《《6.4万有引力理论的成就》教学设计.docVIP

《万有引力理论的成就》教学设计 江门市棠下中学　陈克 　　背景分析：学生们已经学习了由牛顿发现的万有引力定律，也清楚了由卡文迪许测量出来的引力常量。学生们也有地理基础，明白地球有公转和自转，地球公转周期大约是一年，自转周期大约是一天。 　　【教学目标】 　　（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．通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。 　　2．了解天体中的知识。 　　（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。 　　【教学重点】 　　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。 　　【教学难点】 　　根据已有条件求中心天体的质量。 　　教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 　　【教学工具】 　　课件、计算机、地球仪、投影仪等多媒体教学设备。 　　【教学过程】 　　一、引入新课 　　教师活动：上节我们学习了万有引力定律的有关知识，现在请同学们回忆一下，万有引力定律的内容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的测定是谁完成的？ 　　学生活动：思考并回答上述问题： 　　内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。 　　公式：F=G． 　　公式中的G是引力常量，它在大小上等于质量为1 kg的两个物体相距1 m时所产生的引力大小，经测定其值为6．67×10—11 N·m2/kg2。G的测定是由卡文迪许完成的。 　　教师活动：（播音部分）牛顿（1643—1727）是英国著名的物理学家、数学家和天文学家，是十七世纪最伟大的科学巨匠。牛顿一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学和天文学等领域。牛顿在物理学上最主要的成就，是创立了经典力学的基本体系，对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出了“流数法”，建立了二项式定理，创立了微积分。在天文学方面，牛顿发现了万有引力定律，创制了反射望远镜，并且用它初步观察到了行星运动的规律。 　　上面用了两个字“发现”，不是发明！正如幼儿园有一个小朋友造句：我爸爸发现了我的妈妈，然后发明了我。 　　万有引力发现后，再经过了一百多年，才确定引力常量。卡文迪许扭秤的主要部分是一个轻而坚固的T型架，倒挂在一根金属丝的下端。T形架水平部分的两端各装一个质量是m的小球，T形架的竖直部分装一面小平面镜M，它能把射来的光线反射到刻度尺上，这样就能比较精确地测量金属丝的扭转。他测定了引力常量。这也提供了我们测量微小物体质量的方法。古代，曹操的儿子曹冲利用浮力称出了大象的质量。那我们现在有没有可能利用已知的知识来称地球呢？ 　　二、进行新课 　　（一）“科学真实迷人” 　　教师活动：引导学生阅读教材“科学真实迷人”部分的内容，思考问题［投影出示］： 　　1．推导出地球质量的表达式，说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？ 　　2．设地面附近的重力加速度g=9．8m/s2，地球半径R =6．4×106m，引力常量G=6．67×10-11 Nm2/kg2，试估算地球的质量。 　　学生活动：阅读课文，推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算。 　　教师活动：由于地球自转非常慢，一天只转了一圈，所以对应的自转偏向力很小。在这里，我们忽略不计。投影学生的推导、计算过程，一起点评。 　　kg 　　重力加速度与高度的变化：若物体静止在距离地面高为h的高空 　　（二）计算天体的质量 　　教师活动：（课件展示太阳系里面的星体的美丽图片） 　　引导学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容，同时考虑下列问题［投影出示］： 　　1．应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么？ 　　2．求解天体质量的方程依据是什么？ 　　学生活动：学生阅读课文第一部分，从课文中找出相应的答案。 　　1．求解天体质量的基本思路是：根据环绕天体的运动情况，求出其向心加速度，然后根据万有引力充当向心力，进而列方程求解． 　　2．从前面的学习知道，天体之间存在着相互作用的万有引力，而行星（或卫星）都在绕恒星（或行星）做近似圆周的运动，而物体做圆周运动时合力充当向心力，故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力，这也是求解中心天体质量时列