太陽與行星的引力課件

【學習內容分析】

在行星運動規律與萬有引力定律兩節內容之間安排本節內容，是為了更突出發現萬有引力定律的這個科學過程。如果説上一節內容是從運動學角度描述行星運動的話，那麼，本節內容是從動力學角度來研究行星運動的，研究過程是依據已有規律進行的演繹推理過程。教科書在尊重歷史事實的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學生以自己現有的知識基礎身於歷史的背景下，經歷一次“發現”萬有引力的過程，因此體驗物理學研究問題的方法就成為主要的教學目標。

【學情分析】

在學太陽對行星的引力之前，學生已經對力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較好的理解，並且掌握自由落體運動和圓周運動等運動規律，能熟練運用牛頓運動定律解決動力學問題。已經完全具備深入探究和學習萬有引力定律的起點能力。所以在推導太陽與行星運動規律時，教師可以要求學生自主地運用原有的知識進行推導，並要求説明每一步推理的理論依據是什麼，教師僅在難點問題上做適當的點撥。

【教學目標】

一、知識與技能

1.瞭解關於行星繞太陽運動的不同觀點和引力思想形成的歷程。

2.知道行星繞太陽運動的原因，知道太陽與行星間存在着引力作用，知道行星繞太陽做勻速圓周運動向心力來源。

3.知道太陽與行星間引力的方向和表達式，知道牛頓定律在推導太陽與行星間引力時的作用，領會將不易測量的'物理量轉化為易測量物理量的方法。

二、過程與方法

1.追尋得出太陽與行星間引力的科學探究過程，認識科學探究中交流和獨創的意義;

2.瞭解物理學的研究方法，認識物理模型和數學工具在物理學發展過程中的作用;

3.通過思維程序“提出問題→猜想與假設→理論分析→實驗觀測→驗證結論”培養學生探究思維能力。

　三、情感態度與價值觀

1.領略自然界的奇妙與和諧，藴涵其中的規律之簡潔，發展對科學的好奇心與求知慾，樂於探究自然界的奧祕，體驗探索自然規律的艱辛與喜悦。

2.培育與他人合作的精神，將自己的見解與他人交流的願望。

【教學重難點】

1.太陽與行星間的引力的推導思路和過程。

2.突出教學重難點的方法：引導學生動手參與推導過程，關注學生推導細節並及時交流和反饋，總結推導步驟;教師呈現推導過程要層次分明，突出關鍵。

【教學資源】

1.教學課件(PPT文件)

2.行星運動數據(excel文件)

3.曲線擬合工具(excel軟件)

4.多媒體教學設備

【教學過程設計】

複習舊課：

(引導學生回答，教師及時糾正補充)

教師活動：請同學們從運動的描述角度思考，開普勒行星運動定律的物理意義?(提問)

學生活動：第一定律揭示了描述行星運動的參考系、及其運動軌跡;第二定律揭示了行星在橢圓軌道上運動經過不同位置的快慢情況，近日點附近速度大，遠日點附近速度小;第三定律：揭示了不同行星雖然橢圓軌道和環繞週期不同，但由於中心天體相同，所以共同遵循軌道半長軸的三次方與週期的二次方比值相同的規律。

教師活動：課件展示開普勒三定律：

開普勒第一定律也叫橢圓軌道定律，它的具體內容是：所有行星分別在大小不同的軌道上圍繞太陽運動。太陽在這些橢圓的一個焦點上。他的這條定律否定了行星軌道為圓形的理論。

開普勒第二定律：對任意行星來説，他與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。

開普勒第三定律的具體表述是：行星繞太陽運動軌道半長軸R的立方與運動週期T的平方成正比。

教師活動：

開普勒在1609和1619年發表了行星運動的三個定律，解決了描述行星運動的問題，但好奇的人們，面向天穹，深情地叩問：是什麼力量支配着行星繞着太陽做如此和諧而有規律的運動呢?(問題的提出：)

引導學生思考：

問題1：行星在橢圓軌道上運動是否需要力?這個力是什麼力提供的?大小跟太陽與行星間的距離有什麼關係嗎?

學生活動：行星在橢圓軌道上運動需要力，這個力可能是太陽與行星之間引力提供的，大小跟太陽與行星間的距離應有關。

問題2：行星的實際運動是橢圓運動，但我們還不知道求出橢圓運動加速度的運動學公式，我們現在怎麼辦?把它簡化為什麼運動呢?

學生活動：猜測可以簡化為圓周運動。

問題3：既然把行星繞太陽的運動簡化為圓周運動。那麼行星繞太陽的運動可進一步簡化為勻速圓周運動嗎?為什麼?

學生活動：猜測可以簡化為勻速圓周運動。

教師活動：多媒體展示八大行星的軌道數據。

總結：行星做曲線運動→必受到力的作用→把行星繞太陽的運動簡化為圓周運動→進一步簡化為勻速圓周運動。

設計説明：依照已學知識點提出問題，然後讓學生個體作答解決問題，同時不斷拋出新的討論點，引導學生積極參與討論探究。模型簡化也經過先猜測再推理的過程。