1、6.4万有引力理论的成就学校：新疆生产建设兵团第八师143团第一中学 教师：脱军一、教学三维目标：（一）知识与技能1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2、会用万有引力定律计算天体的质量。3、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。（二）过程与方法1、培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法。2、培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法。3、培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。（三）情感、态度与价值观体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点。二 、教学重点、难点
2、 重点：1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。2、会用已知条件求中心天体的质量。难点：根据已有条件求中心天体的质量。三、教材与学情分析教材分析：在前面三节，通过追寻科学的足迹，从行星的运动规律的认识到最终推导出了万有引力的表达式，可以说是在用探寻的眼光去学习，去追寻先人的伟大成就，而这节课，就是让学生在前人的指引下进行推导应用的创新课。可以说这一节课既是知识的传授又是能力、情感的培养课，它不仅能够激励学生学习科学的兴趣,更能激发学生去进一步探索宇宙奥秘的欲望。体现了新课程的理念和要求学情分析：这届高一学生基础较为薄弱，在知识的运用能力上比较欠缺，而万有引力定律的应用又是这节课的重难点
3、，所以在教学中加强了学生的训练，由开始到结束都围绕计算地球质量的不同方法这一主线对学生强化训练，提高其知识的运用能力。四、教学方法：教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。通过数据分析找到地球表面物体万有引力与两个分力重力和物体随地球自转的向心力的大小关系，得到结论向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力，从而推导地球质量的计算表达式。通过月亮、人造卫星围绕地球圆周运动求地球质量，强化训练，最后归纳总结建立模型中心天体质量的计算。五、教学过程（一）、新课引入复习引入：复习万有引力定律的内容、公式、条件情景引入：阿基米德曾经说过一句名言。“给我一个支点，我可以撬动地球。”天平是
4、根据杠杆原理测量物体质量的仪器，那么，我们是否可以用天平测量地球的质量？答案是否定的，那我们又是怎么知道巨大的？这节课就来学习怎样测量地球的质量。（二）新课教学1、称量地球质量阅读课本“科学真是迷人”思考问题：卡文迪许被称为能称出地球质量的人，地球的质量怎样称量?当时已知：地球的半径R，地球表面重力加速度g卡文迪许已测出的引力常量G卡文迪许是如何“称量地球的质量”的呢?能否通过万有引力定律来“称量”? 问题归纳：物体在天体(如地球)表面附近受到的重力近似等于万有引力万有引力分解为两个分力：重力:G=mg 和m随地球自转的向心力Fn:结论：自转向心力远小于重力，万有引力近似等于重力，因此不考虑(
5、忽略)地球自转的影响。即：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。 讲述：科学真是迷人。根据零星的事实，增加一点猜想，竟能赢得那么多的收获！ 马克吐温培养学生的人文素养学生训练：地球的质量到底由多大？例：设地面附近的重力加速度g=9.8m/，地球半径R =6400Km，引力常量，请你根据这些数据估算地球的质量。（学生推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算。）解： 单位换算：R =6400Km=mkg总结计算天体质量的方法：1、物体在天体表面附近受到的重力等于万有引力 黄金代换 g-天体表面的重力加速度R-天体的半径2.计算天体的质量测出了某卫星的公转周期T、轨道半径r能不能由此求出
6、地球的质量M？计算天体质量的思路方法：将天体的运动近似看成匀速圆周运动，其所需的向心力都来自于万有引力，然后结合向心力公式，根据题中所给的出的条件，选择适当的形式进行分析和求解。复习向心力公式 F引=Fn. 地球质量：计算天体质量的两种方法行星（或卫星）做匀速圆周运动所需的万有引力提供向心力学生推导公式3.发现未知天体同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容，考虑以下问题：1、笔尖下发现的行星是哪一颗行星？2、人们用类似的方法又发现了哪颗星？背景：1781年由英国物理学家威廉赫歇尔发现了天王星，但人们观测到的天王星的运行轨迹与万有引力定律推测的结果有一些误差 海王星的轨道由英国的剑桥大学的学生
7、亚当斯和法国年轻的天文爱好者勒维耶各自独立计算出来。1846年9月23日晚，由德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星,人们称其为“笔尖下发现的行星” 。 海王星发现之后，人们发现它的轨道也与理论计算的不一致于是几位学者用亚当斯和勒维列的方法预言另一颗新星的存在。在预言提出之后，1930年3月14日，汤博发现了这颗新星冥王星。（带领学生了解冥王星为什么会被“降级”？ ）诺贝尔物理学奖获得者-物理学家冯劳厄说： “没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国 ”（三）课堂小结两种基本方法1、地球表面，不考
8、虑（忽略）地球自转的影响，物体的重力近似等于重力 2、建立模型求中心天体质量：万有引力提供向心力中心天体质量 明确各个物理量，帮助学生正确理解易混的物理量（四）课堂练习1已知以下哪组数据，可以计算出地球的质量M（ ABCD ）A. 地球半径R和地球表面的重力加速度gB. 卫星绕地球运动的轨道半径r和周期TC. 卫星绕地球运动的轨道半径r和角速度D. 卫星绕地球运动的线速度V和周期T2. 已知引力常量G、月球中心到地球中心的距离r和月球绕地球运行的周期T。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有（ BD ）A.月球的质量 B.地球的质量C.地球的半径 D.月球绕地球运行速度的大小（五）板书设计：
9、6.4 万有引力理论的成就 一、科学真是迷人二、计算天体的质量三、发现未知天体六、教学反思 本节课的重点是利用万有引力定律和圆周运动的规律来计算太阳的质量,由此迁移发散到各种中心天体质量的计算方法上。突破方法：两种思路模型的建立，类比到一星一绕的所有模型，启发学生利用先逐一对照再深刻体会的过程来掌握本节知识。 在教学设计过程中突破的问题：多次“称量”地球质量的探究过程中，通过知识迁移，引出行星（卫星）绕中心天体匀速圆周运动，应用万有引力提供向心力计算，建模，使学生理解只能称量中心天体质量在教学设计和实施的过程中，存在的问题：1、在 “称量”地球质量的探究过程中，前提条件是忽略地球自转的影响，原因是向心力很小，定性分析，会给学生留下模糊的印象。2、在设计发现未知天体这一板块内容上，应给更多的时间让学生讨论，得出结论。在教学实施过程中，学生存在的问题：1、不列原始公式，而是直接把课本上推导出的结果写出来，然后代入数值求解，在此要特别强调列出原始公式，因为这是考试的采分点，也是考察学生对此问题的理解程度。 2、数学计算错误，由此可知学生代数式运算能力不够，所以在此应特别要求学生细致认真计算结果。