高中物理第一册《第六章-万有引力定律》教材分析与教学建.docVIP

高中物理第一册《第六章?万有引力定律》教材分析与教学建议

南京师范大学附属扬子中学史献计

一．综述：

1．本章的根本教学目标

本章的核心内容是研究万有引力定律的发现、开展过程及其应用．从知识掌握和能力要求两个角度来讲，本章的根本教学目标表达在：

1.1要了解地心说与日心说，知道关于行星运动规律的开普勒定律为万有引力定律发现奠定了根底．

1.2要了解万有引力定律发现的思路和开展过程，要能理解万有引力定律的领导方法及其指导思想，掌握万有引力定律的物体内涵，理解引力常量的意义，了解其测量原理和实验装置．

1.3要了解万有引力定律在天文学上的应用，会进行相关计算；了解并掌握有关人造卫星的知识，知道三个宇宙速度的含义，掌握推导第一宇宙速度的方法并能进行相关计算．

2．本章单元结构体系及其重点

行星的运动

地心说、日心说

行星运动的开普勒定律

万有引力定律

万有引力定律发现、发现过程

万有引力定律推导过程〔推导与意义〕

万有引力意义常量的测定

万有引力定律的应用

万有引力定律在天文学的的应用人造卫星宇宙速度

2.1重要概念：地心说、日心说、万有引力、引力常量、宇宙速度．

2.2重要规律：开普勒定律、万有引力定律．

2.3重要实验：引力常量的测定．

2.4重要应用：万有引力定律在天文学上的应用、万有引力定律应用于人造卫星的计算．

3．本章的难点：

3.1关于万有引力定律的发现、开展的思路和过程的理解，万有引力定律的推导．

3.2万有引力定律应用．

二．分节教学目标要求概述

1.行星的运动

1.1教学要求：了解地心说和日心说两种不同的观点；知道开普勒对行星运动的描述．

1.2备课指导：

1.2.1“地心说”和“日心说”的开展过程

在浩瀚的宇宙中，存在着无数大小不一、形态各异的星球，而这些天体是如何运动的呢？在古代，人类最初通过直接的感性认识，建立了“地心说”的观点，认为地球是静止不动的，而太阳和月亮绕地球转动．因为“地心说”比拟符合人们的日常经验，太阳总是从东边升起，从西边落下，好似太阳绕地球转动．正好，“地心说”的观点也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法，所以“地心说”统治了人们很长时间．但是随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多．如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了．

随着世界航海事业的开展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确．再加上第谷等科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答．当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体，哥白尼就开始推测是不是地球每天围绕自己的轴线旋转一周呢？他假设地球并不是宇宙的中心，它与其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动，这就是“日心说”的模型．用“日心说”能较好地和观测的数据相符合，但它的思想几乎在一个世纪中被忽略，很晚才被人们接受．原因有：(1)“日心说”只是一个假设．利用这个“假设”，行星运动的计算比“地心说”容易得多．但著作中有很不精确的数据．根据这些数据得出的结果不能很好地跟行星位置的观测结果相符合．(2)当时的欧洲的统治者还是教会，把哥白尼的学说称为“异端学说”，因为它不符合教会的利益．致使这个正确的观点被推迟一个世纪才被人们所接受．

德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，但结果总是与第谷的观测数据有8＇的角度误差．当时公认的第谷的观测误差不超过2＇．开普勒想，很可能不是匀速圆周运动．在这个大胆思路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后否认了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白尼的“日心说”是正确的．并总结为行星运动三定律．

科学工作者的这种对问题的一丝不苟、孜孜以求的精神是素质教育德育素材在具体教学过程中予以渗透．培养学生脚踏实地，认认真真科学态度，使学生在学过程中形成不放过一点疑问，要有热爱科学、探索真理的热情及坚强的品质．

1.2.2开普勒行星运动规律

FF行星

F

F

行星

太阳

(1)开普勒第一定律

行星运动的轨道不是正圆，行星与太阳的距离一直在变．有时远离太阳，有时靠近太阳．它的速度的大小、方向时刻在改变．示意右图所示．所有的行星围绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，这就是开普勒第一定律．

F行星

F

行星

太阳

F

对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积．根据开普勒第二定律可得，