人教版（新课程标准）必修2《6.2 太阳与行星间的引力》教学设计

《6.2 太阳与行星间的引力》教学设计 一、教学目标 知识与技能 1、理解太阳与行星间存在引力。 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 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。 情感、态度与价值观 感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘。 二、重点、难点 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、太阳与行星间的引力公式的推导 三、教学过程 知识回顾 思考：请同学们从运动学的角度，思考开普勒行星运动定律的物理意义？ 开普勒行星运动定律 第一定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即 提出问题：开普勒发表了行星运动的三个定律，解决了描述行星运动的问题，但好奇的人们，面向天穹，深情地叩问：是什么原因行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？ 科学足迹：人类对行星运动规律原因认识的过程： 伽利略：一切物体都有合并的趋势。 开普勒：行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用 ，与距离成反比。 笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 胡克：行星绕太阳运动是因为行星受到了太阳对它的引力。如果行星的轨道是圆形的，那么引力的大小与到太阳距离的平方成反比。 进一步介绍： 牛顿在前人的基础上，证明了如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。 新课教学 思考：太阳对行星的引力F跟哪些因素有关系呢？如何寻找这个关系呢？ 与行星到太阳的距离r有关。 模型简化 思考：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？可以把它简化成什么运动呢？ 利用表格中轨道半长轴和半短轴的距离比较，可以将椭圆运动简化成圆周运动。 思考：是匀速圆周运动还是变速圆周运动？ 对于某一确定的行星来说，它绕太阳做圆周运动的周清是不变，因此我们可以将行星绕太阳做圆周运动看着是匀速圆周运动。 科学探究 太阳对行星的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力。 设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力 思考：天文观测能直接测得行星运动的线速度v吗？能直接观测出什么？ 尽管我们在观测行星运动时，我们是无法直接观测出行星运动的线速度。但是我们观测出行星运动的周期，那么我们可以利用周期来替换行星运动的线速度。 思考：不同行星的公转周期是不同的，F与r的关系的表达式中不应该出现T,如何消去T呢？ 根据开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，那么 一、太阳对行星的引力 太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星到太阳距离的二次方成反比。 思考：既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳是否也有引力？这个力有怎么样定量的关系？ 对于太阳对行星的引力，太阳是施力物体，而根据牛顿第三定律，太阳也要受到行星大小相等，方向相反的引力作用，对于这个引力，太阳又是受力物。对称性是许多物理规律的一个重要特性。 二、行星对太阳的引力 行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与太阳到行星距离的二次方成反比. 三、太阳与行星间的引力 综合以上推导过程，推导出太阳与行星间的引力与太阳质量、行星质以及两者距离的关系式。看看能够得出什么结论。 既然太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力与反作用力，二者同性质且等大，那么它们的大小应该是相同的表达式 ... ...