优秀教案系列
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第3节万有引力理论的成就
教学分析
教学分析
教学目标
1.掌握综合运用万有引力定律和圆周运动知识分析具体问题的方法,培养学生根据事件之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法。理解行星、卫星做圆周运动的向心力是由万有引力提供的,运用万有引力定律计算天体质量,体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。
2.通过“发现未知天体”“成功预测彗星的回归”的学习的过程,使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,通过了解我国天文观测技术的发展,激发学习的兴趣,养成热爱科学的情感。
3.通过了解万有引力定律在天文学上的应用,体会科学定律在人类探索未知世界的作用。
4.培养学生归纳总结建立模型的能力与方法,体会物理学规律的简洁性和普适性,领略物理学的优美。
教学重难点
重点:
1.利用万有引力定律计算中心天体的质量。
2.通过数据分析、类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。
难点:运用万有引力定律和圆周运动知识分析天体运动,推导天体的线速度、角速度、周期及向心加速度与轨道半径的关系。
教学方法
教师启发引导与小组合作探究相结合、讲授法、讨论法
课时安排
1课时
教学准备
多媒体辅助教学设备、学案等
教学
教学设计
教学环节
教学过程
设计意图
评价维度
一、课前
准备
[复习回顾]1.万有引力定律的内容、表达式。
2.重力与万有引力的关系并完成相关练习。
复习万有引力定律的内
给予学生充分的选择机会和自主发展的空
续表
教学环节
教学过程
设计意图
评价维度
一、课前
准备
[课前练习]
练习1:(多选)下列说法正确的是()
A.万有引力定律F=Gm1
B.据F=Gm1m2r2,当r→0时,物体m1、
C.把质量为m的小球放在质量为M、半径为R的大球球心处,则大球与小球间万有引力F=GMm
D.两个质量分布均匀的分离的球体之间的相互作用力也可以用F=Gm1m2
练习2:(多选)对于太阳与行星间的引力表达式F=GMmR2,下列说法正确的是(
A.公式中的G为比例系数,与太阳、行星均无关
B.M、m彼此受到的引力总是大小相等
C.M、m彼此受到的引力是一对平衡力,合力等于0,M和m都处于平衡状态
D.M、m彼此受到的引力是一对作用力与反作用力
练习3:要使两物体间的万有引力减小到原来的14,下列做法不可行的是(
A.使两物体的质量各减小一半,距离不变
B.使其中一个物体的质量减小到原来的14
C.使两物体间的距离增大到原来的2倍,质量不变
D.两物体的质量和距离都减小到原来的1
答案:1.AD2.ABD3.D
容、表达式以及应用万有引力定律的注意事项。
间,使学生通过主动的、创新的学习活动,实现自主精神的充分发挥。
二、课堂
引入
[情境引入]在初中,我们已经知道物体的质量可以用天平来测量,生活中物体的质量常用电子秤或台秤来称量。
阿基米德曾说过:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。”
[提出问题]我们每个人都生活在地球上,你知道地球有多重吗?如何称量地球的质量呢?那么如果给你一个足够长的杠杆或足够大的天平你是否就可以称量地球的质量了呢?英国科学家卡文迪什就找到了这样的“一杆秤”,成为第一个测量出地球质量的人,你知道他是如何“称出”地球质量的吗?
[学生回答]利用的就是伟大的万有引力定律。
下面我们就来看看卡文迪什是如何在实验室“称量”地球质量的。
[教师总结]板书呈现课题,配合课件使用,引导学生进入本课的学习过程,明确本课的教学目标。
通过称量地球质量这一问题引入新课可以吸引学生并激发学生的学习兴趣。
对由简单到复杂的物理问题进行分析和推理,获得结论并作出解释,顺利解决物理问题,深入探究问题。
续表
教学环节
教学过程
设计意图
评价维度
三、新课
教学(一)
“称量”
地球的
质量
(一)“称量”地球的质量
[提出问题1]为什么说卡文迪什是“能称出地球质量”的人?
卡文迪什测出了引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2后,称自己的实验是“称量”地球的质量,若要称量出地球的质量,我们应该选择哪个物体研究?忽略哪些次要因素?运用哪些物理规律?
[师生互动1]引导学生分析:如图以地球表面物体为研究对象,物体m在纬度为θ的位置,万有引力指向地心,它可分解为两个分力:m随地球自转围绕地轴运动的向心力F向和重力G。
F
纬度为60°代入数据得:F
赤道上:F
所以,在不考虑地球自转的影响(即不需要引力分量提供向心力)