高中物理：6.2《太阳与行星间的引力》教案（3）（新人教版必修2）.doc

6．2太阳与行间的引力整体设计本节课我们将追寻牛顿的足迹根据开普勒行星运动定律和匀速圆周运动的向心力公式(牛顿第二定律在圆周运动中的应用)推导出太阳对行星的引力与行星的质量、行星与太阳间的距离的比例关系再根据牛顿第三定律推出行星对太阳的引力与太阳的质量、太阳与行星间的距离的比例关系从而进一步得到太阳与行星间的引力所遵循的规律为重新“发现”万有引力定律打下基础．行星围绕太阳运行轨道是椭圆实际上多数大行星的轨道与圆十分接近也就是行星围绕太阳做圆周运动那么一定就得有力来提供向心力这个力应该是太阳对行星的引力．根据向心力公式：又由开普勒第三定律知也推导出牛顿第三定律知所以太阳与行星间的引力写成等式本节主要内容就是介绍科学家对行星运动原因的各种猜想及运用旧知识推导太阳与行星间的引力．在介绍是什么原因使行星绕太阳运动时教师可补充一些材料使学生领略前辈科学家对自然奥秘不屈挠的探索精神和对待科学研究一丝不苟的态度．在推导太阳与行星间的引力时教师可先引导学生理清推导思路然后放手让学生自主推导充分发挥学生学习的主体地位培养学生用已有知识进行创新发现新规律的能力．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课时三维目标知识与技能1．知道行星绕太阳运动的原因是受到太阳引力的作用．2．理解并会推导太阳与行星间的引力大小．3．记住物体间的引力公式过程与方法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．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中的奥秘．教学过程导入新课情景导入目前已知太阳系中有8颗大行星(如下图所示)．它们通常被分为两组：内层行星(水星、金星、地球、火星)和外层行星(木星、土星、天王星、海王星)内层行星体积较小主要由岩石和铁组成；外层行星体积要大得多主要由氢、氦、冰物质组成．哥白尼说：“太阳坐在它的皇位上管理着围绕着它的一切星球．”那么是什么原因使行星绕太阳运动呢?伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释．然而只有牛顿才给出了正确的解释……复习导入复习旧知根据开普勒三大定律我们已经知道了八大行星的运动规律．八大行星之所以绕太阳做圆周运动是什么原因造成的呢?我们这节课就一起来探究这个问题．推进新课开普勒描述了行星的运动规律那么它们为什么这样运动呢?许多科学家都对运动的原因提出了各种猜想如图所示(课件展示)．牛顿在前人对惯性研究的基础上认为：以任何方式改变速度(包括方向)都需要力．因此使行星沿圆或椭圆运动需要指向圆心或椭圆焦点的力这个力应该是太阳对它的引力所以牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系起来了．一、太阳对行星的引力1．猜想与模型简化师生互动：教师提出问题引导学生共同解决为推导太阳对行星的引力作好准备．由力和运动的关系知：已知力的作用规律可推测物体的运动规律；若已知物体的运动规律也可以推测力的作用规律．问题l．今天探究太阳与行星间的引力属于哪种情况?问题2．行星绕太阳运动的规律是怎样的?问题3．前面我们学习了两种曲线运动是哪两种如何处理?问题4．若要解决椭圆轨道的运动根据现在的知识水平可作如何简化?学生交流讨论后回答：明确：1．属于已知运动求力的情况．2．由开普勒行星运动定律行星绕太阳运动轨道是椭圆相等的时间内半径扫过的面积相等且满足3．平抛运动、圆周运动．平抛运动可分解为两个方向上的直线运动圆周运动可分解为沿半径方向和沿切线方向上的运动．4．简化成圆周运动．2．太阳对行星的引力．问题探究问题1．根据开普勒行星运动第一、第二定律在行星轨道为圆的简化模型下行星做何种运动?问题2．做匀速圆周运动的物体必定得有力提供向心力行星的运动是由什么力提供的向心力?问题3．向心力公式有多个如我们选择哪个公式推导出太阳对行问题4．不同行星的公转周期T是不同的F跟r关系式中不应出现周期T我们可运用什么知识把T消去?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．选择因为在日常生活中行星绕太阳运动的线速度v、角速度不易观测但周期T比较容易观测出来．4．由开普勒第三定律可知并且k是由中心天体的质量决定的．因此可对此式变形为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吸引力的表达式·设行星的质