人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律教学设计，共3页。教案主要包含了教学目标等内容，欢迎下载使用。


教学基本信息
课题
万有引力定律
学科
物理
学段： 高一第三学段
年级
高一
教学目标及教学重点、难点
【教学目标】
知道万有引力定律。
通过万有引力定律的发现过程，培养学生基于证据的科学论证能力。
通过科学家追求统一性的历程，体会科学的简洁美。
【难点】月-地检验地球引力与距离平方反比。
【重点】太阳引力与距离、质量关系的推导。
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
环环节一
行星与太阳间的引力
环节二：月地检验
环节三：万有引力定律
环节四 引力常量
环节五 启示
复习和引入
复习《行星的运动》，开普勒第三定律内容。
问题：行星为什么会绕着太阳运动？
开普勒的类比：小精灵--气味和热量--光和热--磁力--太阳的引力
引力的大小与星体的质量、行星与太阳间的距离（也就是圆周运动的半径）有关。
1.引力F与r的关系
问题：引力的大小与行星和太阳间距离r有怎样的关系呢？
具体的，咱们可以分步研究以下一系列问题。已知行星运动的周期和半径
（1）如何表达行星做圆周运动的向心加速度？
（2）行星以这么大的周期和半径做圆周运动，所需的向心力多大？
（3）能不能由此关系式，就说F与r 成正比呢？
（4）在我们学过的行星运动知识中，有描述轨道半径r和周期T关系的吗？
（5）如何找到引力F与距离r的关系？
2.引力F与太阳质量的关系
问题：那么引力的大小与太阳质量有怎样的关系呢？
通过引力性质和牛顿第三定律即我们猜想F∝M日mr2
写成等式就是F日=GM日mr2，式中G是比例系数，与太阳、行星的质量都没有关系。
拓展讨论:G与开普勒常量K。
问题：
若把以太阳为中心天体的系统，换成以地球为中心天体的系统，那么卫星与地球间的力是否也存在同样的规律呢？
模型1.地球系的两颗卫星：
假设1地球与卫星间的力，与太阳与行星间的力是同一性质。
模型2.地球系的苹果月球。
假设2地球与苹果间的力，也是同一性质。
检验
已知：自由落体加速度g为9.8m/s2，地球半径R为6.4×106m，月球中心与地球中心的距离为3.8×108m，月球公转周期为27.3天。约2.36×106s.
我们得到g a月=r月地2R2它是否成立？
1内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量 m 1 和 m 2 的乘积成正比、与它们之间距离 r 的平方成反比，即F=GM1mr22。这就是牛顿提出的著名的万有引力定律。
式中质量的单位用千克（kg），距离的单位用米（m），力的单位用牛（N）。G 是比例系数，叫作引力常量，适用于任何两个物体。
2意义：追求“简洁统一”。
哥白尼提出行星轨道日心说---开普勒提出行星运动定律---牛顿提出万有引力定律。
1.国物理学家卡文迪什比较准确地得出了 G 的数值。
通常取G ＝ 6.67 × 10 -11 N·m 2 /kg 2 。
思考与讨论：
篮球的重力,与篮球间的万有引力。
2.拓展内容：引力常量的测量。
问题：通过这节课，从科学研究的角度上，能带给我们哪些启示呢？
论证推导
拓展推导练习：在新情境中运用论证推导能力。
假设
问题：咱们这节课有哪些假设？
证据
伽利略提供了日心说的证据---弟谷的天文观测记录为开普勒发现行星运动规律奠定了基础---行星运动定律又为引力定律提供了支持---“月—地检验”进一步检验了引力定律---引力常量的普适性成了万有引力定律正确的有力证据。
小结：重点思考下面两个问题：
1.如何推导出引力与距离的平方成反比？
2.如何验证万有引力定律？
通过科学家的思路历程，渗透类比的方法。
前边的定性研究为后边定量研究做基础。
通过万有引力定律的发现过程，培养学生基于证据的科学论证能力。
为突破难点，在月地检验前用地球系两卫星模型搭台阶，同时强化用图境分析。
通过月地检验，使学生认识大胆假设的意义，和培养学生证据意识。
了解万有引力定律的由来，知道规律的内容。
通过科学家追求统一性的历程，体会科学的简洁美。
了解引力常量的意义和测量。
渗透数量级思维。
从科学研究的角度，梳理假设、论证、证据的意义。