人教版高中物理必修2《4.万有引力理论的成就》教学设计1

一教学目标

1、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。

2、过程与方法

(1)通过万有引力定律推导计算天体质量的计算公式。

(2)通过了解万有引力在天文学上的应用体会科学定律对人类探索未知世界的作用。

3、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，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点。

二学情分析

       学生在学习本节内容之前，已经学习了匀速圆周运动的相关知识，初步掌握了利用牛顿第二定律和向心力表达式处理匀速圆周运动的方法。 在前一节又学习了万有引力定律， 但不熟悉运用万有引力定律解决实际问题的思路和方法。学生对天文学的研究方法相对比较陌生，不了解万有引力理论所取得的成就。

三重点难点

1、应用万有引力定律及所学知识计算地球、太阳质量的方法。

2、由此思维迁移，计算其他天体质量的方法。

四教学过程

教学活动

活动1【导入】创设情境　引发兴趣

1、提出篮球的质量用什么去称量？

2、引发问题：地球的质量能用天平称量么？

3、引出卡文迪许把自己的实验说成“称量地球的质量”，从而引发回顾上节卡文迪许做过的实验？

      测量什么？哪个公式体现？G是多少？

4、最后回归问题：卡文迪许只是测出G值，怎么就说能称量地球质量了呢？

活动2【活动】一、“称量”地球的质量

问题探究一：

1、回顾上节重力和万有引力的简单关系，引出物体在哪个位置所需的向心力最大？

2、计算60kg物体的重力和向心力的数值，并比较大小？

3、得出重力和万有引力的关系？

4、什么条件下得出这样的关系？

5、表示出地球质量的表达式？

6、结论：不考虑地球自转影响，物体所受重力等于万有引力。

7、说明各量的物理意义？

8、为什么说卡文迪许在实验室“称量”地球的质量？

9、知识拓展：用这个方法能测量其他星球质量么？得需要知道哪些物理量？

10、总结：算某星球质量的基本思路

活动3【活动】二、“称量”太阳的质量

问题探究二：

1、用上面方法能测量太阳质量么？

2、若已知地球绕太阳的轨道半径r，能否测量太阳的质量？

3、地球绕太阳认为做什么运动？

4、谁提供地球的向心力？

5、为什么用这个向心力公式？

6、知识拓展：

     已知其他行星绕太阳r和T，能计算太阳的质量么？

     用这个方法能求出环绕天体的质量么？

     用这个方法能测量月球的质量么？

7、总结：算天体质量的基本思路？

活动4【活动】三、发现未知天体

问题探究三：

1、应用万有引力定律可以估算天体的质量，还可以在天文学上有何应用？

2、应用万有引力定律发现了哪些行星？

3、人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的？发表你的看法。

活动5【活动】课堂总结：

请同学们一起回顾一下，这节课我们都学习了万有引力理论的哪些成就。

活动6【作业】科学探究

科学探究：

神舟20号飞船飞往海王星，成功降落在海王星上，出舱进行考察,着陆海王星后的宇航员携带了以下实验器材：

1、计时器    2、米尺   3、质量为m的物体   4、弹簧测力计

请选择合适器材，设计实验，探求海王星的质量M，标明需要测量的物理量，用所测物理量表示出海王星质量的计算公式。（忽略星球自转和空气阻力，已知引力常量G，海王星半径为R）