1、第3節(jié) 萬有引力定律的應用一、知識目標 1會利用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量。2理解并能夠計算衛(wèi)星的環(huán)繞速度。3知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義。二、情感、態(tài)度與價值觀：1了解萬有引力定律在探索宇宙奧秘中的重要作用，感受科學定律的巨大魅力。2體會科學探索中，理論和實踐的關(guān)系。3體驗自然科學中的人文精神。三、能力目標培養(yǎng)學生對萬有引力定律的理解和利用有限的已知條件進行近似計算的能力。四、教學重點：1利用萬有引力定律計算天體質(zhì)量的思路和方法2發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的科學案例3計算環(huán)繞速度的方法和意義4第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義五、教學難點： 天體質(zhì)量計算 教學方法： 自主討論思考、推導、引

2、導分析課時安排：1課時教學步驟：一、導入新課牛頓通過對前人研究結(jié)果的總結(jié)和假設、推理、類比、歸納，提出了萬有引力定律 在一百多年后，由英國科學家卡文迪許精確測定了萬有引力常數(shù)G，從那時候起，萬有引力才表現(xiàn)出巨大的威力。尤其在天體物理學計算、天文觀測、衛(wèi)星發(fā)射和回收等天文活動中，萬有引力定律可稱為最有力的工具。二、新課教學 投影月球繞地轉(zhuǎn)動的動畫演示，提出問題：若月球繞地球做勻速圓周運動，其周期為T，已知月球到地心距離為r，如何通過這些條件，應用萬有引力定律計算地球質(zhì)量？（要求學生以討論小組為單位就此問題展開6分鐘討論，討論出結(jié)果后，提供計算基本思路、計算過程和結(jié)果、并總結(jié)萬有引力定律計算天體質(zhì)

3、量的方法，教師在教室巡回，找出兩個結(jié)果比較完整，討論思路清晰但計算過程略有不同的組，要求其對所討論的問題進行回答。）顯示：勻速圓周運動，周期T、月球到地心距離r，求：地球質(zhì)量M教師總結(jié)兩組的討論過程和結(jié)果，比較后，對所討論的問題得出一個更加完善的答案。板書演示，重現(xiàn)這一完整過程，并對問題的答案做出總結(jié)。要求各小組將這個結(jié)果和自己小組的結(jié)果進行兩分鐘比較討論。（總用時約6分鐘）提出問題：利用這種方法，是否可以計算不帶衛(wèi)星的天體的質(zhì)量？為什么？學生回答，教師總結(jié)。講解例題（課本練習1）：已知地球繞太陽做勻速圓周運動的周期為365天，地球到太陽的距離為1.51011m，取G6.671011Nm2/k

4、m，求太陽的質(zhì)量。提問學生，將學生的思路地月系擴展到太陽系。提問學生太陽系目前觀測到有多少顆行星？他們分別是哪些呢？學生回答后，投影出太陽系九大行星運行圖，并展示部分行星的照片。提出：引入美國天文學家發(fā)現(xiàn)的可能的太陽系的第十顆行星，及海王星和冥王星發(fā)現(xiàn)的故事，要求學生就這些案例，聯(lián)系認識宇宙范圍越大，所需探索時間越長這個事實，經(jīng)過三分鐘討論，談談自身獲得什么啟示。并鼓勵學生查閱相關(guān)資料，了解更多的關(guān)于行星的知識，激發(fā)學生對這一問題的興趣，鼓勵學生利用已有條件，探索宇宙的奧秘。將課堂引回地月系，從地月系的環(huán)繞關(guān)系，引入地球衛(wèi)星。提問有關(guān)衛(wèi)星的一些問題。例如：衛(wèi)星發(fā)射速度、衛(wèi)星軌道形狀、衛(wèi)星運行速

5、度等等。講述衛(wèi)星的理論模型在牛頓年代已經(jīng)出現(xiàn)，并演示這一模型。讓學生接受環(huán)繞速度的概念。通過萬有引力定律和向心力公式聯(lián)系，解出地球附近的環(huán)繞速度的值，板書這一題設和計算推理過程。提出問題：如果發(fā)射速度大于環(huán)繞速度會有什么結(jié)果？提醒學生結(jié)合衛(wèi)星的橢圓形軌道，作出討論猜想，學生討論出結(jié)果之后，提供不同情況下的衛(wèi)星運行演示。引入大于環(huán)繞速度的兩個特殊發(fā)射速度：第二宇宙速度、第三宇宙速度。再用演示和計算結(jié)合的方法引導學生得到環(huán)繞速度是衛(wèi)星運行的最大速度，也是最小發(fā)射速度這一結(jié)論。教師總結(jié)指出這里學生常常出現(xiàn)的錯誤，并加以強調(diào)。提供地球上不同緯度地區(qū)單位質(zhì)量物體所受重力的值（相當于提供重力加速度），和地球表面單位質(zhì)量物體所受地球的萬有引力的值，要求學生作出比較，討論，學生可以得到兩者近似相等的結(jié)論：地面附近mg=GMm/R2,即gR2=GM這一結(jié)論。例題（課本練習3）如果近似地認為地球?qū)Φ孛嫖矬w地引力等于其重力mg，你能否據(jù)此推出環(huán)繞速度？提問后，再講解。三、小結(jié)：本節(jié)課的重點問題：1利用萬有引力定律計算天體質(zhì)量的思路和方法2了解發(fā)現(xiàn)海王星和冥王星的科學案例3計算環(huán)繞速度的方法和意義4知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含義課后作業(yè)：本節(jié)課后練習1、3兩道題。教學總