太阳与行星的引力课件
时间：2021-08-31【学习内容分析】
在行星运动规律与万有引力定律两节内容之间安排本节内容，是为了更突出发现万有引力定律的这个科学过程。如果说上一节内容是从运动学角度描述行星运动的话，那么，本节内容是从动力学角度来研究行星运动的，研究过程是依据已有规律进行的演绎推理过程。教科书在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程，因此体验物理学研究问题的方法就成为主要的教学目标。
【学情分析】
在学太阳对行星的引力之前，学生已经对力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了较好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。所以在推导太阳与行星运动规律时，教师可以要求学生自主地运用原有的知识进行推导，并要求说明每一步推理的理论依据是什么，教师仅在难点问题上做适当的点拨。
【教学目标】
一、知识与技能
1.了解关于行星绕太阳运动的不同观点和引力思想形成的历程。
2.知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用，知道行星绕太阳做匀速圆周运动向心力来源。
3.知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿定律在推导太阳与行星间引力时的作用，领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。
二、过程与方法
1.追寻得出太阳与行星间引力的科学探究过程，认识科学探究中交流和独创的意义;
2.了解物理学的研究方法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用;
3.通过思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。
三、情感态度与价值观
1.领略自然界的奇妙与和谐，蕴涵其中的规律之简洁，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
2.培育与他人合作的精神，将自己的见解与他人交流的愿望。
【教学重难点】
1.太阳与行星间的引力的推导思路和过程。
2.突出教学重难点的方法：引导学生动手参与推导过程，关注学生推导细节并及时交流和反馈，总结推导步骤;教师呈现推导过程要层次分明，突出关键。
【教学资源】
1.教学课件(PPT文件)
2.行星运动数据(excel文件)
3.曲线拟合工具(excel软件)
4.多媒体教学设备
【教学过程设计】
复习旧课：
(引导学生回答，教师及时纠正补充)
教师活动：请同学们从运动的描述角度思考，开普勒行星运动定律的物理意义?(提问)
学生活动：第一定律揭示了描述行星运动的参考系、及其运动轨迹;第二定律揭示了行星在椭圆轨道上运动经过不同位置的快慢情况，近日点附近速度大，远日点附近速度小;第三定律：揭示了不同行星虽然椭圆轨道和环绕周期不同，但由于中心天体相同，所以共同遵循轨道半长轴的三次方与周期的二次方比值相同的规律。
教师活动：课件展示开普勒三定律：
开普勒第一定律也叫椭圆轨道定律，它的具体内容是：所有行星分别在大小不同的轨道上围绕太阳运动。太阳在这些椭圆的一个焦点上。他的这条定律否定了行星轨道为圆形的理论。
开普勒第二定律：对任意行星来说，他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒第三定律的具体表述是：行星绕太阳运动轨道半长轴R的立方与运动周期T的平方成正比。
教师活动：
开普勒在1609和1619年发表了行星运动的`三个定律，解决了描述行星运动的问题，但好奇的人们，面向天穹，深情地叩问：是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢?(问题的提出：)
引导学生思考：
问题1：行星在椭圆轨道上运动是否需要力?这个力是什么力提供的?大小跟太阳与行星间的距离有什么关系吗?
学生活动：行星在椭圆轨道上运动需要力，这个力可能是太阳与行星之间引力提供的，大小跟太阳与行星间的距离应有关。
问题2：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式，我们现在怎么办?把它简化为什么运动呢?
学生活动：猜测可以简化为圆周运动。
问题3：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳的运动可进一步简化为匀速圆周运动吗?为什么?
学生活动：猜测可以简化为匀速圆周运动。
教师活动：多媒体展示八大行星的轨道数据。
总结：行星做曲线运动→必受到力的作用→把行星绕太阳的运动简化为圆周运动→进一步简化为匀速圆周运动。
设计说明：依照已学知识点提出问题，然后让学生个体作答解决问题，同时不断抛出新的讨论点，引导学生积极参与讨论探究。模型简化也经过先猜测再推理的过程。
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