2019-2020年高中物理 3.2《萬有引力定律的應(yīng)用》教案 粵教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 3.2《萬有引力定律的應(yīng)用》教案 粵教版必修2 教學(xué)目標(biāo)： 一、知識目標(biāo) 1、會利用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。 2、理解并能夠計算衛(wèi)星的環(huán)繞速度。 3、知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義。 二、情感、態(tài)度與價值觀： 1、 了解萬有引力定律在探索宇宙奧秘中的重要作用，感受科學(xué)定律的巨大魅力。 2、 體會科學(xué)探索中，理論和實踐的關(guān)系。 3、 體驗自然科學(xué)中的人文精神。 三、能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生對萬有引力定律的理解和利用有限的已知條件進(jìn)行近似計算的能力。 四、教學(xué)重點(diǎn)： 1、利用萬有引力定律計算天體質(zhì)量的思路和方法 2、發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的科學(xué)案例 3、計算環(huán)繞速度的方法和意義 4、第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義 5、黃金代換和π2＝g兩個重要近似 五、教學(xué)難點(diǎn)： 1、天體質(zhì)量計算 2、環(huán)繞速度計算和理解 教學(xué)方法： 自主討論思考、推導(dǎo)、引導(dǎo)分析 課時安排：1課時 教學(xué)步驟： 一、導(dǎo)入新課 牛頓通過對前人研究結(jié)果的總結(jié)和假設(shè)、推理、類比、歸納，提出了萬有引力定律 在一百多年后，由英國科學(xué)家卡文迪許精確測定了萬有引力常數(shù)G，從那時候起，萬有引力才表現(xiàn)出巨大的威力。尤其在天體物理學(xué)計算、天文觀測、衛(wèi)星發(fā)射和回收等天文活動中，萬有引力定律可稱為最有力的工具。 二、新課教學(xué) 投影月球繞地轉(zhuǎn)動的動畫演示， 提出問題：若月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動，其周期為T，已知月球到地心距離為r，如何通過這些條件，應(yīng)用萬有引力定律計算地球質(zhì)量？（要求學(xué)生以討論小組為單位就此問題展開6分鐘討論，討論出結(jié)果后，提供計算基本思路、計算過程和結(jié)果、并總結(jié)萬有引力定律計算天體質(zhì)量的方法，教師在教室巡回，找出兩個結(jié)果比較完整，討論思路清晰但計算過程略有不同的組，要求其對所討論的問題進(jìn)行回答。） 投影：勻速圓周運(yùn)動，周期T、月球到地心距離r，求：地球質(zhì)量M 教師總結(jié)兩組的討論過程和結(jié)果，比較后，對所討論的問題得出一個更加完善的答案。板書演示，重現(xiàn)這一完整過程，并對問題的答案做出總結(jié)。要求各小組將這個結(jié)果和自己小組的結(jié)果進(jìn)行兩分鐘比較討論。（總用時約6分鐘） 提出問題：利用這種方法，是否可以計算不帶衛(wèi)星的天體的質(zhì)量？為什么？ 學(xué)生回答，教師總結(jié)。 講解例題（課本練習(xí)1）：已知地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的周期為365天，地球到太陽的距離為1.51011m，取G＝6.6710－11Nm2/km，求太陽的質(zhì)量。 提問學(xué)生，將學(xué)生的思路地月系擴(kuò)展到太陽系。提問學(xué)生太陽系目前觀測到有多少顆行星？他們分別是哪些呢？ 學(xué)生回答后，投影出太陽系九大行星運(yùn)行圖，并展示部分行星的照片。 提出：引入美國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的可能的太陽系的第十顆行星，及海王星和冥王星發(fā)現(xiàn)的故事，要求學(xué)生就這些案例，聯(lián)系認(rèn)識宇宙范圍越大，所需探索時間越長這個事實，經(jīng)過三分鐘討論，談?wù)勛陨慝@得什么啟示。并鼓勵學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解更多的關(guān)于行星的知識，激發(fā)學(xué)生對這一問題的興趣，鼓勵學(xué)生利用已有條件，探索宇宙的奧秘。 將課堂引回地月系，從地月系的環(huán)繞關(guān)系，引入地球衛(wèi)星。提問有關(guān)衛(wèi)星的一些問題。 例如：衛(wèi)星發(fā)射速度、衛(wèi)星軌道形狀、衛(wèi)星運(yùn)行速度等等。 講述衛(wèi)星的理論模型在牛頓年代已經(jīng)出現(xiàn)，并演示這一模型。讓學(xué)生接受環(huán)繞速度的概念。通過萬有引力定律和向心力公式聯(lián)系，解出地球附近的環(huán)繞速度的值，板書這一題設(shè)和計算推理過程。 提出問題：如果發(fā)射速度大于環(huán)繞速度會有什么結(jié)果？提醒學(xué)生結(jié)合衛(wèi)星的橢圓形軌道，作出討論猜想，學(xué)生討論出結(jié)果之后，提供不同情況下的衛(wèi)星運(yùn)行演示。 引入大于環(huán)繞速度的兩個特殊發(fā)射速度：第二宇宙速度、第三宇宙速度。再用演示和計算結(jié)合的方法引導(dǎo)學(xué)生得到環(huán)繞速度是衛(wèi)星運(yùn)行的最大速度，也是最小發(fā)射速度這一結(jié)論。教師總結(jié)指出這里學(xué)生常常出現(xiàn)的錯誤，并加以強(qiáng)調(diào)。 提供地球上不同緯度地區(qū)單位質(zhì)量物體所受重力的值（相當(dāng)于提供重力加速度），和地球表面單位質(zhì)量物體所受地球的萬有引力的值，要求學(xué)生作出比較，討論，學(xué)生可以得到兩者近似相等的結(jié)論，提出黃金代換：地面附近mg=GMm/R2,即gR2=GM這一結(jié)論。并將另一個常用重要近似π2＝g講述給學(xué)生。因為它們在數(shù)值上幾乎相等。 例題（課本練習(xí)3）如果近似地認(rèn)為地球?qū)Φ孛嫖矬w地引力等于其重力mg，你能否據(jù)此推出環(huán)繞速度？提問后，再講解。 三、小結(jié)：本節(jié)課的重點(diǎn)問題： 1、利用萬有引力定律計算天體質(zhì)量的思路和方法 2、了解發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的科學(xué)案例 3、計算環(huán)繞速度的方法和意義 4、知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義 5、黃金代換和π2＝g兩個重要近似 課后作業(yè)：練習(xí)1、3兩道題。 教學(xué)總結(jié) 本節(jié)課主要通過萬有引力定律在三個方面的重要應(yīng)用，讓學(xué)生看到理論和實際之間的重要聯(lián)系，體會理論與實踐的關(guān)系。一方面培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和人文精神，另一方面培養(yǎng)學(xué)生對天體物理學(xué)的興趣。 教學(xué)資料參考： （1）美國天文學(xué)家在2004年3月15日宣布，在距地球130億千米的地方新觀測到一個繞太陽運(yùn)行的紅色天體，并命名為賽德娜。目前尚未確定它是太陽系的一顆行星，一旦確認(rèn)它的行星身份，它就將稱為太陽系的第十大行星。 （2）不同緯度地區(qū)的重力加速度值參考： 北極9.832m/s2、北京9.801m/s2、長沙9.791m/s2、赤道9.780m/s2