也就是行星围绕太阳做圆周运动，那么一定就得有力來提供向心力，这个力应该是太阳对行星的引力

2、.根据向心222力公式：F=——5=1又由开普勒第三定律知T2=—.t!i推导出F-4,再由牛顿第三rTkrMMitiGMiti定律知F*存,所以太阳与行星间的引力F-兽，写成等式F=yrr木节主要内容就是介绍科学家对行星运动原因的各种猜想，及运用旧知识推导太阳与行星间的引力.在介绍是什么原因使行星绕太阳运动时，教师可补充一些材料，使学牛领略前辈科学家对口然奥秘不屈挠的探索精神和对待科学研究一丝不苟的态度.在推导太阳打行星间的引力时，教师可先引导学牛理清推导思路，然后放手让学生自主推导，充分发挥学生学习的主体地位，培养学

3、牛用已有知识进行创新,发现新规律的能力.教学重点对太阳与行星间引力的理解.教学难点运用所学知识对太阳与行星间引力的推导.课时安排1课吋三维目标知识与技能1.知道行星绕太阳运动的原因是受到太阳引力的作用.2.理解并会推导太阳与行星间的引力大小.Mm3.记住物体间的引力公式F=G葺.过程与方法1.了解行星与太阳间的引力公式的建立和发展过程.2.休会推导过程中的数量关系.情感态度与价值观了解太阳与行星间的引力关系，从而体会到大自然中的奥秘.教学过程导入新课情景导入目前已知A阳系中有8颗大行星（如下图所示）.它们通常被分为两组:

4、内层行星（水星、金星、地球、火星）和外层行星（木星、土星、天王星、海王星），内层行星体积较小，主要由岩石和铁组成;外层行星体积要大得多，主要由氢、氨、冰物质组成.哥白尼说:“太阳处在它的皇位上管理着围绕著它的一切星球•"那么是什么原因使行星绕太阳运动呢?伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过口己的解释撚而，只冇牛顿才给出了正确的解释复习导入复习旧知:「内容古代天体运动学说＜行星的运动JFI心说代表人物内容代表人物椭圆轨道定律开普勒行星运动规律而积定律周期定律:*=k（k由屮心天体的质量决定）根据开普勒三大定律我们已经

5、知道了八大行星的运动规律.八大行星Z所以绕太阳做圆周运动，是什么原因造成的呢?我们这节课就一起来探究这个问题.推进新课开普勒描述了行星的运动规律，那么它们为什么这样运动呢？许多科学家都対运动的原因提岀了各种猜想，如图所示（课件展示）.行星的运动与地面物休的运动遵从不同的规律，行星运动是“惯性”自行维持的.开籾"。的缘故.磁力与距离成反比.宇宙由不停旋转着的微粒所组成.微粒的运动形成淤涡.太阳和行星在务门的漩涡中心衍厘漩涡带动卫址运勃.太阳的激涡带动行星和卫星一起运动.伽利略我和雷恩、哈恩都认为行曆的运动是太阳引力的缘故.

6、并且力的大小与到太阳更离的平方成反比，我还认为鱼力绘地球引力产生的.胡克科学家对行星运动原因的各种猜想牛顿在前人对惯性研究的基础上，认为：以任何方式改变速度（包括方向）都需要力」大I此，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该是太阳对它的引力,所以,牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系起来了.一、太阳对行星的引力1•猜想与模型简化师生互动:教师提出问题，引导学生共同解决，为推导太阳对行星的引力作好准备.由力和运动的关系知:已知力的作用规律可推测物体的运动规律;若己知物体的运动规律

7、,也可以推测力的作用规律.问题1.今犬探究太阳与行星间的引力属于哪种情况？问题2.行星绕太阳运动的规律是怎样的？问题3.前面我们学习了两种曲线运动，是哪两种，如何处理？问题4.若要解决椭闘轨道的运动,根据现在的知识水平，町作如何简化？学生交流讨论后回答：明确:1.属于己知运动求力的情况.2.山开普勒行星运动定律，行星绕太阳运动轨道是椭圆,相等的时间内半径扫过的而积相等，且满足2=k.T23.平抛运动、圆周运动.平抛运动可分解为两个方向上的直线运动,1员I周运动可分解为沿半径方向和沿切线方向上的运动.4•简化成圆周运动.2

8、.太阳对行星的引力.问题探究问题1.根据开普勒行星运动第一、笫二定律，在行星轨道为圆的简化模型下，行星做何种运动？问题2.做匀速圆周运动的物体必定得有力提供向心力，行星的运动是由什么力提供的向心力？问题3.向心力公式有多个，如加一、mco2r,我们选择哪个公式推导出太阳対行星的引rT~力？问题4.不同行星的公转周期T