【教学设计】万有引力定律的应用教学设计
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万有引力定律的应用教学设计
一.教材内容分析
本节先从问题引入,学生带着万有引力定律如何帮助人类实现“飞天”梦的问题展开本节的学习。
本节课介绍的人造卫星中的一些理论,渗透了许多研究物理问题的方法,因此,本节课是“万有引力定律与航天”中的重要内容,是学生进一步研究天体物理问题的理论基础。
二.学情分析
通过对第一节天地力的综合:万有引力定律的学习,学生对开普勒三大定律和万有引力定律有了一定的了解,并且能够运用开普勒三大定律解决简单的行星运动问题,会用万有引力定律公式解决有关问题以及了解了卡文迪许扭秤实验的重要性。
三.教学目标:
1.物理观念:能建立模型计算天体质量,能将一些熟悉天体的运动抽象成匀速圆周运动模型来进行分析和推理。
2.科学思维:通过相关实例,了解万有引力定律在宇宙研究中的重要作用,能用万有引力定律解释一些天体运动问题。
3.科学探究:能建立发射人造卫星的模型,能计算人造卫星的环绕速度,探究第二宇宙速度和第三宇宙速度。
4.科学态度与责任:能感受到科学定律的预测作用,体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用。
四.教学重难点
重点:综合运用万有引力定律对天体进行有关运算,如计算天体质量、第一宇宙速度等。
难点:将一些天体的运动抽象成匀速圆周运动模型进行分析和推理。
五.教学方法
讲授法
六.所属环境及教学模式
教学环境:☑多媒体教学环境□混合学习环境□智慧学习环境
教学模式:讲授式教学模式七.课时安排
第1课时
八.教学过程:
1.将行星(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动。
2.万有引力充当向心力F 引=F n 或在球体表面附近F 引
=G 重 例1:某星球的半径为R ,在该星球表面高H 处自由
释放一物体,经时间t 落到该星球表面上,万有引力常量为G ,不计一切阻力.求:
(1)该星球表面的重力加速度; 例2:月球绕地球周期T=27.3天,月地平均距离
r=3.84×108m,求地球质量。
二、人造卫星上天
【牛顿的设想】
思考:当物体速度非常大时,物体会怎样运动? 在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中,牛顿设想抛出速度很大时,物体就不会落回地面。
思考:那么,抛出速度为多大时,物体将不会落回地面而绕着地球表面运动呢? (已知G=6.67×10-11Nm 2/kg 2 , 地球质量M=5.98×
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kg, 地球半径R=6400km,地球表面重力加速度
g=9.8m/s 2 )
万有引力提供物体作圆周运动的向心力
学生思考讨论推导第一宇宙速度
2R Mm G R v m 2=s R
GM v /m 9.7==
板书设计
课题万有引力定律的应用
一、求解中心天体质量的两种方法
二、宇宙速度
1、第一宇宙速度:v=7.9km/s
使卫星绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度、卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度。
2、第二宇宙速度:v=11.2km/s。
使卫星挣脱地球的束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度。
3、第三宇宙速度大小:v=16.7km/s
物体挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间。