《万有引力理论的成就》教案
高中物理《万有引力的成就》优质课教案、教学设计
《万有引力理论的成就》教学设计
【学习目标】
一、知识与技能
1）会用万有引力定律计算天体的质量。
2）理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。
二、过程与方法
1）通过合作探究天体质量和天体密度的计算，理解称量天体质量和计算天体密度的方法。
2）通过天体质量的计算、未知天体的发现，明确万有引力定律的应用。
三、情感、态度与价值观
通过天体质量的计算、未知天体的预测的学习活动，体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用。
【学习重难点】
重点：掌握求解天体质量和密度的一般方法。
难点：
（1）求解天体质量和密度的方法。
（2）应用万有引力定律求解天体问题的基本思路。
【教学方法】
探究式教学、问题导向式教学法。
万有引力理论的成就(最新教案)
万有引力理论的成就体到地心的距离。
由此解出:gR2m=地G已知重力加速度g=9.8m/s2，地球半径学生推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计锻炼学生的计算能力，规范解题步骤(1)简化模型：将行星绕太阳的运动看成是匀学生思考讨论并说出基本思锻炼学生的总结以及语言表达能1、计算地球质量不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的引力，即:mmmg=G地R2m地是地球的质量；R是地球的半径，也就是物R=6.4x106m，引力常量G=6.67x10Nm2/kg2,试估算地球的质量。
解:gR29.8X（6.4X106）2m==kg=6x1024kg地G6.67x10-ii答：地球的质量约为6x1024kg地面的重力加速度g和地球半径R在卡文迪什之前就已知道，一旦测得引力常量G,就可以算出地球的质量m地。
因此，卡文迪什把他自己的实验说成是“称量地球的重量”。
出示图片：卡文迪什二、计算天体的质量应用万有引力可算出地球的质量，能否算出太阳速圆周运动。
力，为下面的计 算做铺垫学生思考讨论 明确中心天体的质量与环行天体质量m 无关。
(2)万有引力充当向心力F 引=F n(3)依据万有引力定律和牛顿第二定律列出方 程，从中解出太阳的质量。
设是太阳的质量，m 是某个行星的质量，r 太是行星与太阳之间的距离。
解：万有引力充当向心力：G 太=me 2rr 2行星运动的角速度①不能直接测出，但可测出它的周期T 。
把①和T 的关系①=测出行星的公转周期T 和它与太阳的距离r ,就可以算出太阳的质量，与环行天体质量m 无关。
只能求出中心天体的质量。
思考讨论：已知太阳与地球间的平均距离约为1.5X 1011m ,你能估算太阳的质量吗？换用其他行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？mm2解:G 太=m(—)2rr 2Tmm2代入上式得到：G 太=m(——)2rr 2T得：42r 3m =太GT 242r 3思考讨论：m=该表达式与环行天体质太GT 2量m 有没有关系？学生推导出太 阳质量的表达 式，在练习本 上进行定量计 算。
7.3 万有引力理论的成就(教学设计)-高中物理人教版(2019)必修第二册
4.计算太阳的质量（万有引力充当向心力）
师：那么这个方法能否称量太阳呢？显然以万有引力等于重力不可行了，咱们再换一个思路，万有引力除了充当重力，也可以充当向心力使得物体绕中心天体做圆周运动。以行星为研究对象，可以得到：
但是行星绕行的线速度比较难以测量，因此我们以 来带替，得到:
解得：
已知太阳与地球的平均距离约为 你能估算太阳的质量吗？太阳的质量约为2×1030kg，你算对了吗？换用其他行星的数据进行估算，结果会相近吗？答案自然是相近的，所有行星都环绕太阳做近似圆周运动，根据开普勒第三定律可知对于相同的中心天体， 为定值。
师：故事得从公元前古希腊那帮哲学家对地球的探索说起。首先毕达哥拉斯提出了地球是球形的观点，后由亚里士多德以船靠岸时最先出现的是桅杆为证据，进行了科学的论证。而后埃拉托色尼通过测量两个不同的城市正午时分影子角度的数据，较为精确的计算出了地球的半径。而关于这个问题最终的实验验证，则是由麦哲伦率领船队进行环球航行完成的。这个时候，聪明的同学们，如果你是科学家，你还会想要研究地球的什么呢？答案显然意见，地球的质量。用实验直接测量地球的质量很有难度，因为世界上没有这样巨大的天平，可以容纳地球。因此这个问题直到十七世纪依然没有解决。直到艾萨克牛顿以他卓越的才能发现了万有引力定律，事情才迎来转机。然而，首个被称为“称量地球”的人却是卡文迪什，这是为何呢？
《万有引力理论的成就》教学设计
《万有引力理论的成就》教学设计宁夏六盘山高级中学设计者：赵保利《万有引力理论的成就》教学设计一、本节教学内容分析1、教材地位分析本节介绍了万有引力定律在天文学上应用的成功范例。
它是本章的重点内容之一，也是高考的必考内容之一。
是在学生学习了圆周运动，天体的运动，万有引力定律等知识之后安排的一节联系实际的应用课。
其研究目的是让学生对圆周运动和万有引力定律知识的进一步巩固和加深，并通过把复杂的天体运动简化为学生所熟知的匀速圆周运动的这种方法，培养学生的建模能力，推理能力，归纳能力和发散思维意识。
通过介绍近现代我国及世界各国在这一领域所取得的成就，激发学生爱国热情和民族自豪感，对于学生初步了解宇宙，探索宇宙奥秘，学习天文学知识具有现实而深远的意义。
2、教学目标设定知识目标：了解万有引力定律在天文学上的重要应用；掌握综合运用万有引力定律和圆周运动等知识分析天体运动问题的基本方法。
能力目标：培养学生的建模能力，推理能力，归纳能力和发散思维能力，学生体会研究天体运动问题的科学方法；培养学生的创新意识。
情感、态度、价值观目标：激发学生的爱国热情和民族自豪感，体验科学的魅力，感受收获的喜悦，激发他们的求知欲望和探索科学真理的激情。
3、教材的重点、难点及确定的依据综合应用万有引力定律和圆周运动等知识分析具体问题的基本方法，以及把具体天体问题推广到一般天体，是本节课的知识重点和难点。
培养学生的推理能力，归纳能力、创新能力和直觉思维能力，使学生逐步掌握研究物理问题的科学方法是本节课的能力重点。
对教师而言物理方法的选择及挖掘，对学生而言由实际问题抽象物理模型的建模能力，再由具体到一般的发散思维方法是本节课的难点。
由于学生对天体运动的特点缺少直觉经验，加之宏观天体的运动又不能直接用实验去验证，高中阶段又对这一问题的处理做了许多简化处理，所以，学习本节内容对学生的抽象思维能力提出了很高要求，初学者普遍感到枯燥、繁杂、难于理解。
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计高中物理《万有引力理论的成就》教学设计作为一名教师，时常需要用到教学设计，借助教学设计可使学生在单位时间内能够学到更多的知识。
那么写教学设计需要注意哪些问题呢？以下是小编为大家整理的高中物理《万有引力理论的成就》教学设计，仅供参考，大家一起来看看吧。
高中物理《万有引力理论的成就》教学设计1一、内容人教版普通高中课程标准试验教科书物理必修2第六章第4节《万有引力理论的成就》二、教学分析1.教材分析本节课是《万有引力定律》之后的一节，内容是万有引力在天文学上的应用。
教材主要安排了“科学真是迷人”、“计算天体质量”和“发现未知天体”三个标题性内容。
学生通过这一节课的学习，一方面对万有引力的应用有所熟悉，另一方面通过卡文迪许“称量地球的质量”和海王星的发现，促进学生对物理学史的学习，并借此对学生进行情感、态度、价值观的学习。
2．教学过程概述本节课从宇宙中具有共同特点的几幅图片入手，对万有引力提供天体圆周运动的向心力进行了复习引入万有引力在天体运动中有什么应用呢？接下来，通过“假设你成为了一名宇航员，驾驶宇宙飞船……发现前方未知天体”，围绕“你有什么办法可以测出该天体的质量吗”全面展开教学。
密度的计算以及海王星的发现自然过渡和涉及。
在教材的处理上，既立足于教材，但不被教科书所限制，除了介绍教科书中重要的基本内容外，关注科技新进展和我国天文观测技术的发展，时代气息浓厚，反映课改精神，着力于培养学生的科学素养。
三、教学目标1.知识与技能（1）通过“计算天体质量”的学习，学会估算中数据的近似处理办法，学会运用万有引力定律计算天体的质量；（2）通过“发现未知天体”，“成功预测彗星的回归”等内容的学习，了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2.过程与方法运用万有引力定律计算天体质量，体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。
3.情感、态度、价值观（1）通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”的学习，体会科学定律在人类探索未知世界的作用；（2）通过了解我国天文观测技术的发展，激发学习的兴趣，养成热爱科学的情感。
教育部参赛-万有引力理论的成就-尹香君
6.4《万有引力理论的成就》教案【教学背景】本节教材简要介绍了万有引力理论在天文学上的重要应用，是对万有引力定律的一个具体理解和应用。
通过这一节课的学习，一方面要使学生了解运用万有引力定律解决问题的思路和方法，另一方面还要能体会到科学定律对人类探索未知世界的作用，激发学习兴趣和对科学的热爱之情。
【教材分析】本节教材简要介绍了万有引力理论在天文学上的重要应用，即“计算天体的质量”，“发现未知天体”。
教材首先通过“科学真是迷人”，在不考虑地球自转影响的情况下，认为地面上的物体所受重力和引力相等，进而得到只要知道了地球表面的重力加速度和引力常量G，即可计算出地球的质量。
最后从科学史的角度，简要介绍了亚当斯和勒维耶发现海王星的过程，都显示了万有引力理论的巨大成就。
本节内容是这一章的重点，是万有引力定律在实际中的具体应用．利用万有引力定律除了可求出中心天体的质量外还可发现未知天体．【学情分析】学生在学习本节内容之前，已经学习了匀速圆周运动的相关知识，知道匀速圆周运动的向心力由合外力提供，初步掌握了利用牛顿第二定律和向心力表达式处理匀速圆周运动的方法。
在前一节又学习了万有引力定律，但不熟悉运用万有引力定律解决实际问题的思路和方法。
学生对天文学的研究方法相对比较陌生，不了解万有引力理论所取得的成就。
【教学目标】知识与技能方面：（1）通过“称量地球质量”、“计算天体质量”的学习，学会运用万有引力定律计算天体的质量；（2）通过“发现未知天体”，“成功预测彗星的回归”等内容的学习，了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
过程与方法方面：运用万有引力定律计算天体质量，体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。
情感态度与价值观方面：（1）.通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”的学习，体会科学定律在人类探索未知世界的作用；（2）.通过了解我国天文观测技术的发展，激发学习的兴趣，养成热爱科学的情感。
【重难点】重点：计算天体的质量难点：运用万有引力定律解决问题的思路和方法【教学方法】为更好地完成教学目标，突破重难点，结合本节课的要求和特点我采用的教学方法为目标导学法、教师引领学生自主探究法、发现法、多媒体演示法等多种方法综合运用。
物理②《万有引力理论的成就》教案
物理②6教学目标一、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．会用万有引力定律运算天体质量。
3．明白得并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。
二、过程与方法1．通过万有引力定律推导出运算天体质量的公式。
2．了解天体中的知识。
三、情感、态度与价值观体会万有引力定律在人类认识自然界隐秘中的庞大作用，让学生明白得理论来源于实践，反过来又能够指导实践的辩证唯物主义观点。
教学重点1．行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。
2．会用已知条件求中心天体的质量。
教学难点依照中心天体对围绕它运动的行星的万有引力提供向心力运算中心天体的质量时，熟知并把握运算天体质量的不同表达式，在具体问题中能够从多种表达式中选择合适的形式进行运算。
教学过程一、导入新课提问：阿基米德曾经说过一句名言“给我一个支点，我能够撬动地球”。
给你一架天平，是否能够测量地球的质量？我们如何能够得到地球的质量，通过本节课的学习就能解决那个问题。
二、新课教学（一）“科学真是迷人”教师活动：引导学生阅读教材“科学真实迷人”部分的内容，摸索以下问题：1. 地面上的物体受到几个力的作用？2. 若忽略地球自转的阻碍，这几个力有什么关系？3. 写出地球质量的表达式并说出式中各量的意义。
4. 这种测量地球质量的方法所利用的物理规律是什么？学生活动：阅读教材并小组讨论，初步得到上面问题的答案。
教师活动：找小组同学代表回答问题，其他组同学对答案进行评判并补充。
教师通过总结，让学生体会科学定律对人类探究未知世界的作用，激发学生的好奇心和求知欲。
教师总结：① 科学确实专门迷人。
它把看似不可能的问题变为可能。
② 物理是一门应用科学，学习物理学的目的确实是探究研究未知世界客观规律，从而更好的开发利用大自然。
教师提出问题：依照测地球质量的思路和方法以及前面所学知识，同学们能否想一下方法运算太阳的质量呢？（二）运算天体的质量教师活动：引导学生阅读教材“天体质量的运算”部分的内容，同时考虑下列问题：1.行星绕太阳做什么运动？中学时期如何样处理？2.行星的向心力是由什么力提供的？3.已知行星的质量m 、公转的轨道半径r 和公转的角速度ω，写出太阳质量的表达式。
万有引力理论的成就教案3 人教课标版完美版
6.4 万有引力理论的成就学习目标了解万有引力定律在天文学上的应用、会用万有引力定律计算天体的质量和密度、通过求解太阳.地球的质量，培养理论联系实际的运用能力。
通过学习用万有引力定律发现未知天体的过程，懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点激情投入，交流、讨论。
掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法学习重点：掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法学习难点：掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法预习案一.天体质量的估算对一个物体的物理特性进行测量的方法主要有两种：直接测量和间接测量。
而直接测量往往很困难，无法测出结果，所以间接测量就成为一种非常有用的方法，但间接测量需要科学方法和科学理论作为依据。
1:求天体质量的方法主要有两种:一种方法是在不考虑地球自转的影响时，地面上物体受到的引力大小等于物体的重力，,即引力=重力：mg=GMm/R2; 已知地球表面的重力加速度为g,引力常量为G,地球半径为R,则地球质量M= =gR2/G；另一种方法是根据天体的圆周运动,即其向心力由万有引力提供：某行星的一颗小卫星在半径为r的圆轨道上绕行星运行，运行的周期是T。
已知引力常量为G，这个行星的质量M=4π2r3/GT22:卡文迪许用扭秤测量了铅球间的作用力大小，得到了引力常量G，进而计算了地球的质量。
从而使得万有引力定律进入定量计算领域，有了更实用的意义。
3:天体表面的重力加速度，某行星表面物体受到行星的引力大小等于物体在该行星表面的重力，解得:。
式中M为行星质量，R为行星半径二．未知天体的发现：问题的发现：天文学家在用牛顿的引力理论分析天王星运动时，发现用万有引力定律计算出来的天王星的轨道与实际观测到的结果不相符，发生了偏离。
两种观点：一是万有引力定律不准确；二是万有引力定律没有问题，只是天王星轨道外有未知的行星吸引天王星，使其轨道发生偏离。
万有引力理论的成就(教案)
万有引力理论的成就一、教学目标1. 让学生了解万有引力理论的基本概念。
2. 使学生掌握万有引力定律的发现过程及其意义。
3. 培养学生对科学探究方法和科学精神的认识。
二、教学重点与难点1. 教学重点：万有引力理论的基本概念。
万有引力定律的发现过程及其意义。
2. 教学难点：万有引力定律的数学表达及其应用。
三、教学准备1. 教师准备：万有引力理论的相关教材和参考资料。
教学PPT或黑板。
2. 学生准备：预习万有引力理论的相关内容。
准备好笔记本和笔。
四、教学过程1. 导入：教师通过提问方式引导学生回顾已学的物理学知识，为新课的导入做铺垫。
2. 知识讲解：教师详细讲解万有引力理论的基本概念，包括万有引力、引力常数等。
教师介绍万有引力定律的发现过程，如牛顿发现万有引力定律的经历。
3. 案例分析：教师通过PPT或黑板展示万有引力定律的应用实例，如地球引力、物体掉落等。
学生分组讨论，分析实例中万有引力的作用和影响。
4. 课堂互动：教师提出问题，引导学生思考和讨论万有引力定律的数学表达及其应用。
学生分享自己的观点和理解。
5. 总结与拓展：教师对本节课的主要内容进行总结，强调万有引力理论的重要性。
教师提出拓展问题，激发学生对万有引力理论进一步学习的兴趣。
五、课后作业1. 复习本节课所学内容，整理笔记。
2. 完成课后练习题，巩固对万有引力理论的理解。
3. 查找相关资料，了解万有引力理论在现实生活中的应用。
六、教学评估1. 课堂问答：教师通过提问的方式，了解学生对万有引力理论的理解程度。
2. 课后作业：检查学生完成的课后练习题，评估学生对万有引力理论的掌握情况。
3. 学生报告：鼓励学生就万有引力理论在现实生活中的应用进行研究，并进行报告，评估学生的探究能力。
七、教学反思1. 学生对万有引力理论的理解程度是否达到预期？2. 教学方法和教学内容是否适合学生？3. 有哪些教学环节可以改进，以提高教学效果？八、教学拓展1. 邀请相关领域的专家或学者，进行专题讲座，加深学生对万有引力理论的理解。
万有引力理论的成就(教案)
万有引力理论的成就教学目标：1. 了解万有引力定律的发现过程。
2. 掌握万有引力定律的表述和意义。
3. 了解万有引力理论的成就和影响。
教学重点：1. 万有引力定律的表述和意义。
2. 万有引力理论的成就和影响。
教学难点：1. 万有引力定律的数学推导。
2. 万有引力理论的成就和影响的深入理解。
教学准备：1. PPT课件。
2. 相关教材或参考资料。
3. 黑板和粉笔。
教学过程：第一章：引言1.1 引入话题教师通过展示地球、月球、太阳等天体的图片，引导学生思考这些天体之间的相互作用力。
1.2 学生讨论学生分组讨论这些天体之间的相互作用力可能是什么，并分享自己的1.3 总结教师总结引入的话题，指出这些天体之间的相互作用力就是万有引力。
第二章：万有引力定律的发现2.1 牛顿简介教师介绍牛顿的背景和成就，为学生学习万有引力定律做铺垫。
2.2 万有引力定律的表述教师通过PPT课件或黑板，展示万有引力定律的数学表述，并解释其意义。
2.3 学生理解学生通过阅读教材或参考资料，理解万有引力定律的表述和意义。
2.4 数学推导教师引导学生进行万有引力定律的数学推导，帮助学生深入理解定律。
第三章：万有引力定律的应用3.1 天体运动教师介绍万有引力定律在天体运动中的应用，如地球绕太阳的运动、月球绕地球的运动等。
3.2 学生实践学生通过模拟实验或计算题，应用万有引力定律解决实际问题。
第四章：万有引力理论的成就和影响教师介绍万有引力理论在科学、技术和工程领域中的成就，如航天技术、地球物理学等。
4.2 影响学生讨论万有引力理论对人类思想和文化的影响，如地心说和日心说的变迁。
第五章：总结5.1 课程回顾教师引导学生回顾本节课的学习内容，巩固知识点。
5.2 作业布置教师布置相关作业，要求学生进一步巩固万有引力定律的应用。
教学反思：教师在课后对自己的教学进行反思，看是否达到教学目标和重点，以及是否有学生提出难点问题，为下次课做准备。
第六章：行星运动的定律6.1 开普勒定律教师介绍开普勒的行星运动定律，特别是第三定律，即行星轨道半长轴的立方与公转周期的平方成正比。
《万有引力的理论成就》教学设计
积极思考
练习
阅读讨论
增强学生的阅读理解和分析、归纳能力。
掌握等式成立的前提条件是：不考虑地球自转的影响
通过具体的演算对地球的质量有一个感性的认识
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,逐步将学生的考虑重点转向围绕太阳的其他天体运动规律来思考
通过几个问题的探究让学生对课本知识在整体上有一定的认识和了解，增强学生的阅读理解和归纳总结的能力，体现学生的主体地位。
通过师生互动,总结点评得出正确结论，掌握,求解中心天体的质量的方法，突出重点，突破难点，达到教学目的。
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。
通过木星质量测定的实战演练，剖析学生可能产生的问题，总结点评得出正确结论，体会模型建立的方法，掌握,求解中心天体的质量的方法。
教学重点
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
教学难点
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。
2、描述匀速圆周运动的物理量有哪些?
3、向心力有几种表达方式?
(1)F向=mv2/R
(2)F向=mω2·R
(3)F向=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?
请学生们设计一种方法来测一下
万有引力理论的成就教案
万有引力理论的成就教案一、教学目标1. 让学生了解万有引力定律的发现过程，掌握万有引力定律的基本内容。
2. 使学生理解万有引力理论在物理学和天文学领域的重要地位和意义。
3. 培养学生的科学思维能力和创新意识，激发学生对自然科学的热爱。
二、教学内容1. 万有引力定律的发现：牛顿与苹果树下2. 万有引力定律的基本内容：物体之间的相互吸引力3. 万有引力常量的测定：卡文迪许的贡献4. 万有引力理论在天文学领域的应用：行星运动定律的解释5. 万有引力理论在现代科技中的应用：航天事业的发展三、教学重点与难点1. 教学重点：万有引力定律的发现过程及其意义万有引力定律的基本内容万有引力常量的测定方法万有引力理论在天文学领域的应用2. 教学难点：万有引力常量的测定原理万有引力理论的数学表达式及其计算方法四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生思考和探讨万有引力定律的发现过程和应用。
2. 利用多媒体课件，展示相关实验和观测现象，增强学生对知识点的理解。
3. 结合现实生活中的实例，让学生感受万有引力理论的实际意义。
4. 开展小组讨论和课堂互动，激发学生的学习兴趣和参与度。
五、教学安排1. 第一课时：万有引力定律的发现与基本内容引入：苹果树下启示讲解：万有引力定律的实验基础和数学表达式练习：万有引力定律的应用实例2. 第二课时：万有引力常量的测定讲解：卡文迪许的扭秤实验演示：实验原理和操作方法练习：计算两个物体之间的万有引力3. 第三课时：万有引力理论在天文学领域的应用讲解：行星运动定律与万有引力理论的关系演示：行星运动轨迹的模拟练习：分析实际观测数据，验证万有引力理论4. 第四课时：万有引力理论在现代科技中的应用讲解：航天事业的发展与万有引力理论的关系演示：航天器轨道计算和控制练习：分析航天任务，了解万有引力理论的实际应用5. 第五课时：总结与拓展回顾：本节课的主要内容和知识点讨论：万有引力理论的局限性和未来研究方向六、教学过程1. 导入：通过回顾上一个课时的内容，引导学生进入新的学习主题。
高一物理必修2《万有引力理论的成就》优秀教案
高一物理必修2《万有引力理论的成就》优秀教案高一物理必修2《万有引力理论的成就》优秀教案高一物理必修2《万有引力理论的成就》优秀教案[学习目标]1.了解万有引力定律的伟大成就，能测量天体的质量及预测未知天体等2.熟练掌握应用万有引力定律测天体质量的思路和方法。
3.体会万有引力定律在天文学史上取得的巨大成功，激发学科学习激情和探索精神。
[学习重难点]1.重点：测天体的质量的思路和方法2.难点：物体的重力和万有引力的区别和联系。
[学习方法]自主学习、合作交流、讲授法、练习法等。
[课时安排]1课时[学习过程]一、导入新课：万有引力定律发现后，尤其是卡文迪许测出引力常量后，立即凸显出定律的实用价值，能利用万有引力定律测天体的质量，科学性的去预测未知的天体！这不仅进一步证明了万有引力定律的正确性，而且确立了万有引力定律在科学史上的地位，有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。
二、多媒体展示问题，学生带着问题学习教材，交流讨论。
1.说一说物体的重力和万有引力的区别和联系2.写出应用万有引力定律测天体质量的思路和方法。
3.简述“笔尖下发现的行星”的天文学史事，该史事说明了什么？三、师生互动参与上述问题的学习与讨论1.学生互动学习交流发言。
2.教师指导、帮助学生进一步学习总结（结合课件展示）。
（1）万有引力和物体的重力地球表面附近的物体随地球的自转而做匀速圆周运动，受力分析如图（1）1）在两极点:2）除两极点外：万有引力的一个分力提供向心力，另外一个分力就是物体受到的重力，由于提供向心力的力很小（即使在赤道上），物体的重力的数值和万有引力相差很小。
3）在赤道处：，显然，地球表面附近随纬度的增加，重力加速度值略微增大。
若忽略地球自转的影响，物体受到的万有引力约为物体在该处受到的重力，不予考虑二者的差别。
物体在距离地心距离为r（r>R）处的加速度为ar:则:若忽略地球自转的影响，物体在距离地心距离为r处的重力加速度为gr:则:（2）“科学真是迷人”巧测地球的质量若不考虑地球自转的影响：，则:地面的重力加速度g和地球半径R在卡文迪许之前就已知道，卡文迪许测出了引力常量G，就可以算出地球的质量M。
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6.4 万有引力理论的成就
【教学目标】
知识与技能
1．了解万有引力定律在天文学上的应用
2．会用万有引力定律计算天体的质量和密度
3．掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法
过程与方法
通过求解太阳.地球的质量，培养学生理论联系实际的运用能力
情感态度与价值观
通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点
【教学重点】
1、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。
2、会用已知条件求中心天体的质量。
【教学难点】
根据已有条件求中心天体的质量。
【教学课时】
1课时
【探究学习】
引入新课
1、上节我们学习了万有引力定律的有关知识，现在请同学们回忆一下，万有引力定律的内容及公式是什么？公式中的G又是什么？
内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积
成正比，跟它们的距离的平方成反比。
公式：F =G 2
21r m m . 公式中的G 是引力常量，它在大小上等于质量为1 kg 的两个物体相距1 m 时所产生的引力大小，经测定其值为6.67×10—11 N ·m 2/kg 2。
万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化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信心，人们有能力理解天地间的各种事物。
这节课我们就共同来学习万有引力定律在天文学上的应用。
新课讲解
一、“科学真实迷人”
教师活动：引导学生阅读教材“科学真实迷人”部分的内容，思考问题
1、推导出地球质量的表达式，说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？
2、设地面附近的重力加速度g=9.8m/s 2，地球半径R =6.4×106m ，引力常量G =6.67×10-11 Nm 2/kg 2，试估算地球的质量。
学生活动：阅读课文，推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算。
教师活动：学生的推导、计算过程，一起点评。
24112
6210610
67.6)104.6(8.9⨯=⨯⨯⨯==-G gR M kg 点评：引导学生定量计算，增强学生的理性认识。
对学生进行热爱科学的教育。
二、计算天体的质量
教师活动：引导学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容，同时考虑下列问题
1、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?
2、求解天体质量的方程依据是什么?
学生活动：学生阅读课文第一部分，从课文中找出相应的答案.
1、应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是：根据环绕天体的运动情况，
求出其向心加速度，然后根据万有引力充当向心力，进而列方程求解.
2、从前面的学习知道，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，
这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在.
教师活动：引导学生深入探究
请同学们结合课文知识以及前面所学匀速圆周运动的知识，加以讨论、综合，
然后思考下列问题。
学生代表发言。
1.天体实际做何运动?而我们通常可认为做什么运动?
2.描述匀速圆周运动的物理量有哪些?
3.根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?
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?
学生活动：分组讨论，得出答案。
学生代表发言。
1.天体实际运动是沿椭圆轨道运动的，而我们通常情况下可以把它的运动近似处理为圆形轨道，即认为天体在做匀速圆周运动.
2.在研究匀速圆周运动时，为了描述其运动特征，我们引进了线速度v，角速度ω，周期T三个物理量.
3.根据环绕天体的运动状况，求解向心加速度有三种求法.即：
（1）r v a n 2= （2）r a n 2ω= （3）2
24T r a n π= 4.应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度的三种表述方式可得三种形式的方程，即
（1）r v m ma F F n n 2
2r
Mm G ====引 即：r v G 2
2r Mm = ①
（2）r m ma F F n n 22r Mm G
ω====引 即：r m 22r Mm G ω= ②
（3）2224r Mm G T
r m ma F F n n π====引 即： 2224r Mm G T r m π= ③
从上述动力学方程的三种表述中，可得到相应的天体质量的三种表达形式：
（1）G r v M 2= （2）G r M 32ω= （3）23
24GT
r M π= 上述三种表达式分别对应在已知环绕天体的线速度v ，角速度ω，周期T 时求解中心天体质量的方法.
以上各式中M 表示中心天体质量，m 表示环绕天体质量，r 表示两天体间距离，G 表示引力常量.
5.从以上各式的推导过程可知，利用此法只能求出中心天体的质量，而不能求环绕天体的质量，因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边，已被约掉。
师生互动：听取学生代表发言，一起点评。
从上面的学习可知，在应用万有引力定律求解天体质量时，只能求解中心天体的质量，
而不能求解环绕天体的质量。
而在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。
例题：把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，平均半径为1.5×1011 m ，已知引力常量
为：G =6.67×10-11 N ·m 2/kg 2，则可估算出太阳的质量大约是多少千克?（结果
取一位有效数字）
分析：题干给出了轨道的半径，虽然没有给出地球运转的周期，但日常生活常识告诉我们：地球绕太阳一周为365天。
故：T =365×24×3600 s=3.15×107 s
由万有引力充当向心力可得： G 2r Mm =m 224T
r π 故：M =23
24GT r π
代入数据解得M =27113
112)102.3(107.6)105.1(14.34⨯⨯⨯⨯⨯⨯-kg=2×1030 kg
【课堂训练】 估算天体的密度
一艘宇宙飞船飞近某一个不知名的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道,宇航员进行预定的考察工作,宇航员能不能仅用一只表通过测定时间来测定该行星的密度? 说明理由及推导过程.
ρ=3π/GT 2
【课堂小结】
1.本节课学习了万有引力定律在天文学上的成就，计算天体质量的方法是
（1）G r v M 2= （2）G r M 32ω= （3）2
3
24GT r M π= 2. 很多天体运动都可以近似地看成圆周运动，其向心力由万有引力提供。
计算天体运动的基本思路： G=mg。