万有引力与航天PPT课件3 人教课标版

2010年石家庄市 高中物理“套餐式”系列教研活动项目（之八）
万有引力与航天
（必修二模块 第六章 ）
--- “结构化”教学模式尝试
2010.3.30 / 一中
换一种视角看物理教学
新课程模块化的设置，本身就是对课 程内容结构的重组和调整。比较原来的 教学大纲和现在正在实施的新课程标准， 我们会发现，原来教学注重的是知识点 的掌握，理解，应用。而新课标的内容 是通过什么达到什么要求。这些变化， 就告诉我们，教材上的内容和课例仅是 落实课标的一个载体，我们可以对它们 进行重组，以一种更科学的方式呈现给 学生。
万有引力与航天整章分析
（1）教材结构对比
（2）教材整合
一、沿着历史的足迹前行
重在情感、态度、价值观的培养
人类对太空的不懈追求
远古人们就梦想 飞出地球探索星空 的奥秘。嫦娥奔月 是广为留传的民间 神话，体现了人类 了解自然奥秘的渴 望。
(1)
(2)托勒密的地心宇宙
(3)哥白尼的日心说
16世纪，波兰天文学家哥白尼（14731543）根据天文观测的大量资料，经过 40多年的天文观测和潜心研究，提出 “日心体系”宇宙图景，日心体系学说 的基本论点有：
人类对太空的不懈追求
1957年前苏联第一颗人造卫星上天，震
惊了世界。
• 1970年中国发射了 人造卫星，成为全 世界第五个发射人
造卫星的国家。
人类对太空的不懈追求
1961年4月12日， 前苏联成功地发 射了第一艘"东方 号“载人飞船。 完成了人类第一 次环绕地球的飞 行。 尤里•加加林成为 人类第一位登上太空 的航天员。
框架式结构： 先立钢筋骨架，再填砖头。 要领： 先整体，后部分
万有引力与航天整章分析
（1）教材结构对比
新
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第七章
万有引力与航天
原
第六章
万有引力定律
行星的运动 太阳与行星间的引力 万有引力定律 万有引力理论的成就 宇宙航行
一、行星的运动 二、万有引力定律 三、引力常量的测定 四、万有引力定律在天文学上的应用 五、人造卫星 宇宙速度
图1
r s
图2
2006年8月24日，在布拉格召开的国际天文学联 合会上，天文学家投票“驱逐”了冥王星。 行星和太阳系中的其他天体定义为三类，即行 星、矮行星和“太阳系小天体”。 “行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克 服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能够清除其 轨道附近其他物体的天体。 同样具有足够质量、呈圆球形，但不能清除其 轨道附近其他物体的天体被称为“矮行星”，如 冥王星。 其他围绕太阳运转但不符合上述条件的物体 被统称为“太阳系小天体”。
根据普勒行星运动第三定律和匀速圆周运动公式，可以推导出： 太阳对行星的引力 。 F m （ m为行星质量、r为行星运动半径 ）
r2
那么，行星对太阳的引力有什么规律？
M 根据牛顿第三定律可以分析出：。 F r
2
（M为太阳质量）
太阳与行星间的相互引力有什么规律？
由于以上F和的大小是相等的，所以： F mM 2
①宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕
太阳做匀速圆周运动；
②地球是绕太阳旋转的普通行星，月球是
绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆 周运动，同时还跟地球一起绕太阳运动；
③天穹不转动，因为地球每天自西向东自
转一周，造成天体每天东升西落的现象；
④与日地距离相比，恒星离地球都十分遥
远，比日地间的距离大得多.
(5)开普勒的椭圆轨道
人类对太空的不懈追求
1999年11月我
国发射了“神 舟”1号飞船。
2003年10月我
国首次发射了 “神舟”5号载 人飞船。
满天星斗循环往复、东起西落，是什么力量使目月星 辰有着这样的运动规律？ 通过这些，我们将了解天体的运动。
航天器和空间应用系统
二、重点知识学习
开普勒行星运动定律为万有引力规律的发现做出了什么贡献？
结构化策略是一种有 高度组织和学习目标的学 习策略，学生在学习过程 和学习目标上都有明确的 结构。
Байду номын сангаас
第一步：将关键性概念、规律、 知识要点和基本原理等抽取出来， 形成一个有内在联系的骨架性的基 本结构，以此作为学习导向系统。 第二步：通过对重要的部分知 识的学习，加深理解概念及规律间 的内在联系。 第三步：通过不同层次梯度的 练习加以巩固提升。
6
经典力学的局限性
六、行星、恒星、星系和宇宙
●新教材大体继承了原教材的知识线索，在关于“万有引力与航天” 方面的知识要求没有大的变化。 ●新教材在“行星的运动”与“万有引力定律”之间增加一节课文 “太阳与行星间的引力”，旨在放缓万有引力定律发现历程的展现，为学 生学习万有引力定律的发现奠定更充分的知识基础； ●“经典力学的局限性”是共同必修模块的最后一节课，在“万有引力 理论的成就”后面，用“经典力学的局限性”来作为必修教材力学的结尾， 是对学生所学经典力学的一次总结。
r
星体间相互引力规律适用于地球上的物体吗？
牛顿进行了月－地检验：说明天上和地上的物体都遵从以下相同的规律： mM ，这就是万有引力定律。公式中的G为引力常量。 F＝G
第一定律：行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个 焦点上。 第一定律给出了行星轨道的形状，告诉我们行星有时离太阳近， 有时远。地球就是在冬至附近离太阳近些，夏至附近远些。 第二定律：行星的矢径单位时间扫过的面积是常数。这条定律告诉 我们行星在它的椭圆轨道上是如何运动的。为了要在相同的时 间内扫过相同的面积，行星在近日点附近比远日点附近运动得 要快些（图1）。 第二定律的数学表达式： 常数，式中为从太阳中心 v r sin 引向行星的矢径的长度，为行星速度方向与行星矢径之间的夹 角（图2）。 第三定律：行星轨道半长轴的立方和周期的平方之比对所有的行星 都相同。如果用a、T表示半长轴和周期，这条定律的数学表达 θ 式就是a3/ T2 = k 。对所有的行星都相同。 υ 第三定律告诉我们行星的距离越远则周期越长，也就是运动得 越慢。这和一个旋转着的圆盘完全不同，圆盘上各点离中心无 论多远都有相同的旋转周期，有同样的角速度和不同的线速度， 离开中心越远，线速度越大。按照第三定律，行星离开太阳越 远，它的平均角速度和平均线速度都越来越小。科学家把这种 和圆盘旋转不同的运动叫做开普勒运动。