《万有引力理论的成就》学案
一、内容人教版普通高中课程标准试验教科书物理必修2第六章第4节《万有引力理论的成就》
二、教学分析
1.教材分析
本节课是《万有引力定律》之后的一节,内容是万有引力在天文学上的应用。教材主要安排了“科学真是迷人”、“计算天体质量”和“发现未知天体”三个标题性内容。学生通过这一节课的学习,一方面对万有引力的应用有所熟悉,另一方面通过卡文迪许“称量地球的质量”和海王星的发现,促进学生对物理学史的学习,并借此对学生进行情感、态度、价值观的学习。
2.教学过程概述
本节课从宇宙中具有共同特点的几幅图片入手,对万有引力提供天体圆周运动的向心力进行了复习引入万有引力在天体运动中有什么应用呢?接下来,通过“假设你成为了一名宇航员,驾驶宇宙飞船……发现前方未知天体”,围绕“你有什么办法可以测出该天体的质量吗”全面展开教学。密度的计算以及海王星的发现自然过渡和涉及。在教材的处理上,既立足于教材,但不被教科书所限制,除了介绍教科书中重要的基本内容外,关注科技新进展和我国天文观测技术的发展,时代气息浓厚,反映课改精神,着力于培养学生的科学素养。
三、教学目标
1.知识与技能
(1)通过“计算天体质量”的学习,学会估算中数据的近似处理办法,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、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。
四、教学重点
1.中心天体质量的计算;
2.“称量地球的质量”和海王星的发现,加强物理学史的教学。
五、教学准备实验器材、PPT课件等多媒体教学设备
六、教学过程
(一)、图片欣赏复习引入
通过几张宇宙图片的欣赏,学生体验宇宙中螺旋的共同特点,万有引力提供向心力是天体都遵循的规律。那么,万有引力定律在天体运动中还有哪些具体的应用呢?让我们一起进入本章《万有引力理论的成就》的学习。
(二)、创设情境解决中心问题
情境创设:假如你成为了一名宇航员,驾驶宇宙飞船航行在宇宙深处,突然,前方一美丽的天体出现在你的面前。你先关闭了宇宙的发动机,然后飞船刚好绕美丽天体做了完美的圆周运动,绕行一周后,飞船就平稳的降落在了星球上。
合作讨论:你有什么办法可以测得这一神秘天体的质量吗?
(学生通过小组探究,教师巡回指导,形成自己本组的意见,由小组选出的代表来向全班展示自己思考的结果。)
小组代表讲解展示:
思路一:测出宇宙飞船绕行一周的时间和轨道半径,根据万有引力提供向心力,
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计高中物理《万有引力理论的成就》教学设计即:
从而得出星球(中心天体)的质量
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计高中物理《万有引力理论的成就》教学设计思路二:根据宇航员降落在星球表面上后,重力近似等于万有引力,
即:得出
在思路二完成之后,紧接着问题:如何测得星球表面的重力加速度g呢?
(学生讨论回答,现场教师展示借助小球的自由落体运动,通过现代技术“传感器”现场完成重力加速度的测量。)
设计说明:1.通过“学生成为宇航员驾驶宇宙飞船发现未知天体”的情境创设,围绕”如何测得星球的质量?”这一中心问题展开学生的讨论活动,在让学生觉得有趣味的同时,通过小组讨论、合作学习来促使学生创造性的思考、解决本节课的中心问题。2.多媒体和现代测量方法——传感器让学生感受技术带来的便捷。
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计(三)、物理学史展现人文魅力
启示:一旦测出了引力常量G,那么就可以利用公式得到地球的质量了。
1798年,卡文迪许通过自己设计的扭秤实验,成功得到了引力常量的值。因此卡文迪许把自己的实验说成是“称量地球的重量”,是不无道理的。
而正是这段故事,让一个外行人、著名文学家马克·吐温满怀激情的说:“科学真是迷人。根据零星的事实,增添一点猜想,竟能赢得那么多的收获!”
(四)、课堂延伸——如何得到这一天体的密度?
设计说明:在这一问题中,老师提示了球体的体积公式,然后就把时间交给学生了。学生进行了积极的演算,可得到的答案有两种,一种是带有半径的,而另一种则是把半径约分掉的高中物理《万有引力理论的成就》教学设计。“为什么半径可以约掉呢?”这一问题又再一次促进了学生的思考。而这也保证了课堂的开放性。
(五)、发现未知天体
视频:“海王星的发现”,——展现科学发现的足迹,注重学生进行科学态度和情感。
诺贝尔物理学奖获得者、物理学家冯劳厄说:“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样,如此有力的树立起人们对年轻物理学的尊敬。从此以后,这门自然科学成了巨大的精神王国……”
(六)、课堂小结与反馈简单回顾本节课的教学内容
七、板书设计:第4节《万有引力理论的成就》
一、高中物理《万有引力理论的成就》教学设计高中物理《万有引力理论的成就》教学设计图片欣赏,引入新课
二、测中心天体的质量1.
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计2.
三、卡文迪许——人文魅力
四、应用1.测天体密度
2.发现未知天体
八、教学反思:
本节课在教学设计上创造性的使用教材,通过“学生成为宇航员驾驶宇宙飞船发现未知天体”的情境创设,让学生在极大的趣味中完成了本节中心内容的教学。学生的学习过程脉络清晰。物理学家的人文魅力学生也有一定的感知。
作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,高中教师要准备好教案,这是每个高中教师都不可缺少的。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,帮助授课经验少的高中教师教学。你知道如何去写好一份优秀的高中教案呢?以下是小编为大家收集的“万有引力理论”欢迎您阅读和收藏,并分享给身边的朋友!
总课题万有引力与航天总课时第14课时
课题万有引力理论的成就课型新授课
教
学
目
标知识与技能
1、了解万有引力定律在天文学上的应用
2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度
3、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法
过程与方法
通过求解太阳.地球的质量,培养学生理论联系实际的运用能力
情感态度与价值观
通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程,使学生懂得理论来源于实践,反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点
教学
重点1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。
2、会用已知条件求中心天体的质量。
教学
难点根据已有条件求中心天体的质量。
学法
指导自主阅读、合作探究、精讲精练、
教学
准备
教学
设想知识回顾→合作探究→突出重点,突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升
教学过程
师生互动补充内容或错题订正
任务一知识回顾
1、请同学们回顾前面所学匀速圆周运动的知识,然后写出向心加速度的三种表达形式?
2、上节我们学习了万有引力定律的有关知识,现在请同学们回忆一下,万有引力定律的内容及公式是什么?公式中的G又是什么?G的测定有何重要意义?
任务二合作探究
(认真阅读教材,回答下列问题)
一、“科学真实迷人”
引导:求天体质量的方法一:是根据重力加速度求天体质量,即引力=重力mg=GMm/R2
1、推导出地球质量的表达式,说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”?
2、设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2,地球半径R=6.4×106m,引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2,试估算地球的质量。(写出解题过程。)
二、计算天体的质量
(学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容,同时考虑下列问题)
引导:求天体质量的方法二:是根据天体的圆周运动,即其向心力由万有引力提供,
1、应用万有引力定律求解中心天体质量的基本思路是什么?
2、根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?
3、应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点?
4、应用此方法能否求出环绕天体的质量?为什么?
例题:把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动,平均半径为1.5×1011m,已知引力常量为:G=6.67×10-11Nm2/kg2,则可估算出太阳的质量大约是多少千克?(结果取一位有效数字,写出规范解答过程)
三、发现未知天体
(请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容,考虑以下问题)
1、应用万有引力定律除可估算天体质量外,还可以在天文学上有何应用?
2、应用万有引力定律发现了哪些行星?
3、怎样应用万有引力定律来发现未知天体的?发表你的看法。(交流讨论)
任务三达标提升
1.地球公转的轨道半径是R1,周期是T1,月球绕地球运转的轨道半径是R2,周期是T2,则太阳质量与地球质量之比是()
A.B.C.D.
2.把太阳系各行星的轨迹近似的看作匀速圆周运动,则离太阳越远的行星,写列说法错误的是()
A.周期越小B.线速度越小C.角速度越小D.加速度越小
3.一颗小行星绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的4倍,则这颗小行星运转的周期是()
A.4年B.6年C.8年8/9年
4.下面说法错误的是()
A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
C.天王星的运动轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道,其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D.冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
5、(多项选择)利用下列哪组数据,可以计算出地球的质量(已知引力常量G)()
A.已知地球的半径R和地面的重力加速度g
B.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v
C.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T
D.以上说法都不正确
6、设地球表面重力加速度为g0,物体在距离地心4R(R是地球的半径)处,由于地球的作用而产生的加速度为g,则g/g0为()
A.1B.1/9C.1/4D.1/16
7.假设火星和地球都是球体,火星质量M火和地球质量M地之比为M火/M地=p,火星半径R火和地球半径R地之比为R火/R地=q,那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力加速度g地之比g火/g地等于()
A.p/q2B.pq2C.p/qD.pq
8.通过天文观测到某行星的一个卫星运动的周期为T,轨道半径为r,若把卫星的运动近似看成匀速圆周运动,试求出该行星的质量.
高一物理下册《万有引力理论的成就》教学设计
一、教材分析
1、教材所处的地位与作用
本节课在教材编排上,呈现的是由点到面逐步展开的倒金字塔的形式,这符合学生的认知习惯。如果说前三节课是用追寻的目光追寻先人的伟大成就,那么这一节课就是学生在先人的指引下进行创新应用的创新课,同时教材自始至终分别引用了马克·吐温等哲人对物理研究的精彩论述,不仅能够激励学生增强学习兴趣,培养学生认真严禁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,更能激发学生去进一步探索宇宙的奥秘欲望!
可以说这一节课既是知识传授又是能力、情感的培养课,体现新课程的理念和要求。本课是牛顿第二定律的延续,是经典物理在动力学理论的新的成就。在历年的高考中具有举足轻重的地位和承上启下的作用。
2、教学目标
①知识与技能:
1、会用万有引力定律计算天体质量。
2、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。
②过程与方法:
1、通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。
2、通过一些探究活动计算星体表面重力加速度和星体密度。
③情感态度与价值观:
体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用,让学生懂得理论来源于实践,反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点
3.教学重点、难点
①重点
利用万有引力定律和圆周运动的规律来计算太阳的质量,由此迁移发散到各种中心天体质量的计算方法上。
突破方法:对地球围绕太阳转动的这一模型进行演变,类比到一星一绕的所有模型,启发学生利用先逐一对照再深刻体会的过程来掌握本节知识。
②难点:
在进行知识点迁移时,学生对准确抓住模型中的各个星体所担任的角色较为困难。此处应为本节的教学难点所在。
突破方法:在进行已有知识的迁移时应重点重复围绕和被绕的关系,即星表运行,星外绕行这两种模式让学生理清星体角色,并应用错误分析的方法,加强对认识的刺激。
二、说教法
新课改的目的之一就是改变传统教学方法,针对当前提出的“自主,合作,探究”的教学理念,对于本节课的内容将采用如下方法:
1.探究合作式
新课程理念的要求,体现新课改精神,能够培养同学的自主学习能力,发现问题解决问题的能力,充分发挥出同学的主体作用。
2.阅读提炼与启发诱导相结合
人教版的编写意图是让同学自己阅读教材提炼知识,总结方法,在自主学习过程中,逐步提高学习能力,理清知识的脉络。
三、说学生
高一学生受生活的潜意识影响颇深,学生是认识的主体,根据学生的认知结构特点去分析教材,才能判断教材的知识结构与学生的认知结构是否相适应,以便于强化教学重点,分化教学的难点,更便于游刃有余的处理教材,考虑学生的知识底数,认知心理即可操作程度,故选择如上的教法和学法。
四、说学法
受之于鱼,不如授之于渔,教会学生一种学习的方法,学生将终生受益,有利于学生的终生学习通过教学要求学生掌握以下学法。
1、合作出真知
一个人的力量是有限的,利用群体的力量获取知识,能让学生走上社会后能更快的发展。
2、知识迁移法
物理规律的美就在于学生学会处理问题要能举一反三,游刃有余。
3、有效阅读法
这是为了克服以前那种死记硬背、生搬硬套的不科学方法,让学生学会提取信息、构建模型。
五、教学过程
课堂教学是学生知识的获得、技能技巧的形成、智力、能力的发展以及情感态度与价值观养成的主要途径。为了达到预期的教学目标,我对整个教学过程进行了以下的设计。
“称量地球的质量”
卡文迪许被称为能称出地球质量的人
地球的质量怎样称量?
物体在天体(如地球)表面时受到的重力近似等于万有引力
物体在天体表面时受到的重力近似等于万有引力?
万有引力分解为两个分力:重力:G=mg和m随地球自转的向心力Fn:
结论:向心力远小于重力,万有引力近似等于重力,因此不考虑(忽略)地球自转的影响。
(一)、计算天体质量的两条基本思路
1、物体在天体表面时受到的重力等于万有引力
g---天体表面的重力加速度
R---天体的半径
2、行星(或卫星)做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力
只能求出中心天体的质量!!!
(二)、天体密度的计算
方法1
方法2
当r≈R时
六、说板书设计
第四节万有引力理论的成就?
(一)、测地球质量
(二)、计算天体
1.天体质量的计算
(只能求出中心体的质量)?
2.计算天体的密度.
(三)、发现未知天体:
(已知中心体的质量及环绕体的运动)
高一物理下册《万有引力理论的成就》教学反思
本节课要求学生体会万有引力定律接受实践的检验,理解万有引力理论的巨大作用和价值。因此,在授课过程中要重点突出“应用+检验”性的内容,着中讲清应用思路。应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是:根据环绕天体的运动情况,求出其向心加速度,然后根据万有引力充当向心力,进而列方程求解.。
我们在“称量地球质量”时,课本从地面上物体的重力等于地球对物体的引力入手,得到地球的质量,其中g、R在卡文迪许实验之前已经知道,只要知道G就意味着“测出了地球的质量”。我在处理这块内容时,先让学生阅读“科学真是迷人”这部分,然后问学生:我们现在能不能利用已有知识称量地球的质量?学生异口同声的喊“能”。我追问:我们能应用什么办法称量地球的质量?学生说应用万有引力等于地球表面的重力。我继续问:万有引力和重力是是一回事吗?这时候只有个别学生说话,一大部分学生已经没有底气回答,我就给学生解释,重力是万有引力的一个分力,另一个分力充当了物体随地球自转的向心力。如果在不考虑地球自转的影响时,我们就可以应用,得到地球的质量;也就是说,只要我们测量出地球表面的重力加速度,知道地球半径,和引力常量就可以计算出地球的质量。而且还要指出这只是一种近似算法,但是在某种程度上,科学就是一种近似,一种舍弃次要因素,紧紧抓住主要因素的近似,正是有了这种近似,才有了真正意义上的科学。其实,做人做事也一样,要学会取,更要学会舍。
文章来源:http://m.jab88.com/j/70683.html
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