1、 万有引力定律的应用 粤教版教材 物理二模块 第三章第三节 作者姓名：曾建平 工作单位：东莞市常平中学 联系电话：13652630001 邮 箱：zjp_912 【课题】【课题】万有引力定律的应用（1 课时） 【教学内容分析】【教学内容分析】 1.课程标准对本节的要求：课程标准对本节的要求：认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探 索未知世界的作用。会计算人造卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 2.2.教材的地位和作教材的地位和作用：用： 万有引力定律在天文学上的应用一方面证明了定律的正确性， 另一方面定律在天文学上 取得巨大成功，推动天文学的发展，教材编在圆周运动后
2、，是万有引力定律在圆周运动中的 实际应用。 3 3教材的编写思路：教材的编写思路：本节教材由三个部分组成：一是通过对月球绕地球运动的的分析， 学会运用万有引力定律称地球质量的方法；二是通过用万有引力定律发现未知天体的事实， 说明科学定律对人类认识世界的作用； 三是会计算人造卫星的环绕速度。 知道第二宇宙速度 和第三宇宙速度。 这三个部分是并列关系， 都是应用万有引力定律和向心力公式解决天体问 题，不同之处是三个部分分别求质量、半径和速度。 4. 4. 教材的特点：教材的特点：第一，问题引导，激发学生的求知欲；第二，注重天体运动模型的建 立；第三，重视定律内容的理解和应用。 5 5教材处理教材处
3、理：（1）按照教材的编排意图，编辑成一系列的探究问题，通过学生合作学 习实现教学目的；从而突出学生主体地位和教师的主导作用；（2）把教材第二部分与第三 部分对调，先学习卫星发射问题。 【教学对象分析】【教学对象分析】 1.1.学生的兴趣：（学生的兴趣：（1 1）学生对宇宙奥秘具有深厚兴趣。所以在课堂激趣方面重视渲染神 秘的月球、奥秘的宇宙的气氛，从而激发学生的学习兴趣。（2）学生对月球、宇宙的运动情 况缺少感性认识，要注重通过对地球、月球的观察及卫星图片等手段丰富他们的感性认识， 建立圆周运动的模型。 2.2.学生的知识基础：学生的知识基础：学生已经学习了圆周运动所需向心力公式、圆周运动的条件
4、及万有 引力定律，但是并不知道天体运动模型及解决方法。 3.3.学生的认识特点：学生的认识特点： 学生刚刚学习了圆周运动所需向心力公式、 圆周运动的条件及万有 引力定律，还只能做一些简单的数学运算，对综合运用所需向心力公式和万有引力定律，求 解相关物理量比较陌生。突破这一难点的方法是教师模拟实验建立模型和学生小组合作探 究。让学生在教师的引导下亲身体验和理解定律的应用过程。 【教学目标】【教学目标】 1.知识知识与技能与技能 （1）会运用万有引力定律称地球质量； （2）知道成为人造地球卫星的条件，并能运用万有引力定律计算卫星的运动速度，了解 第一、第二和第三宇宙速度的含义。 2.2.过程与方法
5、过程与方法 （1）通过对月球绕地球运动的的分析，学会运用万有引力定律称地球质量的方法； （2）通过合作探究成为人造地球卫星的条件， 并能运用万有引力定律计算卫星的运动速 度； （3)运用万有引力定律计算太阳行星的轨道半径， 知道通过用万有引力定律发现未知天 体的事实，知道科学家“计算、预测和观察”的方法。 3.3.情感、态度与价值观情感、态度与价值观 （1）经历合作探究过程并使学生获得成功的喜悦； （2）领略科牛顿、亚当斯等科学家探究物理问题的思想； 【教学重点】【教学重点】 1学会运用万有引力定律称地球质量的方法 2合作探究成为人造地球卫星的条件，并能运用万有引力定律计算卫星的运动速度。 【
6、教学难点】【教学难点】 运用万有引力定律和向心力公式建立方程并运算 【教学策略设计】【教学策略设计】 本节课在教学设计思想是，通过小组合作学习，围绕知识建构、能力培养和情感激发展 开教学，坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过问题串引导，教师启发和指导，让 学生在不断地合作学习中解决问题，建构知识，激发情感。 在教学方法和手段上，设计两个模拟实验激发学生学习兴趣，建构圆周运动和卫星发射 模型；合作学习探究运用万有引力定律解决问题的方法，设计一个微课解释科学家“计算、 预测和观察”未知天体的过程。 在学法指导上，让学生经历自主学习、合作探究和展示交流的过程，再由教师总结点评， 从而建构知识。
7、 【教学用具】【教学用具】 一个模拟卫星道具等 【教【教学课时学课时】 2 2 课时课时 【教学流程图】【教学流程图】 【教学过程教学过程设计】设计】 教学环节和教学内容教学环节和教学内容 教师活动教师活动 学生活动学生活动 设 计 意设 计 意 图图 【知识回顾【知识回顾、引入新课、引入新课】 1.做匀速圆周运动的物体， 所受合外力 运动所需 向心力， 如果合外力突然消 失或不足以提供运动所需 向心力时，就会做 运 动； 如果合外力 运动 所需向心力时， 就会做向心 运动。 2.向心力公式 r T mrm r v mF 2 2 2 2 向 。 3.万有引力定律： 宇宙间一 切物体间都是互相吸
8、引的， 两个物体间的方向在它们 的连线上， 引力大小跟它们 的质量的 成正比， 1.等于、离心、向心。 2.做圆周运动物体所需向心力 F 。根据不同的已知 条件选择不同的公式。 3. 2 21 r mm GF 万 ,G 为引力常量， 由卡文 迪许首先测出。 4.引入新课：自从卡文迪许测出引力常 量后，万有引力定律就逐渐显示出强大 的威力，定律有哪些应用？第二节万有 引力定律的应用 一起回顾。 通 过 复 习 与 本 节 相 关 的内容， 为 接 下 来 的 学 习 做 好 铺垫。 跟 它 们 间 的 距 离 的 成反比，其数学表达式 是： ，表示引 力常量，由 首 先测出。 【课堂课堂探究】探
9、究】 一、计算天体质量 1.微课：月球绕地球运动 2.自主探究； 3.展示交流； 4.教师点评。 二、人造卫星与宇宙速度 1.游戏：如何发射卫星？ 2.小组讨论成为卫星的条 件有哪些？ 3.介绍牛顿设想的人造卫 1.我们脚下熟悉的地球，是个巨大的天 体，如何测量它的质量？常规的方法显 然无能为力，可不可以利用月球绕地球 运动来计算？我们先观察月球绕地球 运动，思考什么力提供了向心力？ 2.教师画图分析：月亮绕地球做匀速圆 周运动需要的向心力，由什么力提供？ 由 地 球 对 月 亮 的 万 有 引 力 提 供 ： 向万 F 3.教师点评 方法： 向万 F 中心天体： 2 32 4 GT r M
10、r、 T 分别表示月亮即运动天体的轨道半 径和周期，公式中 G 表示引力常量，由 卡文迪许首先测出，所以卡文迪许是第 一个称出地球质量的人。同理，知道了 地球绕太阳运动的轨道半径和周期，就 可以计算出太阳的质量。 4.月亮是地球天然的卫星，怎样人造一 颗地球卫星？大家讨论一下成为人造 卫星的条件？ 5.成为人造卫星需要：首先要把卫星送 到一定的高度 h；其次，进入轨道后； 1.观察与 思考； 2.学生计 算地球的 质量； 3.学生展 示交流。 4.请一位 同学演示 怎样发射 卫星。 游 戏 激 发兴趣， 自 主 学 习、 展示 交 流 培 养能力， 构 建 知 识。 星原理图； 4.播放现代卫
11、星发射过程； 3.计算某个高度 h 卫星的 运动速度； 4.计算第一宇宙速度； 5.展示宇宙速度原理图。 三、预测未知天体 1.计算太阳系某行星的轨 道半径； 2.播放天文学家发现海王 星的过程微课； 卫星还需要一定的运动速度 v； 6.运用： 向万 F可以计算卫星在高度 为 h、轨道半径为 r 时的运动速度是： hR GM r GM v ，可见高度越大； 所需要的运动速度越小。 7.近地卫星，RrhR故，所以， skm R GM hR GM r GM v/9 . 7 8.第一宇宙速度：skmv/9 . 7是人造地 球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周 运动所必须具有的速度。是最大的运动 速度。
12、9.第二宇宙速度和第三宇宙速度。 10.万有引力定律给人们飞向太空的方 法，也让人类能够预测未知天体的存 在。 11.天文学家通过什么方法过发现未知 天体？ 12.科学家仍在用“计算、预测和观察 和照相”等现代化手段发现更多的未知 天体。所以海王星被誉为“笔尖下发现 的行星”。 5.学生根 据牛顿的 宇宙速度 原理图讨 论成为人 造卫星需 要哪些条 件？ 6.观看现 代卫星发 射过程； 7.总结成 为人造卫 星需要哪 些条件？ 8.计算某 个高度 h 卫星的运 动速度。 9.计算第 一宇宙速 度。 10.计算太 阳系某行 星的轨道 学 生 自 主 探 究 预 测 某 未 知 行 星 的 运 动
13、轨道； 用 微 课 解 释 前 人 的 探 究 历 程 半径； 11.讨论天 文学家发 现未知天 体的方法。 12.“计 算、 预测和 观察” 的方 法发现未 知天体。 由 学 生 体 验 探 究 未 知 天 体 的 方法。 【反馈提高】 1.已知引力常量， 应用地球 的运动资料来计算太阳的 质量， 以下判断正确的是 （） A.已知地球的质量 B.已知地球的质量和半径 C.已知地球绕太阳运动的 周期 D.已知地球绕太阳运动的 轨道半径及周期 2.关于第一宇宙速度， 下列 说法正确的是（ ） A.人造卫星绕地球的最小 环绕速度 B.人造卫星绕地球的最大 环绕速度 C.人造地球卫星的最小发 射速度
14、 D.人造地球卫星的最大发 射速度 3.关于应用万有引力定律 发现未知天体的历史事实， 正确的是（ ） A.人们发现天王星的实际 轨道与由万有引力定律计 算出的理论轨道存在较大 的误差； B.天王星是牛顿运用万有 引力定律计算而发现的； C.海王星是英国天文学家 赫歇耳用望远镜发现的 D.D.法国青年天文爱好者勒 维耶和英国剑桥大学生亚 当斯两个独立地应用万有 引力定律推算出 海王星的 质量和轨道参数， 人们用用 望远镜对准他们笔下计算 的位置，观察到这颗新星。 4. 下图中不可能成为卫星轨 道的是（ ） E.E. 【课后作业】【课后作业】 1. 完成课后第 2、3 题. 2. 上网查找我国卫
15、星发展 历史。 播放我国第一颗人造地球卫星的发射 过程 讨 论 我国第一 颗人造地 球卫星的 发射速度、 远地点及 近地点的 运动速度 激 发学生 学习兴 趣 【板书设计】【板书设计】 第二节 万有引力定律的应用 一、一、计算天体质量： 1.方法： 2.中心天体质量：公式 二、人造卫星和宇宙速度 1. 运动速度：公式 2. 第一宇宙速度： （最大的环绕速度，最小的发射速度） 3. 第二宇宙速度：脱离地球 4. 第三宇宙速度：逃逸太阳 三、预测未知天体：勒维耶：计算预测观察，发现海王星 附板书： 所需向心力： 万有引力： 月亮绕地球运动图： 高度 h 线速度 v 教学反思教学反思 1、课标课标要求：要求：认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界 的作用。会计算人造卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 2、激发情感： （1）激发兴趣：亲近学生，感染学生； （2）感受宇宙天体奥秘，体验人类神 奇智慧； 3、建构知识： （1）建构天体运动的匀速圆周运动构型； （2）知道等量关系： 向万 F（3） 知道环绕速度、宇宙速度等概念； 4、能力培养： （1）通过观察、思想实验建构运动模型的能力； （2）通过自主学习识别问题 及已知条件的能力； （3）通过合作学习培养学生综合分析解决问题的能力。
