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课时教学设计
课题 第七章 万有引力与宇宙航行 第一节 行星的运动
授课时间：2024年5月13日 课型：新课（观察探究课） 课时：二课时
教教学目标 物理观念： 1.理解万有引力定律的推导思路和过程； 2.掌握万有引力定律的内容和公式，能够运用万有引力定律解决问题； 3.知道任何物体之间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。 科学探究： 结合“地—月检验”，经历思维程序“提出问题—猜想与假设—理论分析—实验观测—证据结论”的过程，培养学生探究思维能力。 科学思维： 认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力和归纳总结能力。 科学态度与责任： 了解天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实的科研态度。学习科学家们善于从微小事物联系物理本质的能力，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。
重点难点 重点：应用万有引力定律，知道万有引力定律公式中r的物理意义。 难点：理解万有引力的推导过程。
教学准备 圆周运动演示器 教学PPT课件
教学思路 学生已经学习过“牛顿运动定律”、“匀速圆周运动”和“开普勒行星运动定律”的内容，在推导万有引力定律时就会更容易理解其推导过程。而且，学生经过前几章的学习，对物理学习中，通过已知条件推导未知条件的探索方法也有了一定的了解。学生的这些基础就能帮助学生理解本节课重点的推导部分。
教 学 过 程
活动设计 课前引导提问 3. 研究万有引力的规律 观察各种行星运动 4. 课堂练习
环节一：课前引导提问
教师活动：提问 什么叫向心力？ 宇宙的星星做什么运动？ 宇宙的星星运动过程中受什么力的作用？ 学生活动：让学生回答 垂直速度方向，让物体做圆周运动的力 简单地说做圆周运动 受万有引力的作用
环节二：让学生观察行星运动
环节三：讨论行星运动的规律
一、情境引入 师：是什么原因使行星绕太阳运动？天体速度改变，说明一定受到外力提供向心力，太阳对它的引力，那这个引力与哪些因素有关？历史上的科学家都提出了不同的观点，开普勒认为行星的运动是由于太阳的磁力引起的。伽利略认为行星的运动是“惯性”自行维持的。笛卡尔认为宇宙由不停旋转的微粒组成，微粒的运动形成漩涡，太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动。胡克认为行星的运动是由于太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。由于关于运动和力的清晰概念是之后由牛顿建立，故无法深入研究。 二、新课教学 师：太阳对行星的引力，根据经验，太阳对行星的引力F应该与行星到太阳的距离r有关，那么F与r的定量关系是什么？我们简化模型，行星轨道按照“圆”来处理。行星绕太阳运动的向心力：，天文观测行星速度 v很难，但易测得公转周期T：，开普勒第三定律消掉T：，整理关系式：，太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳距离的平方成反比。 问：行星对太阳有没有作用力？为什么？ 生：有，牛顿第三定律。 问：行星对太阳的作用力与哪些因素有关？ 生：与太阳的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。 问：用表达式应该如何表示？ 生： 师：根据力的作用是相互的，可得出太阳与行星间的引力：，可以写成：，G是一个常量，对任何行星都是相同的。 师：例1. 下面关于太阳对行星的引力说法中的正确的是 ： A. 太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力 B. 太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比 C. 太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D. 太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的 师：牛顿的进一步思考：地球绕太阳的力、月球绕地球的力、地球吸引苹果的力是同一种力吗？ 师：猜想假设地→月和太→行的力是同一种。地→月：，根据牛顿第二定律可得：。猜想假设地→苹的力也是同一种。地→苹：，根据牛顿第二定律可得：，可得：，月球轨道半径：r ≈ 60R（R是地球半径）需要验证：，计算结果：。说明地球对月球、太阳对行星、地球对苹果的引力是同一种，苹果在这个引力作用下做自由落体运动，即苹果的重力加速度。 师：牛顿更大胆的猜想：任意两个物体间？牛顿通过大量的计算，得出任意两个物体之间都存在引力，他把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来。因此总结出万有引力定律：自然界中任意两个物体间都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们间的距离r平方成反比。表达式：，其中G为引力常量，是英国物理学家卡文迪许用扭秤实验出来的，大小为6.67×10-11，单位是N·m2/kg2。 师：算一算：1. 两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力。 2. 计算太阳与地球之间的万有引力。 3. 计算太阳和地球分别对地球上50kg的人的引力。 师：万有引力适用于任意质点之间，两个质量分布均匀的球体。
环节四：课堂做练习
教室活动： 1. 对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式F ＝G ，下列说法正确的是(　) A．公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的 B．当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大 C．m1和m2所受引力大小总是相等的 D．两个物体间的引力总是大小相等，方向相反的，是一对平衡力 2. 关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是 (　　) A．不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力 B．只有能看做质点的两物体间的引力才能用F ＝ 计算 C．由F ＝ 知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大 D．万有引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于6.67×10－11N·m2/kg2 3．已知地球半径为R，将一物体从地面移到离地高为h处时，物体所受万有引力减少到原来的四分之一，则h为(　　) A．R　　 B．2R C.R D．(－1)R 4．某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半．若从地球上高h处平抛一物体，射程为60 m，则在该星球上，从同样高度、以同样的初速度平抛同一物体，射程应为(　　) A．10 m B．15 m C．90 m D．360 m
作业设计 在作业本上记知识点和练习第 题
板 书 设 计 第二节 万有引力定律 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m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。 2．公式： 3．对万有引力的理解：①万有引力的普遍性：宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着这种相互吸引的力； ②两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上。 ③万有引力仅适用于两个质点之间或者两个球体之间，不适用于不规则物体间。 4．当万有引力提供了行星绕太阳运动的向心力，则分析天体运动时，可选用以下公式：
教 学 反 思 与 改 进 优点： 不足： 改进措施：

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