太阳与行星间的引力教学设计完整版
《太阳与行星间的引力》教案

一、教学目标1. 让学生了解万有引力的概念,知道太阳与行星间引力是万有引力的一个特例。
2. 使学生掌握太阳与行星间引力的计算公式,并能运用其解释一些简单的天文现象。
3. 培养学生的观察能力、思考能力和实践能力,提高他们对自然科学的兴趣。
二、教学内容1. 万有引力的概念及其适用范围。
2. 太阳与行星间引力的计算公式。
3. 太阳与行星间引力在天文学中的应用。
三、教学重点与难点1. 教学重点:万有引力的概念,太阳与行星间引力的计算公式及应用。
2. 教学难点:太阳与行星间引力公式的推导及其在天文学中的应用。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考太阳与行星间引力的产生及其重要性。
2. 利用多媒体辅助教学,展示太阳与行星间引力的动态过程,增强学生的直观感受。
3. 案例分析法,让学生通过分析实际案例,掌握太阳与行星间引力的应用。
五、教学过程1. 导入:简要介绍太阳系的基本构成,引导学生关注太阳与行星间的关系。
2. 新课导入:介绍万有引力的概念,引导学生理解太阳与行星间引力是万有引力的一个特例。
3. 课堂讲解:详细讲解太阳与行星间引力的计算公式,并通过示例让学生掌握其运用方法。
4. 课堂练习:布置一些有关太阳与行星间引力的练习题,让学生巩固所学知识。
5. 案例分析:分析一些实际的天文现象,如行星轨道的椭圆形状、行星的周期性等,让学生了解太阳与行星间引力的实际应用。
6. 小结:对本节课的主要内容进行总结,强调太阳与行星间引力在天文领域的重要性。
7. 布置作业:布置一些有关太阳与行星间引力的课后练习题,以便学生进一步巩固所学知识。
六、教学评价1. 评价学生的理论掌握情况:通过课后练习题和课堂练习,评估学生对太阳与行星间引力计算公式的理解和运用能力。
2. 评价学生的实践应用能力:通过案例分析,考察学生能否将所学知识应用于解释实际的天文现象。
3. 评价学生的观察和思考能力:通过课堂讨论和问题解答,评估学生在观察天文现象时的敏锐度和思考问题的深度。
《太阳与行星间的引力》优秀教案

§62 太阳与行星间的引力一、【学习目标】1 知道行星绕太阳运动是原因是受到太阳引力的作用。
2在开普勒行星运动定律、匀速圆周运动知识和牛顿运动定律的基础上,推导得到太阳与行星间的引力的表达式,并初步理解其物理意义。
二、【重点难点】1. 应用圆周运动规律近似研究行星的运动2. 认识太阳与行星间力的作用的相互性,能用公式讨论相互作用力的大小三、【课前预习】一.知识复习1开普勒第一定律:所有行星都分别在大小不同的________上围绕 _________运动,太阳是在这些椭圆的一个焦点上。
2开普勒第二定律:对每个行星来说,太阳和行星的连线在相等的时间扫过___________。
3开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的 __________跟公转周期的 __________的比值都相等。
即 k T r =23值只与 ________有关,与 ________无关。
二.新课内容(一)分析方法:1.提出问题 :根据我们已有的知识和经验,你认为太阳和行星间引力的大小可能跟哪些因素有关?2猜想:可能影响太阳与行星间引力大小的因素有:太阳的质量、行星的质量、太阳和行星之间的距离、太阳的大小及形状、行星的大小及形状等等。
3.建立物理模型: 大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,可以将行星的轨道按“圆”处理。
行星绕太阳做近似匀速圆周运动,可以将行星的轨道按匀速圆周运处理。
4. 演绎推理。
(二)推理过程:1太阳对行星的引力(1)行星绕_________________做近似匀速圆周运动时,需要的向心力是由 _________提供的,设行星的质量为m ,速度为v ,行星到太阳的距离为r ,则行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力F= ________(2)天文观测可得到行星公转的周期T ,行星运行的速度v 和周期T 之间的关系为_________(3)将v=Tr π2代入F=r m r 2得F=224T mr π,再由开普勒第三定律T 2=k r 32r m 成正比,与行星和太阳间距离的________成反比2行星对太阳的引力根据牛顿第三定律,可知太阳吸引行星的同时,行星也吸引太阳,由此可得行星对太阳的引力F ′应该与太阳质量M 成________,与行星和太阳间距离的________成反比3太阳与行星间的引力综上可以得到太阳与行星间的引力表达式__________,式中G是比例系数,与_________、___________都没有关系。
《太阳与行星间的引力》物理教案物理太阳与行星间的引力

《太阳与行星间的引力》物理教案物理太阳与行星间的引力教案名称:太阳与行星间的引力教学目标:1. 了解太阳与行星之间的引力关系;2. 理解行星绕太阳公转的原因;3. 掌握计算太阳与行星之间引力的公式;4. 描述行星公转的基本特征。
教学准备:1. 教师准备:课件、实物模型(如太阳、行星);2. 学生准备:教材、笔记本。
教学过程:引入:教师通过展示实物模型或课件中的图片引入太阳与行星的引力关系,让学生理解行星绕太阳公转的现象。
步骤一:讲解引力的概念和公式1. 教师简要讲解引力的概念:引力是物体之间由于质量而产生的相互作用力,与物体之间的距离和质量有关。
2. 引导学生思考,太阳与行星之间的引力是什么导致的?3. 教师引导学生推理和总结,太阳和行星之间的引力是由太阳和行星的质量以及它们之间的距离决定的。
4. 教师讲解引力公式:F = G * (m1 * m2) / r^2,其中F为引力大小,G为引力常数,m1和m2分别为两个物体的质量,r为两个物体之间的距离。
步骤二:计算太阳与行星间的引力1. 教师给出太阳和行星的质量和距离的示例数据,让学生运用引力公式进行计算。
2. 学生根据给出的数据,计算太阳与行星之间的引力大小,并进行讨论和比较。
步骤三:讲解行星公转的原因1. 教师引导学生思考,为什么行星会围绕太阳公转?2. 教师讲解行星公转的原因:行星在太阳的引力作用下,沿着椭圆轨道围绕太阳运动,太阳的引力提供了行星绕太阳公转的向心力,使得行星保持轨道运动。
总结:教师对本节课的内容进行总结,引导学生回顾太阳与行星的引力关系以及行星绕太阳公转的原因。
拓展练习:学生可以利用所学的知识,自主选择其他行星与太阳之间的引力进行计算,并进行讨论和比较。
课堂作业:设计一个实验,探究太阳与行星的引力与质量和距离之间的关系。
教后反思:教师回顾教学过程,总结教学中存在的不足之处,并思考如何进一步提高教学效果。
物理②必修6.2《太阳与行星间的引力》教案

物理②必修6.2《太阳与行星间的引力》教案6.2 太阳与行星间的引力教学目标一、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。
二、过程与方法1.了解行星与太阳间的引力公式的建立和发展过程。
2.体会推导过程中的数量关系。
三、情感、态度与价值观了解太阳与行星间的引力关系,从而体会到大自然的奥秘。
教学重点对太阳与行星间引力的理解。
教学难点运用所学知识对太阳与行星间引力的推导。
课时安排1课时。
教学过程一、导入新课教师活动:开普勒在前人的基础上,经过计如何?为何要消去v ?写出要消去v 后的向心力表达式。
3. 如何应用开普勒第三定律消去周期T ?为何要消去周期T ?4. 写出引力F 与距离r 的比例式,说明比例式的意义。
教师活动:投影学生的推导过程,点评。
师生交流讨论或大胆猜测。
明确:1.既然把椭圆轨道简化为圆形轨道,由第二定律:行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积,可知:行星做匀速圆周运动。
2.猜想:太阳对行星的引力,并且此引力等于行星做圆周运动所需要的向心力。
3.选择r T m 224π,因为在日常生活中,行星绕太阳运动的线速度v 、角速度ω不易观测,但周期T 比较容易观测出来。
4.由开普勒第三定律可知,32R =k T 并且k 是由中心天体的质量决定的。
因此可对此式变形为32R T =k。
合作交流根据对上述问题的探究,让学生分组交流合作,推导出太阳对行星的引力的表达式。
设行星的质量为m ,行星到太阳的距离为r ,公转周期为T ,根据牛顿第二定律可得太阳对行星的引力为:r T m F 224π= ① 由开普勒第三定律32r =k T 可得T 2=2r k ② 由①②得:2223324π4π4πrk m F m r m k r r r k ===⋅ 即F =4π2k 2r m③ ③式表明:太阳对不同行星的引力,与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比。
太阳与行星的引力教案

太阳与行星的引力教案教案主题:太阳与行星的引力教学目标:1.了解太阳及行星的基本特点;2.理解引力的概念及其产生原理;3.掌握太阳与行星之间的引力关系;4.深入探究太阳引力对行星运动的影响。
教学重点:1.引力的概念及其产生原理;2.太阳与行星之间的引力关系。
教学难点:1.太阳引力对行星运动的具体影响;2.引导学生运用所学知识解释实际现象。
教学准备:1. PowerPoint教学课件;2.模型或图片展示太阳系行星的相对位置;3.太阳系行星的基本信息卡片;4.幻灯机或白板。
教学过程:Step 1:导入新知1.向学生展示太阳系行星的相对位置模型或图片,引发学生的兴趣;2.让学生观察并分析行星轨道运动,引导学生思考:行星为什么会绕着太阳运动?是什么力量让行星绕太阳旋转?Step 2:引导探究1.引导学生回顾并复习万有引力定律,即:两个物体之间的引力与它们质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比;2.指导学生思考:太阳与行星之间是否存在引力?是否符合万有引力定律?Step 3:知识讲解1.通过PPT或幻灯机展示太阳的基本特点及行星的基本信息,让学生了解行星的质量和距离对引力的影响;2.通过讲解引力的概念及产生原理,帮助学生理解引力是由于物体之间的相互吸引而产生的;3.介绍太阳与行星之间的引力关系,强调太阳对行星的引力越大,行星与太阳的距离越近,行星的绕太阳运动速度越快。
Step 4:实例分析1.带领学生分析并解释:为什么水星的轨道运动比地球快?2.引导学生通过太阳对水星的引力与太阳对地球的引力之间的对比,解释水星轨道运动速度较快的原因;3.引导学生思考:那么为什么冥王星被认为不再是行星?探讨冥王星的轨道运动特点和太阳对冥王星的引力之间的关系。
Step 5:展示实验1.进行小组实验,让学生通过模拟太阳与行星的引力关系,观察模型行星的运动轨迹;2.学生分组讨论实验现象,总结实验结果,并对结果进行解释;3.指导学生思考:如何利用实验结果来证明太阳引力对行星运动的影响?Step 6:概念回顾1.让学生分组互相出题,复习并巩固所学的太阳与行星的引力知识;2.展示正确的答案并进行解析,帮助学生进一步理解;3.发放小测验,检测学生的学习效果。
《太阳与行星间的引力》教案

《太阳与行星间的引力》教案一、教学目标:1. 让学生了解太阳与行星之间存在引力,并知道这种引力的基本性质。
2. 让学生掌握万有引力定律,并能运用其解释一些简单的天文现象。
3. 培养学生的观察能力、思考能力和实践能力,提高他们对天文学的兴趣。
二、教学内容:1. 太阳与行星间的引力概念。
2. 万有引力定律的发现及表述。
3. 万有引力常量的确定。
4. 太阳与行星间引力作用的结果。
5. 行星运动规律的解释。
三、教学重点与难点:1. 教学重点:太阳与行星间的引力概念,万有引力定律及其应用。
2. 教学难点:万有引力常量的确定,行星运动规律的解释。
四、教学方法:1. 采用问题驱动法,引导学生思考太阳与行星间引力的存在及其重要性。
2. 利用多媒体演示太阳与行星间的引力作用及行星运动规律。
3. 结合实际例子,让学生运用万有引力定律解释一些天文现象。
五、教学步骤:1. 引入新课:通过介绍太阳与行星间引力的发现历程,激发学生的兴趣。
2. 讲解太阳与行星间引力的概念,引导学生理解引力的重要性。
3. 讲解万有引力定律的发现及表述,让学生掌握基本规律。
4. 讲解万有引力常量的确定,让学生了解常量的意义。
5. 利用多媒体演示太阳与行星间的引力作用及行星运动规律,让学生直观地理解理论。
6. 结合实际例子,让学生运用万有引力定律解释一些天文现象,巩固所学知识。
7. 课堂小结,梳理本节课的主要内容。
8. 布置作业,让学生进一步巩固太阳与行星间引力及万有引力定律的知识。
10. 教学评价,对学生的学习情况进行全面评估,为后续教学提供参考。
六、教学评价:本节课结束后,将对学生的学习情况进行全面评估。
评估内容包括:1. 学生对太阳与行星间引力概念的理解程度。
2. 学生对万有引力定律的掌握情况。
3. 学生运用万有引力定律解释天文现象的能力。
4. 学生对行星运动规律的理解。
5. 学生在课堂讨论和提问中的表现。
七、课后作业:1. 复习太阳与行星间引力及万有引力定律的相关知识。
物理《太阳与行星间的引力》教案

物理《太阳与行星间的引力》教案教案:太阳与行星间的引力一、教学目标1.了解太阳与行星间的引力关系;2.掌握重力公式的应用;3.能够利用相关知识解决引力问题。
二、教学内容1.引入:通过观察夜空中的星星和月亮,引导学生了解行星的运动;2.引力的引入和概念解释:介绍引力的概念,引导学生理解引力的由来和作用;3.太阳与行星间的引力关系:通过演示实验和数学推导,说明太阳和行星之间的引力关系;4.重力公式的应用:讲解引力公式的推导过程,通过具体例题让学生掌握公式的应用;5.引力问题的解决:通过练习题目,让学生独立解决引力问题。
三、教学步骤1.引入(5分钟)教师可以向学生提问:"你们知道夜空中的星星和月亮是如何运动的吗?"通过学生的回答引出行星的运动规律,激发学生对这一问题的兴趣。
2.引力的引入和概念解释(15分钟)教师通过展示一个小球悬挂的实验,向学生介绍引力的概念和作用。
然后,教师可以给学生出示一些常见的物体并让学生思考:为什么这些物体会落下来?引导学生发现引力是导致物体下落的原因。
3.太阳与行星间的引力关系(25分钟)教师可以使用实物或图片等辅助材料,向学生演示太阳和行星之间的引力关系。
讲解引力公式的推导过程,并给出具体的计算实例。
通过这个过程,让学生理解太阳和行星之间的引力关系是如何产生的。
4.重力公式的应用(20分钟)教师引导学生推导重力公式,并且通过几个具体的例题进行讲解,让学生掌握重力公式的应用方法。
教师可以根据学生的水平,适当提高难度。
5.引力问题的解决(15分钟)教师给学生布置几道引力问题,让学生独立解决。
教师可以提供适当的指导,并且鼓励学生思考问题的解决方法。
四、教学方法和手段1.探究式教学法:通过观察实验和数学推导,引导学生发现太阳与行星间的引力关系;2.讨论式教学法:鼓励学生提出自己的观点和解决问题的思路,通过集体讨论来解决问题;3.图片和实物展示:通过图片和实物的展示,帮助学生更直观地理解引力的概念和作用;4.练习题目:通过练习题目,巩固学生对引力公式和引力问题解决方法的掌握。
《太阳与行星间的引力》教学指导设计

《太阳与行星间的引力》教学指导设计太阳与行星间的引力是一种普遍存在的自然现象,对于了解宇宙的组成和运行规律有着重要的意义。
本教学指导设计旨在帮助学生理解太阳与行星间的引力,并通过实验和观察来探索引力的特性。
以下是设计的详细步骤:一、前期准备:1.准备所需材料:小磁球、平滑的金属板、弹簧测力计、弹簧测力计架、实验记录表、铅笔、直尺等。
2.教师讲授相关知识:向学生介绍引力的概念和重力定律(F=G*m1*m2/r^2),引导学生思考太阳与行星之间的引力如何影响它们的运动。
3.引导学生观察夜空并思考:让学生观察夜晚的星空,引导他们思考行星的运动轨迹和太阳与行星之间的关系。
二、实验探究:1.实验一:探索引力的特性a.将金属板平放在桌面上,将弹簧测力计固定在金属板上。
b.选择一个合适的距离,在金属板上放置小磁球,并记录弹簧测力计的示数。
c.逐渐增加小磁球与金属板之间的距离,并记录相应的示数。
d.将实验数据整理成表格,并绘制示数与距离的图表。
e.分析实验数据,让学生发现引力与距离的关系,进一步理解引力的特性。
2.实验二:观察太阳与行星的引力a.利用模型或图片介绍太阳和行星的大小、质量和距离关系,解释太阳对行星的引力影响。
b.将太阳和行星的模型放置在合适的位置,让学生观察并记录行星在太阳引力下的运动轨迹。
c.引导学生思考行星与太阳间的引力如何影响它们的轨道形状和速度,让学生归纳总结出行星运动的规律。
三、讨论和总结:1.教师组织学生就实验结果进行讨论,引导学生归纳和总结实验的发现。
2.鼓励学生提出问题和思考:如为什么行星的轨道形状是椭圆?为什么行星在轨道远离太阳的位置速度更慢?3.教师解答学生的问题,并对学生的讨论进行点评和引导,确保学生获得正确的认识。
四、延伸拓展:1. 通过基于真实数据的模拟软件(如Stellarium等),让学生在模拟宇宙环境中观察和探索太阳与行星间的引力。
2.引导学生进行更多的数学计算,如计算太阳对行星的引力大小、太阳系内各行星的轨道周期等,并与实际数据进行对比。
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太阳与行星间的引力教学设计Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】《太阳与行星间的引力》教学设计【学习内容分析】在行星运动规律与万有引力定律两节内容之间安排本节内容,是为了更突出发现万有引力定律的这个科学过程。
如果说上一节内容是从运动学角度描述行星运动的话,那么,本节内容是从动力学角度来研究行星运动的,研究过程是依据已有规律进行的演绎推理过程。
教科书在尊重历史事实的前提下,通过一些逻辑思维的铺垫,让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下,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。
【学情分析】在学太阳对行星的引力之前,学生已经对力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了较好的理解,并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律,能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。
已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。
所以在推导太阳与行星运动规律时,教师可以要求学生自主地运用原有的知识进行推导,并要求说明每一步推理的理论依据是什么,教师仅在难点问题上做适当的点拨。
【教学目标】一、知识与技能1.了解关于行星绕太阳运动的不同观点和引力思想形成的历程。
2.知道行星绕太阳运动的原因,知道太阳与行星间存在着引力作用,知道行星绕太阳做匀速圆周运动向心力来源。
3.知道太阳与行星间引力的方向和表达式,知道牛顿定律在推导太阳与行星间引力时的作用,领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。
二、过程与方法1.追寻得出太阳与行星间引力的科学探究过程,认识科学探究中交流和独创的意义;2.了解物理学的研究方法,认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用;3.通过思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。
三、情感态度与价值观1.领略自然界的奇妙与和谐,蕴涵其中的规律之简洁,发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
2.培育与他人合作的精神,将自己的见解与他人交流的愿望。
【教学重难点】1.太阳与行星间的引力的推导思路和过程。
2.突出教学重难点的方法:引导学生动手参与推导过程,关注学生推导细节并及时交流和反馈,总结推导步骤;教师呈现推导过程要层次分明,突出关键。
【教学资源】1.教学课件(PPT文件)2.行星运动数据3.多媒体教学设备【教学流程图】【教学过程设计】复习旧课:(引导学生回答,教师及时纠正补充)教师活动:请同学们从运动的描述角度思考,开普勒行星运动定律的物理意义(提问)学生活动:第一定律揭示了描述行星运动的参考系、及其运动轨迹;第二定律揭示了行星在椭圆轨道上运动经过不同位置的快慢情况,近日点附近速度大,远日点附近速度小;第三定律:揭示了不同行星虽然椭圆轨道和环绕周期不同,但由于中心天体相同,所以共同遵循轨道半长轴的三次方与周期的二次方比值相同的规律。
教师活动:课件展示开普勒三定律:开普勒第一定律也叫椭圆轨道定律,它的具体内容是:所有行星分别在大小不同的轨道上围绕太阳运动。
太阳在这些椭圆的一个焦点上。
他的这条定律否定了行星轨道为圆形的理论。
开普勒第二定律:对任意行星来说,他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒第三定律的具体表述是:行星绕太阳运动轨道半长轴R的立方与运动周期T的平方成正比。
教师活动: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,但好奇的人们,面向天穹,深情地叩问:是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢(问题的提出:)引导学生思考:问题1:行星在椭圆轨道上运动是否需要力这个力是什么力提供的大小跟太阳与行星间的距离有什么关系吗学生活动:行星在椭圆轨道上运动需要力,这个力可能是太阳与行星之间引力提供的,大小跟太阳与行星间的距离应有关。
问题2:行星的实际运动是椭圆运动,但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式,我们现在怎么办把它简化为什么运动呢学生活动:猜测可以简化为圆周运动。
问题3:既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。
那么行星绕太阳的运动可进一步简化为匀速圆周运动吗为什么学生活动:猜测可以简化为匀速圆周运动。
观察八大行星的轨道半长轴与半短轴的区别并结合开普勒第二定律的内容得到结论:行星绕太阳的运动可以看作是匀速圆周运动。
(简化模型)教师活动:总结:行星做曲线运动→必受到力的作用→把行星绕太阳的运动简化为圆周运动→进一步简化为匀速圆周运动。
设计说明:依照已学知识点提出问题,然后让学生个体作答解决问题,同时不断抛出新的讨论点,引导学生积极参与讨论探究。
模型简化也经过先猜测再推理的过程。
【新课教学】一、人类对行星运动规律原因认识的过程:教师活动:介绍十七世纪前以及伽利略,开普勒,笛卡儿的观点:17世纪前:行星理所应当的做这种完美的圆周运动;伽利略:一切物体都有合并的趋势,这种趋势导致物体做圆周运动;开普勒:受到了来自太阳的类似于磁力的作用。
笛卡儿:在行星的周围有旋转的物质作用在行星上,使得行星绕太阳运动。
进一步介绍:到牛顿这个时代的时候,科学家们对这个问题有了更进一步的认识,例如胡克、哈雷等,他们认为行星绕地球运动受到太阳对它的引力,甚至证明了行星轨道如果为圆形,引力的大小跟太阳距离的二次方成反比,但无法证明在椭圆轨道下,引力也遵循这个规律。
(猜想与假设)牛顿在前人的基础上,证明了如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比,则行星的轨迹是椭圆,并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。
过渡:这一节和下一节,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。
由于受到数学知识的限制,我们要对行星绕太阳的运动进行简化,简化为匀速圆周运动。
二、引力的推导:教师活动:太阳与行星间的引力F跟行星到太阳的距离有关,然而它们之间有什么定量关系呢关于这个问题我们可以将行星的运动简化行星绕太阳做匀速圆周运动。
那么太阳对行星的引力,就等于行星做匀速圆周运动的向心力。
如果设行星的质量为m,速度为v,运行周期为T,行星到太阳的距离为r,则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力可以怎样表示学生活动:向心力可以表示为=教师活动:在天文观测中我们应该用哪个方程来探究向心力呢?学生活动:天文观测中难以直接得到行星运动的速度v,但可以得到行星公转的周期T,因此应该用来表示向心力。
教师活动:能不能根据得到的结论?学生活动:不同行星的公转周期是不同的,所以不能说。
教师活动:而且要寻找F跟的关系,那么表达式中就不应该出现周期T,所以要设法消去上式中的T,应该怎么消呢?学生活动:可以把开普勒第三定律变形为,代入上式得到:或①教师活动:我们注意到K是一个与行星无关,而仅与太阳有关的常数,这表明太阳对不同行星的引力,与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比。
教师活动:但是,如果中心天体的质量发生变化,引力F变不变呢?用叠加的观点分析此问题,可以得出:F将变化,且M增大,F也增大;反之亦然。
很显然,F还应与中心天体的质量M有关,它们之间有什么关系呢怎样研究F与M的关系呢(思考1分钟)思路分析:刚才我们选择行星为研究对象,研究的结果中并没有出现太阳质量M。
下面我们不妨尝试以太阳为研究对象,看看行星对太阳的引力什么特征?对于太阳对行星的引力,太阳是施力物,而根据牛顿第三定律,太阳也要受到行星大小相等,方向相反的引力作用,对于这个引力,太阳又是受力物。
对称性是许多物理规律的一个重要特性。
如果太阳与行星,行星与卫星间的引力是同种性质的力,那么行星对太阳的引力是不是也应该与太阳的质量成正比呢如果这个猜想是正确的,那么行星对太阳的引力又可以表示成什么呢学生活动:(讨论、推导、交流),或②(M为太阳质量,是与行星有关的常数)教师活动:很好,太阳对行星的引力和行星对太阳的引力有什么关系?你能结合①、②式得到什么关系?学生活动:教师活动:这个结论也可以写成:,方向:太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。
适用范围:太阳与行星间的引力教师活动:上面,我们用自己的手和脑,得到了太阳与行星间的引力公式。
我们今天得到的结论是万有引力定律么?讲述:通过演绎推理得到的结论,推广到一般意义上的规律,在科学上是十分严谨的事情,需要经过实践和实验的检验。
设计说明:书本上根据太阳对不同行星的引力,行星对太阳的引力,推导太阳与行星间的引力为过于牵强附会,不符合学科的认知规律,学生不易接受,学生感到很茫然,而用该方法思路过程很严密,学生容易掌握。
【板书设计】太阳与行星间的引力探究1.行星饶太阳运动向心加速度为,根据牛顿第二定律,太阳对不同行星的引力:探究2(1)太阳对行星的引力大小:结论:或(1)(2)行星对太阳的引力结论:或(2)(3)由(1)、(2)式得(4)太阳与行星间的引力:是比例系数,与太阳、行星都没有关系方向:太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。
适用范围:太阳与行星间的引力【教学反思】为了让学生掌握建立物理模型、运用数学工具进行数学推导发现物理规律的研究方法,教学中应该调动学生参与探究的过程,这需要教师的引导,为此,本节课采用“导探”式教学法,即在教师的引导下,让学生通过独立思考、合作交流、小组讨论的方式完成探究的过程,让学生真正体验科学探究的方法。
太阳与行星间的引力一节,是为了更突出发现万有引力定律的这个科学过程。
如果照搬教材的内容,教学时间显得太宽松,并且最后推导不太严密,学生不易接受,而且并不能让学生充分的体会牛顿的科学智慧。
所以笔者在实际教学中对教材中关于太阳与行星间的引力的推导过程做了改进并用了两种不同的方法,这样不仅教学时间变得紧凑,更重要是让学生体验了:从问题的提出、猜想与假设、演绎与推理、结论的得出等更为完整的探究过程.【创新点】1.根据行星与太阳之间距离和行星饶太阳旋转的周期数据通过EXCEL软件探究行星饶太阳旋转的加速度与半径的关系;2.通过严谨合理的数学推导得,学生知道它的来龙去脉,真正理解其中道理,更容易接受。