教案-全国-2018_高中物理 第六章 万有引力与航天 第二节 太阳与行星的引力教案 新人教版必修2.doc

1第二节太阳与行星间的引力课时：一课时教师：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．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．3．记住行星与太阳间的引力公式F＝Geq\f(Mm,r2).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．体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．教学过程导入新课目前已知太阳系中有8颗大行星(如下图所示)．它们通常被分为两组：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，主要由岩石和金属组成；外层行星体积要大得多，主要由氢、氦、冰等物质组成．哥白尼说：“太阳坐在它的皇位上，管理着围绕着它的一切星球．”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自己的解释．然而，只有牛顿才给出了正确的解释……我们这节课就一起来探究这个问题．一、历史上关于行星运动原因的猜想．知识要点：对于行星运动的动力学原因的解释，人们也进行了长期的探索．科学家们面对实践中发现的问题，进行了大胆的猜想和假设．(1)天体引力的假设：伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致天体做圆周运动．开普勒、吉尔伯特：行星是依靠太阳发出的磁力运行的，这是早期的引力思想．笛卡儿：“旋涡”假设，宇宙空间存在一种不可见的流质“以太”，形成旋涡，带动行星运动．牛顿：“月—地”检验的思想实验，推测地球对月球的引力与地球对物体的重力是同样性质的力．(2)平方反比假设：布里阿德(法)：首次提出了引力大小与距离平方成反比的假设．哈雷、胡克：利用向心力公式和开普勒定律按照圆轨道推出行星与太阳之间的距离平方成反比．牛顿：成功地运用了质点模型，证明了如果太阳与行星之间的引力与距离平方成反比，则行星的轨道是椭圆．并阐述了普遍意义上的万有引力定律．行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式，我们现在怎么办？把它简化为什么运动呢？行星绕太阳做匀速圆周运动需要力吗？为什么？需要的向心力由什么力提供呢？二、前期探究提出问题：学生阅读教材第一、二段，并投影“历史上关于行星运动原因的猜想”，思考下面的问题：1．太阳与行星间有无作用力？是相互吸引还是排斥？若是排斥，行星(如地球)如何运动？若是相互吸引，行星(如地球)如何运动？请你作出大胆的猜想．2．在解释行星绕太阳运动的原因这一问题上，为什么牛顿能够成功，而其他科学家却失败了？你认为牛顿成功的关键是什么？学生活动：阅读课文，分组讨论，从课文中找出相应的答案．学生代表发言．教师活动：听取学生代表的见解，点评、总结．过渡：这一节和下一节，我们将追寻牛顿的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律．提出问题：要找出太阳和行星间的作用力的规律，你认为应从哪些方面去分析？应分几个环节？学生探究，教师作适当引导．三、课堂组织后期探究环节引导学生探究：由牛顿第三定律知，物体作用是相互的，因此，在探究太阳和行星间的作用力时，应选哪些物体作研究对象？（一）太阳对行星的引力以行星为研究对象，探究太阳对行星的引力eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(问题探究))问题1.根据开普勒行星运动第一、第二定律，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meq\f(v2,r)、mω2r，meq\f(4π2,T2)r，我们应选择哪个公式推导出太阳对行星的引力？为什么？问题4.不同行星的公转周期T是不同的，F跟r关系式中不应出现周期T，我们可运用什么知识把T消去？师生交流讨论或大胆猜测．明确：1.既然把椭圆轨道简化为圆轨道，由第二定律：行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，可知：行星做匀速圆周运动．2．猜想：太阳对行星有引力，并且此引力等于行星做圆周运动所需要的向心力．3．选择meq\f(4π2,T2)r，因为在日常生活中，行星绕太阳运动的线速度v、角速度ω不易观测，但周期T比较容易观测出来．4．由开普勒第三定律可知，eq\f(r3,T2)＝k，并且k是由中心天体的质量决定的．因此可对此式变形为T2＝eq\f(r3,k).eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(合作交流))根据对上述问题的探究，让学生分组交流合作，推导出太阳对行星的吸引力的表达式．设行星的质量为m，行星到太阳的距离为r，公转周期为T，根据牛顿第二定律可得太阳对行星的引力为：F＝meq\f(4π2,T2)r①由开普勒第三