新人教版物理必修二6.2《太阳与行星间的引力》教学设计

科目 物理 年级 高一 作者 时间 年 月 日 课题 §6.2太阳与行星间的引力 教学目标 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。 教材分析 ︵ 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 教具准备 【新课导入】 让学生回忆一下，三条定律的内容。上节课我们学习了开普勒定律，知道开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容，不涉及力学原因。自开普勒定律发现之后，人们开始更深入地思考：什么原因使行星绕太阳运动呢？所以今天我们从动力学角度考虑行星运动的原因。【教学新课】1.开普勒认为：行星的运动是由于受到了来自太阳的类似于磁力的作用。 2.牛顿认为：使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力就是太阳对 它的引力。不仅如此，牛顿还认为这种引力存在于所有物体之间，从而阐述了普遍意义下 的万有引力定律。3.现在我们开始追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。为了简 化问题，我们把行星的轨道当作圆来处理。一、太阳对行星的引力 师：我们知道行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，牛顿认为这个向心力是由太阳对行星的引力F提供，那么则有①。 师：因为天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但可得到行星公转的周期T，根据公式将①式中的速度v替换掉，则有② 师：不同的行星公转周期是不同的，在引力公式中不应该出现周期T，所以要设法消去②式中的周期T。有什么办法呢？ 生：有，开普勒第三定律，将其代入②式中替换掉T。 师：好！根据这个思路则有：③。从③可以看出，等号右边除了m、r以外，其余都是常量，对太阳系里任何行星来说都是相同的。这表明：太阳对不同行星的引力，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。 二、行星对太阳的引力 师：就太阳对行星的引力来说，行星是受力物体。因而可以说，上述引力是与受力星体的质量成正比的。师：根据牛顿第三定律，既然太阳吸引行星，则行星必然也吸引太阳。就行星对太阳的引力来说，太阳是受力星体。因为作用力与反作用力是同性质的力，所以，行星对太阳的引力F′的大小应该与太阳的质量成正比，与行星、太阳间距离的平方成反比。有三、太阳与行星间的引力师：由于、，用这两力大小是相等的，所以我们可以概括地说，太阳与行星间引力的大小与太阳质量、行星质量成正比，与两者距离的二次方成反比，即,写成等式就是，式中G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。 太阳与行星间引力方向沿着二者的连线。 师：开普勒用三句话概括了第谷积累的数千个观测数据，展示了行星运动的规律性，与原始数据相比，既深刻又简洁。我们利用数学方法，结合牛顿运动定律，对开普勒定律做了加工，得到，提示了控制行星运动的力，比开普勒定律更深刻、更简洁。 师：然而，来源于开普勒定律，因此它应该只适用于行星与太阳之间的力。牛顿从这里又向前走了一大步，他的思想超越了行星与太阳，这就是下节要学习的———万 有引力定律。【检测题】1、下列关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（ AD ） A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力 B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力 D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离成反比 2、我国已启动月球探测计划“嫦娥工程”。图为设想中的“嫦娥一号”月球探测器飞行路线示意图。(1)在探测器飞离地球的过程中，地球对它的引力 减小 (填“增大”、“减小”、“不变”)。 (2)已知月球与地球质量之比为M月：M地=1：18。当探测器飞至月地连线上某点P时，月球与地球对它的引力恰好抵消 ... ...