1、 太阳与行星间引力教学设计【教学内容分析】从行星运动规律到万有引力定律的经历过程，是本章的重要内容，是极好的科学探究过程及对学生进行人文教育的教育素材。在行星运动规律与万有引力定律两节内容之间安排本节内容，是为了更突出发现万有引力定律的这个科学过程。如果说上一节内容是从运动学角度描述行星运动的话，那么，本节内容是从动力学角度来研究行星运动的，研究过程是依据已有规律进行的演绎推理过程。本节内容与下一节内容结合起来应该说是一个比较完成的探究过程，从问题的提出、猜想与假设、演绎与推理、结论的得出、检验论证等，是一次很好的探究性学习的过程。【学情分析】从学生已有的知识结构来看，学生在学习万有引力之前，
2、应该对力、质量、速度、加速度、向心力、向心加速度等概念有较好的理解，并且掌握自由落体、抛体和匀速圆周运动的运动学规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。所以在推导太阳与行星运动规律时，教师可以要求学生自主地运用原有已经习得的知识进行推导，并要求说明每一步推理的理论依据是什么，教师仅在难点问题上做适当的点拨。【教学目标】 1知识与技能： （1）知道行星绕太阳运动的原因 （2）能运用开普勒三定律、匀速圆周运动规律和牛顿运动定律推导出太阳与行星间引力的表达式 2过程与方法： （1）在推导引力表达式的过程中领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。 （2）通过建立行星运动的简化模型(椭圆-圆
3、），培养建立物理模型解决实际问题方法。（3）体会“对称”思想在物理研究中的妙用。3情感态度与价值观：（1）通过了解历代科学家们对行星运动问题的研究，体会传承、创新及综合在科研活动中的重要作用。 （2）在研究太阳与行星间引力的过程中提高小组团队探究的效率【教学重难点】教学重点：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，记住推导出的引力公式。教学难点：太阳与行星间的引力公式的推导过程，学生对它的理解会有一定的问题。【教学方法与策略】讲授法、引导学生自己动手推理【教学准备】多媒体教学过程教学步骤教师活动学生活动教学意图复习开普勒行星运动定律同学们，上节课我们学习了行星运动的规律
4、，请大家回忆一下开普勒行星运动定律的主要内容。开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。开普勒第二定律：对于任意一个行星来说，他与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。 开普勒第三定律：所有行星的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。复习巩固，引出问题猜想行星绕太阳运动的原因参考曲线运动相关知识，思考为什么行星不是沿直线运动，而是绕太阳运动？思考，小组讨论后得出：行星受到了指向圆心或焦点的引力提出问题猜想与假设前人对行星运动原因的探索伽利略、开普勒及笛卡尔都提出过自己的解释，胡克和哈雷的观点更进一步，他们认为行星绕太阳运动是由于受到了太阳
5、对它的引力作用，胡克证明了如果行星轨道是圆形的，它所受的引力跟行星到太阳距离的二次方成反比。由于关于运动和力的清晰概念是在他们之后的牛顿建立的，他们无法深入研究。牛顿在总结前人成果的基础上提出：所有物体间都存在相互作用的引力，行星在太阳对其引力作用下做椭圆运动跟随前人的足迹提出探究主题这一节和下一节，我们将追寻牛顿的足迹，重新“发现”万有引力定律。本节课我们主要来探究太阳与行星间引力与那些因素有关聆听，思考简化模型可是，由于受到数学知识的限制我们无法解决椭圆问题，该怎么办？由于行星绕太阳运动的轨道较接近圆，我们可以将行星运动的椭圆轨道近似看成圆轨道，来大致了解牛顿的探索之旅探究知识储备将行星绕
6、太阳的运动简化为匀速圆周运动，我们有哪些规律可用？学生回答后将结论置于投影，为进一步探究提供辅助。1.匀速圆周运动的规律 2. 开普勒行星运动定律（简化）分步探究物理研究首先要确定研究对象，本次探究涉及太阳和行星两个角色，请大家思考，可以分几大部分研究该问题。学生思考，小组讨论，主动发言：可以分一下三部分研究该问题。1.太阳对行星引力 2.行星对太阳的引力 3.太阳与行星间的引力找准突破口是解决问题的关键，那我们应该如何安排1、2两部的探究顺序？ 行星绕太阳做匀速圆周运动，规律明显，易于解决，应该先以行星为研究对象分析，即先探究太阳对行星的引力太阳对行星的引力根据所学知识探讨，太阳对行星的引力
7、与那些因素有关？注意推理的逻辑性。 F的表达式中不该含T，想想为什么 行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力提供：，其中，T比v、r易观测，故选择公式，而力的表达式中不该含有周期，故应消去T又由开普勒第三定律得：两式联立太阳对行星引力自主演绎推理行星对太阳的引力事实上，太阳和行星之间并不是主从关系，而是对等关系，请大家思考如何从上一步结论得到行星对太阳引力的影响因素在上一步探究中，行星是受力天体，可以理解为引力与受力天体的质量成正比，故.行星对太阳的引力 自主演绎推理太阳与行星间的引力太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是什么关系？我们因此可以结合前两步探究得出太阳与行星间引力的表达
8、式吗?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，我们可以得出，太阳与行星间的引力与二者距离的平方成反比，即与太阳质量成正比，又与行星质量成正比，因此可以结合前两步探究得出太阳与行星间引力体会将不易测量的物理量转化为易测量物理量探究结论 我们把探究结论写成等式，即，其中，G是与太阳与行星都无关的常量；引力的方向在太阳与行星的连线上。该结论来自太阳系，但牛顿将它推广到了更大的范围。落实基础知识和技能。作业课后问题与练习强调基本观点，重视思维方法。板书设计太阳与行星间的引力 一、太阳对行星的引力 二、行星对太阳的引力 三、太阳与行星间的引力F总结规律：F，G是比例系数课后反思 本课的
9、三维基本上达到了预定程度，但在教学组织上还有问题。由于是一节探究课，知识含量小，但对学生情感态度价值观以及科学素养的培养很重要。为此，我重在帮学生建立科学的探究方法，并适当的讲授一些物理思想如简化和将不易测量的物理量换成易测量的转化思想。还有就是通过对科学家们的介绍，让学生感受伟人们深邃的洞察力，超前的意识，学习大家的研究风范。因此，我认为本课的这几个重要环节还是得到突出了。但还是有一些教学组织上存在问题，比如板书滞后。又如学生由独立的思考之后没有转向交流合作，时间也只多一分钟。另外，学生提出的观点，应该尝试让学生评价。如太阳对行星的引力，让学生评价此观点，或提出不同观点，而不应该由老师默认学
10、生们都知道。 其次励志教育不够成功，没有煽情，无感染力。应该边介绍，边与学生交流。如讲完勇气来源之后，问学生牛顿的名言是什么：站在巨人肩上。在这种背景下深化学生对牛顿名言的理解。同时起到励志教育的目的。 再就是有些问题可以换成让学生讨论，如：为什么F与T是无关的，然后，再来讲例子。也许有的学生就能够讲得自己更好，更能充分体现学生主体地位。还有就是在得出本节课的重要知识时，没有及时的进行方法教育，如：既然太阳对行星的引力和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，那么它们大小应该是相同的表达式，因此，二者可以合二为一，怎么合？学生讨论得出，没有总结出是类比的方法，少了一次思维的结晶。 然后就是得出了太阳与行星间引力表达式后没有让学生对此进行评价，其实可以让学生评价，加深学生的理解的同时，让学生真正自发地体悟物理的简洁美与深刻。本堂课最大的失误在于估计学生探究能力不够，导致主体知识显得有些薄弱。另外一个就是时间把握不准，没有让学生自行总结本课重点，形成自己的知识网络图。
