2020-2021学年高中物理-第三章-万有引力定律-2-万有引力定律教案3-教科版必修2.doc

2020-2021学年高中物理 第三章 万有引力定律 2 万有引力定律教案3 教科版必修2

2020-2021学年高中物理 第三章 万有引力定律 2 万有引力定律教案3 教科版必修2

年级：
姓名：

- 9 -

第2节 万有引力定律
学情分析
学生对天体的运动，既知晓现象但又不知道原因，知这正是这节课吸引学生的地方。
教学目标
知识与技能
1.了解万有引力定律的发现过程。
2.知道万有引力定律。
3.知道引力常数的大小和意义。
过程与方法
以科学探究的方式，了解牛顿是怎样发现万有引力定律的。
情感、态度与价值观
1.让学生认识到科学的想象力建立在对事物长期深入的思考基础上。
2.树立把物理事实作为证据的观念，形成根据证据、逻辑和既有知识进行科学解释的思维方法。
教学重点
万有引力定律及其建立过程
教学难点
万有引力定律的发现过程。牛顿将天体间的力与地面物体受到的重力想象成同一性质的力，而这种想象是建立在十分抽象的逻辑推理之上的。
教学准备
PPT课件
课时安排
1课时
教学步骤
意图

教师活动

学生活动
可能出现的问题
导入新课
人类在自己的发展过程中首先就遇到了时间的测量，如一年为什么有春夏秋冬季节的更替，为什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么时候开始等等。为了解决这些问题，人类通过对天体——太阳、月亮、行星和恒星的观察，找到了解决问题的办法，人类就这样开始对天体的位置和运动的研究。
回答问题：地球公转、 地球自转

新课教学
一、天体究竟做怎样的运动
(一)古人对天体运动的看法及发展过程
1、A.让同学自己阅读天体究竟做怎样的运动这一小节，提出问题：
（1）人们对天体运动的探索过程存在哪些看法?
（2）这些看法的观点是什么？
[投影显示]
“地心说”和“日心说”课件
B.深入探究
[投影显示][来源:学+科+网]
请同学们在前面的基础上讨论:
1.“地心说”为什么能占领较长的统治时间?
2.俗话说“眼见为实”,这种说法是否绝对正确?试举例.
3.“日心说”为什么能战胜“地心说”?
4.“日心说”的观点是否正确?
5. “地心说”和“日心说”理论提出后，即使是错误的理论也包含一定的价值，对人们的生活、生产产生了哪些影响？（同学们课外查找资料了解）
C.教师总结
事实上从“地心说”向“日心说”的过渡经历了漫长的时间,并且科学家们付出了艰苦的奋斗,哥白尼的 “日心说”观点不符合当时欧洲统治教会的利益,因而受到了教会的迫害。然而，科学真理的确立是任何愚昧势力所阻挡不了的。经过后人的不懈努力和探索，哥白尼的日心说终于取得胜利。
前人的这种对问题一丝不苟、孜孜以求的精神值得大家学习,所以我们对待学习要脚踏实地,认认真真,不放过一点疑问.
（二）开普勒对行星运动的研究
不论“地心说”还是“日心说”，古人把天体的运动看得十分神圣,都认为天体的运动不同于地面物体的运动,天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动.
后来，开普勒在应用行星绕太阳做椭圆运动的模型描述火星的运动时，发现与他的老师第谷对火星运行轨道的观测值有误差。开普勒思考：是第谷观察数据错了，还是火星根本就不做圆形轨道运动呢？开普勒坚信第谷的数据是正确的，经过4年多的刻苦计算，先后否定了十九种设想，最后了发现火星运行的轨道不是圆，而是椭圆，并得出了行星运动的规律。
[投影显示]
开普勒三大定律
[练习] 下列说法正确的是：
A.太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳运动。
B.行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大。[来源:学科网]
C.行星在离太阳近的位置时速度大，远离太阳时速度小。
D.冥王星离太阳“最远”,绕太阳运动的公转周期最长

二、苹果落地的思考：万有引力规律的发现
开普勒定律只是描述了行星如何绕太阳运动,但它没有说明是什么原因使它们在各自的轨道上运动。你们会认为是什么原因？
当时一些科学家提出了什么猜想，请同学们阅读课本里的插图。
[投影显示]
科学家的猜想
1. 开普勒：太阳磁力的吸引；
2. 伽利略：“惯性”自行的维持；
3. 笛卡尔：太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动；
4. 胡克：太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。[来源:学科网]
牛顿也一直在思考为何行星做椭圆运动。据说，某一天，牛顿看到苹果落地发现万有引力定律的。苹果落地是很普通现象，我们会认为它落地就是落地，不会加以思考。牛顿是怎样发现万有引力定律的？
引导学生思考：
（1）苹果熟了，为什么会落到地上而不是天上？
（2）苹果树不论长得矮还是高，树上的苹果都会落地。由此可知，即使苹果长到月球那么高，照样会落地。那么，月球为何没有落地呢？
（3）苹果树上的苹果相对地球静止，在重力的作用下，因此会落到地面；若月球相对于地球静止，月球也将像苹果一样的落回地面。月球上的苹果若具有月球一样的运动速度，它也将像月球一样不落回地面。能否假设月球和苹果受到同一性质的力呢？
请学生阅读课本第44页第三段到第五段。
牛顿在这假设基础上，设计了著名的“月—地”实验，证明了月球和苹果受到同一性质的力。
（3）由此可推知重力、行星对其卫星的引力、太阳对行星的引力可能同一性质的力。
（4）既然一切天体之间有引力，地球与物体之间有引力。那么，是否所有物体之间都存在相互吸引的力呢？那么，这个力又是多大呢？
（5）最后，牛顿在前人研究的基础上，经过了许多年的思考和严密的数学推导以后，才正式提出了万有引力定律。
[投影显示]
一、万有引力定律的内容：
1. 宇宙间任意两个有质量的物体都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比。
2.式中质量的单位用千克，距离的单位用米，力的单位用牛顿；G= N·m2/kg2 ，叫万有力恒量，它在数值上等于两质量各为1Kg的物体相距1米时的万有引力的大小。[来源:学科网]
3.适用条件是：两个质点间的相互作用，可以看作质点的两个物体间的相互作用。若是两个均匀的球体,应是两球心间距.
二、引力恒量的测定
牛顿发现了万有引力定律，却没有给出引力恒量的数值。由于一般物体间的引力非常小，用实验测定极其困难。直到一百多年之后，才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。通常情况下取G=6.67×10—11 N·m2/kg2
讨论与交流：
(1)万有引力定律指出，任何物体间都存在引力，为什么当我们两个人靠近时并没有吸引到一起？请估算你和同桌之间的引力多大？
引导他们这是估算，他和同桌的质量都是60kg,相距0.5m。学生算出后，问这个力到底有多大呢？一粒芝麻的质量大约是0.004kg,其重力约为4×10—5N，大约是你和和同桌间引力的40多倍。
(2)如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么变化？对你的生活将产生什么影响？
简略介绍发现万有引力定律的重要意义:揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动的遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。引导学生思考以下问题：
（1）谁都见过苹果；落地，但为何只有牛顿能从中悟出其中的道理呢？
（2）胡克、哈雷对重力的认识已相当接近万有引力的表述，但他们为何没能提出万有引力定律呢？
（原因：他们没有想到天体间的作用力与地面物体所受的力是同一性质的力；缺乏必要的数学知识。）
（3）科学不仅需要一定的专业知识，还需要一定的想象力，由牛顿在发现万有引力定律时所表现出来的想象力，你又受到哪些启发呢？

阅读课文,并从课文中找出相应的答案.
1.地心说—日心说—圆周运动—与事实矛盾—椭圆运动—开普勒对行星运动的描述
2.“地心说”认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳\,月亮以及其他行星都绕地球运动;“日心说”认为太阳是宇宙的中心,地球\,月亮以及其他行星都在绕太阳运动.

1.“地心说”占领统治地位时间较长的原因是由于它比较符合人们的日常经验,如:太阳从东边升起,从西边落下;同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点.
2.由于“日心说”最终战胜了“地心说”,虽然“地心说”符合人们的经验,但它还是错误的.进而说明“眼见为实”的说法并非绝对正确.例如:我们乘车时观察到树木在向后运动,而事实上并没有动(相对于地面).[来源:学。科。网Z。X。X。K]
3.“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明,也就是说,“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如:若地球不动,昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么,每天的情况就应是相同的,而事实上,每天白天的长短不同,冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况:白昼是地球自转形成的,而四季是地球绕太阳公转形成的.
4.从目前科研结果和我们所掌握的知识来看,“日心说”也并不是绝对正确的,因为太阳只是太阳系的一个中心天体,而太阳系只是宇宙中众多星系之一,所以太阳并不是宇宙的中心,也不是静止不动的.“日心说”只是与“地心说”相比更准确一些罢了.

学生练习三分钟

答案：CD
[来源:Zxxk.Com]
[来源:学*科*网]

学生会提出一些说法，如引力等

[来源:学|科|网Z|X|X|K]

学生回答[来源:学。科。网Z。X。X。K]

学生阅读课本

[来源:学+科+网Z+X+X+K]

牛 顿

卡文迪许测定引力常量的扭秤实验原理图

小　　结
让学生总结，然后通过投影显示出这节课的教学目标

作业
课本中本节课后练习第1、3题
板书
第一节 万有引力定律
一、天体究竟做怎样的运动
二、开普勒三大定律
三、万有引力定律