太陽(yáng)與行星的引力課件

　　【學(xué)習內容分析】

　　在行星運動(dòng)規律與萬(wàn)有引力定律兩節內容之間安排本節內容，是為了更突出發(fā)現萬(wàn)有引力定律的這個(gè)科學(xué)過(guò)程。如果說(shuō)上一節內容是從運動(dòng)學(xué)角度描述行星運動(dòng)的話(huà)，那么，本節內容是從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)研究行星運動(dòng)的，研究過(guò)程是依據已有規律進(jìn)行的演繹推理過(guò)程。教科書(shū)在尊重歷史事實(shí)的前提下，通過(guò)一些邏輯思維的鋪墊，讓學(xué)生以自己現有的知識基礎身于歷史的背景下，經(jīng)歷一次“發(fā)現”萬(wàn)有引力的過(guò)程，因此體驗物理學(xué)研究問(wèn)題的方法就成為主要的教學(xué)目標。

　　【學(xué)情分析】

　　在學(xué)太陽(yáng)對行星的引力之前，學(xué)生已經(jīng)對力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握自由落體運動(dòng)和圓周運動(dòng)等運動(dòng)規律，能熟練運用牛頓運動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習萬(wàn)有引力定律的起點(diǎn)能力。所以在推導太陽(yáng)與行星運動(dòng)規律時(shí)，教師可以要求學(xué)生自主地運用原有的知識進(jìn)行推導，并要求說(shuō)明每一步推理的理論依據是什么，教師僅在難點(diǎn)問(wèn)題上做適當的點(diǎn)撥。

　　【教學(xué)目標】

　　一、知識與技能

　　1.了解關(guān)于行星繞太陽(yáng)運動(dòng)的不同觀(guān)點(diǎn)和引力思想形成的歷程。

　　2.知道行星繞太陽(yáng)運動(dòng)的原因，知道太陽(yáng)與行星間存在著(zhù)引力作用，知道行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運動(dòng)向心力來(lái)源。

　　3.知道太陽(yáng)與行星間引力的方向和表達式，知道牛頓定律在推導太陽(yáng)與行星間引力時(shí)的作用，領(lǐng)會(huì )將不易測量的物理量轉化為易測量物理量的方法。

　　二、過(guò)程與方法

　　1.追尋得出太陽(yáng)與行星間引力的科學(xué)探究過(guò)程，認識科學(xué)探究中交流和獨創(chuàng )的意義;

　　2.了解物理學(xué)的研究方法，認識物理模型和數學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用;

　　3.通過(guò)思維程序“提出問(wèn)題→猜想與假設→理論分析→實(shí)驗觀(guān)測→驗證結論”培養學(xué)生探究思維能力。

　　三、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)

　　1.領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，蘊涵其中的規律之簡(jiǎn)潔，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè )于探究自然界的奧秘，體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

　　2.培育與他人合作的精神，將自己的見(jiàn)解與他人交流的愿望。

　　【教學(xué)重難點(diǎn)】

　　1.太陽(yáng)與行星間的引力的推導思路和過(guò)程。

　　2.突出教學(xué)重難點(diǎn)的方法：引導學(xué)生動(dòng)手參與推導過(guò)程，關(guān)注學(xué)生推導細節并及時(shí)交流和反饋，總結推導步驟;教師呈現推導過(guò)程要層次分明，突出關(guān)鍵。

　　【教學(xué)資源】

　　1.教學(xué)課件(PPT文件)

　　2.行星運動(dòng)數據(excel文件)

　　3.曲線(xiàn)擬合工具(excel軟件)

　　4.多媒體教學(xué)設備

　　【教學(xué)過(guò)程設計】

　　復習舊課：

　　(引導學(xué)生回答，教師及時(shí)糾正補充)

　　教師活動(dòng)：請同學(xué)們從運動(dòng)的描述角度思考，開(kāi)普勒行星運動(dòng)定律的物理意義?(提問(wèn))

　　學(xué)生活動(dòng)：第一定律揭示了描述行星運動(dòng)的參考系、及其運動(dòng)軌跡;第二定律揭示了行星在橢圓軌道上運動(dòng)經(jīng)過(guò)不同位置的快慢情況，近日點(diǎn)附近速度大，遠日點(diǎn)附近速度小;第三定律：揭示了不同行星雖然橢圓軌道和環(huán)繞周期不同，但由于中心天體相同，所以共同遵循軌道半長(cháng)軸的三次方與周期的二次方比值相同的規律。

　　教師活動(dòng)：課件展示開(kāi)普勒三定律：

　　開(kāi)普勒第一定律也叫橢圓軌道定律，它的具體內容是：所有行星分別在大小不同的軌道上圍繞太陽(yáng)運動(dòng)。太陽(yáng)在這些橢圓的`一個(gè)焦點(diǎn)上。他的這條定律否定了行星軌道為圓形的理論。

　　開(kāi)普勒第二定律：對任意行星來(lái)說(shuō)，他與太陽(yáng)的連線(xiàn)在相等的時(shí)間內掃過(guò)相等的面積。

　　開(kāi)普勒第三定律的具體表述是：行星繞太陽(yáng)運動(dòng)軌道半長(cháng)軸R的立方與運動(dòng)周期T的平方成正比。

　　教師活動(dòng)：

　　開(kāi)普勒在1609和1619年發(fā)表了行星運動(dòng)的三個(gè)定律，解決了描述行星運動(dòng)的問(wèn)題，但好奇的人們，面向天穹，深情地叩問(wèn)：是什么力量支配著(zhù)行星繞著(zhù)太陽(yáng)做如此和諧而有規律的運動(dòng)呢?(問(wèn)題的提出：)

　　引導學(xué)生思考：

　　問(wèn)題1：行星在橢圓軌道上運動(dòng)是否需要力?這個(gè)力是什么力提供的?大小跟太陽(yáng)與行星間的距離有什么關(guān)系嗎?

　　學(xué)生活動(dòng)：行星在橢圓軌道上運動(dòng)需要力，這個(gè)力可能是太陽(yáng)與行星之間引力提供的，大小跟太陽(yáng)與行星間的距離應有關(guān)。

　　問(wèn)題2：行星的實(shí)際運動(dòng)是橢圓運動(dòng)，但我們還不知道求出橢圓運動(dòng)加速度的運動(dòng)學(xué)公式，我們現在怎么辦?把它簡(jiǎn)化為什么運動(dòng)呢?

　　學(xué)生活動(dòng)：猜測可以簡(jiǎn)化為圓周運動(dòng)。

　　問(wèn)題3：既然把行星繞太陽(yáng)的運動(dòng)簡(jiǎn)化為圓周運動(dòng)。那么行星繞太陽(yáng)的運動(dòng)可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為勻速圓周運動(dòng)嗎?為什么?

　　學(xué)生活動(dòng)：猜測可以簡(jiǎn)化為勻速圓周運動(dòng)。

　　教師活動(dòng)：多媒體展示八大行星的軌道數據。

　　總結：行星做曲線(xiàn)運動(dòng)→必受到力的作用→把行星繞太陽(yáng)的運動(dòng)簡(jiǎn)化為圓周運動(dòng)→進(jìn)一步簡(jiǎn)化為勻速圓周運動(dòng)。

　　設計說(shuō)明：依照已學(xué)知識點(diǎn)提出問(wèn)題，然后讓學(xué)生個(gè)體作答解決問(wèn)題，同時(shí)不斷拋出新的討論點(diǎn)，引導學(xué)生積極參與討論探究。模型簡(jiǎn)化也經(jīng)過(guò)先猜測再推理的過(guò)程。

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