1、.?太陽與行星間的引力?教案一、教學目的一知識與技能1、解關于行星繞太陽運動的不同觀點和引力思想形成的歷程。2、在開普勒行星運動定律、勻速圓周運動知識和牛頓運動定律的根底上，推導得到太陽與行星間的引力，促進學生對此規律有初步理解。3、理解牛頓得到太陽與行星間的引力與其它學科之間的聯絡。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、理解物理學的研究方法，認識物理模型和數學工具在物理學開展過程中的作用。三情感態度與價值觀1、領略自然界的奇妙與和諧，蘊涵其中的規律之簡潔，開展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，體驗探究自然規律的艱辛與喜悅。2、

2、培育與別人合作的精神，將自己的見解與別人交流的愿望，和勇于修正錯誤的科學精神。二、教學重點太陽與行星間引力的推導。三、教學難點據開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導出太陽和行星之間的引力公式，記住推導出的引力公式四、課時安排1課時五、教學準備多媒體課件、粉筆、圖片。六、教學過程新課導入： 目前太陽系中有8顆大行星如以下圖所示.它們通常被分為兩組:內層行星水星、金星、地球、火星和外層行星木星、土星、天王星、海王星,內層行星體積較小,主要由巖石和鐵組成;外層行星體積要大得多,主要由氫、氦、冰物質組成. 哥白尼說:“太陽坐在它的皇位上，管理著圍繞著它的一切星球. 那么是什么原因使行星繞太陽運動呢?伽

3、利略、開普勒以及法國數學家笛卡兒都提出過自己的解釋.然而,只有牛頓才給出了正確的解釋新課講解：一、太陽對行星的引力1.猜測與模型簡化 師生互動:老師提出問題,引導學生共同解決,為推導太陽對行星的引力作好準備. 由力和運動的關系知:力的作用規律可推測物體的運動規律;假設物體的運動規律,也可以推測力的作用規律.問題1: 今天探究太陽與行星間的引力屬于哪種情況?問題2：行星繞太陽運動的規律是怎樣的?問題3:前面我們學習了兩種曲線運動,是哪兩種,如何處理?問題4：假設要解決橢圓軌道的運動,根據如今的知識程度,可作如何簡化?學生交流討論后答復：明確:1、屬于運動求力的情況.2、由開普勒行星運動定律,行星

4、繞太陽運動軌道是橢圓,相等的時間內半徑掃過的面積相等,且滿足=k。3、平拋運動、圓周運動.平拋運動可分解為兩個方向上的直線運動,圓周運動可分解為沿半徑方向和沿切線方向上的運動。4、簡化成圓周運動。問題1:根據開普勒行星運動第一、第二定律,在行星軌道為圓的簡化模型下,行星做何種運動?問題2:做勻速圓周運動的物體必定得有力提供向心力,行星的運動是由什么力提供的向心力?問題3:向心力公式有多個,如、m2r,我們選擇哪個公式推導出太陽對行星的引力?問題4:不同行星的公轉周期T是不同的,F跟r關系式中不應出現周期T,我們可運用什么知識把T消去?師生交流討論或大膽猜測。明確:1、既然把橢圓軌道簡化為圓形軌

5、道,由第二定律:行星與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積,可知:行星做勻速圓周運動.2、猜測:太陽對行星的引力,并且此引力等于行星做圓周運動所需要的向心力。3、選擇,因為在日常生活中,行星繞太陽運動的線速度v、角速度不易觀測,但周期T比較容易觀測出來。4、由開普勒第三定律可知,=k,并且k是由中心天體的質量決定的。因此可對此式變形為T2=。 根據對上述問題的探究,讓學生分組交流合作,推導出太陽對行星的吸引力的表達式。設行星的質量為m,行星到太陽的間隔 為r,公轉周期為T,根據牛頓第二定律可得太陽對行星的引力為：F= 1由開普勒第三定律=k可得T2= 2由12得：F=即F= 33式說明：太陽

6、對不同行星的引力，與行星的質量成正比，與行星和太陽間間隔 的二次方成反比.點評：通過對上述問題探究,使學生理解物理問題的一般處理方法:抓住主要矛盾,忽略次要因素,大膽進展科學猜測,體會科學研究方法對人們認識自然的重要作用。二、行星對太陽的引力1、牛頓第三定律的內容是什么?2、根據牛頓第三定律,行星對太陽的引力滿足什么樣的關系?學生考慮、歸納、代表發言。明確：1、兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反,作用在同一條直線上。2、根據牛頓第三定律和太陽對行星的引力滿足的關系可知:行星對太陽的引力F大小應該與太陽質量M成正比，與行星、太陽間隔 的二次方成反比，也就是F。三、太陽與行星間的引力內容：1、利用太陽對行星的作用力和行星對太陽的作用力的關系,猜測太陽與行星間作用力與M、m、r的關系。2、寫出太陽與行星間引力的表達式。探究：1、通過此兩個問題鍛煉學生的邏輯思維才能。2、引入比例常數G,可得：F=對公式的說明：1公式說明，太陽與行星間的引力大小，與太陽的質量、行星的質量成正比，與兩者間隔 的二次方成反比。2式中G是比例系數,與太陽、行星都沒有關系