万有引力理论-教学设计.doc

万有引力理论的成就的教学设计
教学设计
7.4 万有引力理论的成就
一、教材分析
1、教材所处的地位与作用
本节课在教材编排上,呈现的是由点到面逐步展开的倒金字塔的形式，这符合学生的认知习惯。如果说前三节课是用追寻的眼光追寻先人的伟大成就，那么这一节课就是学生在先人的指引下进行创新应用的创新课，同时教材在开始和结尾阶段分别引用了马克·吐温和冯·劳厄对物理研究的精彩论述的话, 不仅能够激励学生增强学科兴趣,更能激发学生去进一步探索宇宙的奥秘欲望!可以说这一节课既是知识传授又是能力、情感的培养课，体现新课程的理念和要求。
2、教学目标
①知识与技能：
1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2、会用万有引力定律计算天体质量。
3、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。
②过程与方法：
1、通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。
2、通过一些探究活动计算星体表面重力加速度和星体密度。
③情感态度与价值观：
体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点
3.教学重点、难点
①重点
利用万有引力定律和圆周运动的规律来计算太阳的质量,由此迁移发散到各中天体质量的计算方法上。
突破方法：对地球围绕太阳转动的之一模型进行演变，类比到一星一绕的所有模型，启发学生利用先逐一对照再深刻体会的过程来掌握本节知识
②难点：
在进行知识点迁移时，学生对准确抓住模型中的各个星体所担任的角色较为困难。此处应为本节的难点所在。
突破方法：在进行已有知识的迁移时应重点重复围绕和被绕的关系，让学生理清星体角色，并应用错误分析的方法，加强对认识的刺激
4、教材的处理
① 根据本课的内容设计问题，让学生思考、讨论、表达，有利学生从整体上来把握知识点，培养阅读、分析能力。
②充分挖掘课本资源，并坚持一材料多用的原则。这样既直观，又能体现例子的典型性和精练性。
③有针对性地穿插些探究性问题。由学生自主阅读材料，进行讨论，并联系已学的知识，提炼观点，这有利调动学生的发散思维、创新意识，懂得知识迁移，使教学更具启发性。
④师生互动教学来分析相关的重难点，这样能够弥补传统教学的不足，提高上课的效率。
二、教法分析
新课改的目的之一就是改变传统教学方法，针对我校提出的“自主，合作，探究”的教学理念，对于本节课的内容将采用如下方法：
1.探究合作式
这正是新课程理念的要求，体现新课改精神，能够培养同学的自主学习能力，发现问题解决问题的能力，充分发挥出同学的主体作用。
2.纠错返正式
就本节课的内容，同学容易犯被绕和环绕星体错位的错误，利用沿用错误方法而导致解题无果的这样一种方式来增强对同学思维的刺激，以加深对知识的理解。
3.阅读提炼式
由同学自己阅读教材提炼知识，总结方法，在自主学习过程中，逐步提高学习能力
三、学情分析
学生通过前三节的学习，已经初步掌握了有关天体运动的知识，对于规律的适用性也进行了不少的尝试，积累了一定的应用经验，对于本节课的知识的迁移和发散起到了一定的铺垫作用，因此只要在课堂上加以一定的引导和启发，结合前面三节所掌握的知识，完全可以理解并应用本节的授课内容
四、学法分析
教是导学是获，不同的学习方法获得的知识也是不同的，授之于鱼不如受之于渔， 教会学生一种学习的方法，学生将终生受益，有利于学生的终生学习通过教学要求学生掌握以下学法。
1、合作出真知
一个人的力量是有限的，利用群体的力量来打开问题所在，获取知识，能让学生走上社会后能更快的发展。
2、知识迁移法
物理规律的美就在于他的普适性，很多知识本身就是相同的，学生学会这一点，处理问题就能举一反三，
3、有效阅读法
这是为了克服以前那种死记硬背、生搬硬套的不科学方法，让学生学会提取信息、构建模型。
五、教学过程设计
新课引入
美国的阿波罗8号从月球返回时，当地面控制中心问是谁在驾驶时，指令长这样回答：“我想是牛顿在驾驶”。为什么会这样说呢？万有引力定律的发现有着重要的物理意义：他对天文学的发展具有深远的影响，他把地面上的物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，对科学文化的发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。这节课我们就将通过几个万有引力的应用的事例来窥探一斑。
设计目的：让同学们初步体会到科学定律对人类探索未知世界的巨大作用,同时带着疑惑和探索的兴趣开始新课学习!
（一）．地球质量的测量
启发性问题：
1、如何直接测量物体质量 ？
2、地球质量是否可以用天平直接称量?
3、我们可以通过万有引力定律来“称量”,那么如何测量呢?
学生活动：阅读书本第一节的内容，获得利用万有引力测地球质量的方法，并加以总结，通过自己的语言表达出来。
知识点总结：
地面上物体的重力等于地球对物体的引力,即
mg=GMm/r2
根据G、g、r测出地球质量
师生活动：师生共同合作代入数据计算出地球的质量

探究·练习
1、思考如何测量月球上的重力加速度
2 、如何测量月球的质量?
引导·思考
如何测量太阳的质量?
（二．）太阳质量的测量
阅读·思考
1应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?
(根据环绕天体的运动情况，结合万有引力充当向心力，进而列方程求解 )
2求解天体质量的方程依据是什么?
(天体之间存在着相互作用的万有引力，而行星（或卫星）都在绕恒星（或行星）做近似圆周的运动，而物体做圆周运动时合力充当向心力，故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力 )
教师引导：太阳质量的测定,因为无法登陆表面,所以只能从另外一个角度来考虑!通过引导、启发,逐步将同学的考虑重点转向围绕太阳的其他天体运动规律来思考
准备知识回顾：
1、天体实际做何运动?而我们通常可认为做什么运动?
为得出通常认为天体在做匀速圆周运动
2、描述匀速圆周运动的物理量有哪些?
线速度v，角速度ω，周期T三个物理量
3、向心力有几种表达方式?
(1)F心=mv2/r(2)F心=mω2·r(3)F心=m4π2r/T2
4、应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?各是什么?各有什么特点?
5、应用此方法能否求出环绕天体的质量?
纠错问题：请同学们设计一种方法来测一下木星的质量
•可能出现的错误：用木星围绕太阳的这一模型来解题
•得到的结果：无法得到木星的质量，反而得到了太阳的质量
•错误发生原因：建立的模型错误，万有引力定律只能算出 中心天体的质量
•纠错目的：进一步强调利用万有引力定律算出的只是中心天体的质量
探究·练习
能否利用人造卫星的相关信息测量地球质量?
设计目的：通过典例探究,感悟求解中心天体质量的三种表达式中，最常用的是已知周期求质量的方程。因为环绕天体运动的周期比较容易测量。并了解目前,观测人造卫星的运动,是测量地球质量的重要方法之一。
（三．）未知天体的发现
阅读·讨论
1、应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？
2、应用万有引力定律发现了哪些行星？
通过海王星、冥王星预测直至发现的过程,渗透物理学史的思想教育,体会万有引力理论威力。
六．课堂小结
•让同学概括总结本节的内容；
•请同学代表总结发言；
•其他同学在讨论，补充；
•请同学评价本节小结内容
教师点评:
本节课我们通过共同的学习了地球质量测定——天体质量测定——天体轨道的演算推测,直观地了解了万有引力定律在人类认识自然界奥秘中发挥的巨大作用!
理论来源于实践，反过来又可以指导实践 所以在人们后来的探索前进道路上,仍旧难忘牛顿等前辈科学家的功勋

七、说板书设计
第四节　万有引力理论的成就
一、测地球质量

二、 计算天体的质量
1.天体质量的计算

(只能求出中心体的质量)
2.求某星体表面的重力加速度.
(r为星体的半径)
二、发现未知天体：
（已知中心体的质量及环绕体的运动）
§7.4 万有引力理论的成就学案
1.地球质量的测量
1.阅读书本第一节的内容,请用自己的语言描述出地球质量的测量方法

2.为什么说在不考虑地球的自转的情况下，重力才等于地球和物体之间的万有引力？

3.请说说为什么卡文迪许把自己的实验说成是测地球质量的实验

2.太阳质量的测量
探究·练习
1.能否用测地球质量的方法测量月球的质量? 如果能那应该需要知道那些量？如果有一天你也登上了月球，为我国的航天事业作出重大奉献，那么你将怎样在月球上用常规的工具重测月球的质量？思考如何测量月球上的重力加速度?

2.物体绕地球转动，可以计算出地球的质量，那么地球是绕太阳转的，能否利用此计算太阳的质量呢?谈谈你的观点和方法。

知识迁移
1. 现在都是利用人造卫星的相关信息来测量地球质量的，你能够说出测量方法吗？你觉得和开始的方法那个好，为什么？。

2. 如果要想测木星的质量，那么需要测那些量呢？谈谈你的观点和方法

由上面几个事例，你可以得出一个什么结论？
3.未知天体的发现
阅读课本，了解利用万有引力发现未知天体的伟大创举，感受科学之美和万有引力的伟大成就
4．巩固练习
例1某人在某一星球上以速度v竖直上抛一物体，经时间t落回抛出点，已知该星球的半径为R，试计算该星球的质量及其平均密度？

例2一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R的行星表面飞行，环绕一周飞行时间为T，
求该星球的质量和平均密度？

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