物理知识点高中物理第六章第二节太阳与行星间的引力教案新人教版必修2[精品教案]

6.2 太阳与行星间的引力

课时12 课题 教 材 分 析 6.2 太阳与行星间的引力 本节课是人教版必修2第六章第2节，排在第1节行星的运动与第3节万有引力定律两节之间，是为了更突出发现万有引力定律的科学过程．第1节是从运动学角度描述行星运动，本节是从动力学角度研究行星运动．教材在尊重历史事实的前提下，通过逻辑思维进行推导，让学生在自己现有的知识基础上，通过历史的背景，经历一次“发现”万有引力的过程，因此体验物理学研究问题的方法就成为主要的教学目标． 本节课主要推导了行星与太阳之间的引力表达式，让学生体会牛顿在前人工作的基础上，凭借他超凡的数学能力证明万有引力的一般规律的思路与方法． 这节课的主要思路是：由圆周运动和开普勒运动定律的知识，得出行星和太阳之间的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也应与太阳的质量成正比． 学 情 分 析 学生已经学习了牛顿运动定律、圆周运动的向心力和行星的运动规律，学生有了一定的知识基础，所以学生已完全具备推导行星与太阳之间的引力表达式的能力，但学生在对太阳对行星的引力与行星对太阳的引力，进行对比和思维转换时，会有一定的难度，教师要在这点上做好引导． 学 习 目 标 知识与技能 1．理解太阳与行星间存在引力； 2．能根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表达式． 过程与方法 通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性． 情感态度与价值观 感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘． 教学 重点 难点 1．太阳与行星间的引力的推导思路和过程； 2．太阳对行星的引力与行星对太阳引力进行对比时的思维转换． 教学过程 一、复习引入 1．自主回顾

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师：请用2分钟的时间写出下列问题的答案： 1．向心力的公式：F＝ （请用v表示）＝ （请用?表示）＝ （请用T表示）． 2．开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在椭圆的一个 上． 3．开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过 的面积． 4．开普勒第三定律：所有行星轨道半长轴的 次方跟它公转周期的 次方的比值a3都 ．即：2?k，k是一个对所有行星都 的常量． T生：学生独立完成自主回顾的4个小题． 师：检查学生做的情况，然后展示答案： v2?2?? 2．椭圆 焦点 3．相等 4．三 二 相等 21．m m?r m??rr?T?师：对学生出现的问题进行指正． 师：上节课我们学习了行星运动的规律，行星为什么做这样的运动，是什么原因使行星绕太阳运动？本节课我们来探究行星绕太阳运动的原因． 2．自主预习 师：请用3分钟的时间，阅读课本第36页和37页的第1至第3自然段，并写出下列问题的答案： 1．哪些科学家对行星绕太阳运动的原因提出过观点？ 2．牛顿利用他的运动定律把行星的 与太阳对它的 联系起来了．牛顿还认为，这种引力存在于 物体之间，从而阐述了普遍意义下的万有引力定律． 生：学生独立完成自主预习中的2个小题． 师：检查学生做的情况，然后展示答案： 1．伽利略 开普勒 笛卡儿 胡克 哈雷 牛顿 2．向心加速度 引力 所有 师：对学生出现的问题进行指正． 师：开普勒在1609和1619年发表了行星运动的三个定律，解决了描述行星运动的问题，行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳，这一节和下一节课，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． 二、合作探究 1．太阳对行星的引力 师：请同学们用5分钟独立解决问题1，然后用3分钟组内讨论纠正． 问题1：设行星的质量为m，行星到太阳的距离为r，行星绕太阳运动的周期为T． ⑴行星绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力为F＝ （请用m、T、r表示） ⑵根据开普勒第三定律，行星的T、r关系式为 （请用T、r、k表示） ⑶请消去⑴⑵两式中的T，可得T＝ （请用m、k、r表示）．请在下面写出推导过程． ⑷由⑶式可知F与2mm成 比（填“正”或“反”），即 ． Fr2r2

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⑸由⑷可知，太阳对不同行星的引力，与行星的 成正比，与 成反比． 师：请1组用实物投影展示你们的成果． 生：1组展示成果． r3?2??⑴m??r ⑵2?k T?T?r3⑶解：由2?k得 T1k?① T2r32?2??F?m将上式代入??r得 ?T?1km?2??F?m??r?4?2mr2?4?2mr3?4?2k2 Trr?T?⑷正 ? ⑸质量 行星和太阳间距离的二次方 师：请2组对1组的成果进行点评． 生：2组进行点评． 师：进行点拨、评价． 2．行星对太阳的引力 师：请2分钟阅读课本第38页“行星对太阳的引力”，并独立解决问题2． 问题2：太阳与行星间的引力是相互的，所以行星对太阳的引力与 成正比，与 成反比，即F' 师：请说出你的答案． 生：说答案。 太阳的质量 行星和太阳距离的二次方 师：你有什么疑问吗？ 生：提出疑问． 师：对学生的疑问进行点拨． 师：在这一问题中，利用了什么方法？ 生：利用了对比法． 师：太阳对行星的引力F与行星对太阳的引力F'存在什么关系？你的依据是什么？ 生：二者的大小相等，方向相反，作用在同一直线上．我的依据是牛顿第三定律． 师：太阳对行星的引力，施力物体是太阳，受力物体是行星；而行星对太阳的引力，施力物体和受力物体正好相反．我们可以通过思维转换，将太阳与行星的位置互换，从而可以得到行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与太阳和行星间距离的二次方成反比． 3．太阳与行星间的引力

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22M． r2师：请3分钟阅读课本第38页“太阳与行星间的引力”，并独立解决问题3． 问题3：由于F与F'是作用力与反作用力，二者的大小 ．所以太阳与行星间引力的大小与 成正比，与 成反比．即F 师：请说出你的答案． 生：说答案。 相等 行星的质量、太阳的质量 行星和太阳距离的二次方 师：你有什么疑问吗？ 生：提出疑问． 师：对学生的疑问进行点拨． 师：通过这三个问题的探究，我们追寻了伟人的足迹，感受了逻辑思维的力量，科学就是在不断的思考中得到真理． 师：在第1节课中我们学习了开普勒第三定律，所有行星半长轴的三次方与周期的平方的比值都相同，比例系数k为什么都相同呢？请大家合作探究问题4． 师：请用3分钟的时间独立思考，然后用2分钟的时间组内讨论． 问题4：开普勒第三定律可知，不同行星绕太阳运动时，半径的三次方与周期的平方的比值都相同，即Mm，写成等式F＝ ． r2r3?k．式中的k值与什么物理量有关？请推导出其表达式． T2师：请3组用实物投影展示你们的成果． 生：3组展示成果． Mm?2??F?GF?mr解：由得 ??和r2?T?2r3GM? T24?2即k?GM 4?2所以所有行星轨道半长轴的三次方与周期的平方的比值，只由太阳的质量决定． 师：请4组对2组的成果进行点评． 生：4组进行点评． 师：进行点拨、评价． 师：开普勒的三定律不但适用于行星的运动，也适用于其它天体绕中心天体的运动，所以比值k都由中心天体的质量决定． 当堂检测 1．行星之所以绕太阳运动，是因为 ( C ) A．行星运动时的惯性作用 B．太阳是宇宙的控制中心，所以星体都绕太阳旋转

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