高一物理教案:《圆周运动- 万有引力》教学设计.docx
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1、高一物理教案:圆周运动- 万有引力教学设计高一物理教案:万有引力定律教学设计 高一物理教案:万有引力定律教学设计 教学目标 学问目标 1、在开普勒第三定律的基础上,推导得到万有引力定律,使学生对此定律有初步理解; 2、使学生了解并驾驭万有引力定律; 3、使学生能相识到万有引力定律的普遍性(它存在宇宙中任何有质量的物体之间,不管它们之间是否还有其它作用力). 实力目标 1、使学生能应用万有引力定律解决实际问题; 2、使学生能应用万有引力定律和圆周运动学问解决行星绕恒星和卫星绕行星运动的天体问题. 情感目标 1、使学生在学习万有引力定律的过程中感受到万有引力定律的发觉是经验了几代科学家的不断努力,
2、甚至付出了生命,最终牛顿总结了前人阅历的基础上才发觉的.让学生在应用万有引力定律的过程中应多视察、多思索. 教学建议 万有引力定律的内容当然重要,让学生了解发觉万有引力定律的过程更重要.建议老师在授课时,应提倡学生自学和查阅资料.老师应打算的资料应更广更全面.通过让学生阅读“万有引力定律的发觉过程”,让学生依据牛顿提出的几个结果自己去揣测万有引力与那些量有关.老师在授课时可以让学生自学,也可由老师提出问题让学生探讨,也可由老师展示出开普勒三定律和牛顿的一些故事引导学生探讨. 万有引力定律的教学设计方案 教学目的: 1、了解万有引力定律得出的思路和过程; 2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引
3、力定律; 3、驾驭万有引力定律,能解决简洁的万有引力问题; 教学难点:万有引力定律的应用 教学重点:万有引力定律 教具: 展示第谷、哥白尼,伽利略、开普勒和牛顿等人图片. 教学过程 (一)新课教学(20分钟) 1、引言 展示第谷、哥白尼,伽利略、开普勒和牛顿等人照片并讲解并描述物理学史: 十七世纪中叶以前的漫长时间中,很多天文学家和物理学家(如第谷、哥白尼,伽利略和开普勒等人),通过了长期的视察、探讨,已为人类揭示了行星的运动规律.但是,长期以来人们对于支配行星根据肯定规律运动的缘由是什么.却缺乏了解,更没有人敢于把天体运动与地面上物体的运动联系起来加以探讨. 宏大的物理学家牛顿在哥白尼、伽利
4、略和开普勒等人探讨成果的基础上,进一步将地面上的动力学规律推广到天体运动中,探讨、确立了万有引力定律.从而使人们相识了支配行星按肯定规律运动的缘由,为天体动力学的发展奠定了基础.那么: (1)牛顿是怎样探讨、确立万有引力定律的呢? (2)万有引力定律是如何反映物体间相互作用规律的? 以上两个问题就是这节课要探讨的重点. 2、通过举例分析,引导学生粗略领悟牛顿探讨、确立万有引力定律的科学推理的思维方法. 苹果在地面上加速下落:(由于受重力的缘由): 月亮绕地球作圆周运动:(由于受地球引力的缘由); 行星绕太阳作圆周运动:(由于受太阳引力的缘由), (牛顿认为) 牛顿将上述各运动联系起来探讨后提出
5、:这些力是属于同种性质的力,应遵循同一规律;并进一步指出这种力应存在于宇宙中任何具有质量的物体之间. 3、引入课题. 板书:其次节、万有引力定律 (1)万有引力:宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用.(板书) (2)万有引力定律:宇宙间的一切物体都是相互吸引的.两个物体间的引力大小,跟他们之间质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.(板书) 式中: 为万有引力恒量 ; 为两物体的中心距离.引力是相互的(遵循牛顿第三定律). (二)应用(例题及课堂练习) 学生中存在这样的问题:既然宇宙间的一切物体都是相互吸引的,哪为什么物体没有被吸引到一起?(请学生带着这个疑问解题) 例题1、两物体质量都是
6、1kg,两物体相距1m,则两物体间的万有引力是多少? 解:由万有引力定律得: 代入数据得: 通过计算这个力太小,在很多问题的计算中可忽视 例题2.已知地球质量大约是 ,地球半径为 km,地球表面的重力加速度 . 求: (1)地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力? (2)地球表面一质量为10kg物体受到的重力? (3)比较万有引力和重力? 解:(1)由万有引力定律得: 代入数据得: (2) (3)比较结果万有引力比重力大.缘由是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力. (三)课堂练习: 老师请学生作课本中的练习,老师引导学生审题,并提示运用万有引力定律公式解题时,应留
7、意因单位制不同, 值也不同,强调用国际单位制解题.请学生同时到前面,在黑板上分别作1、2、3题.其它学生在座位上逐题解答.此时老师巡回指导学生练习随时留意黑板上演算的状况. (四)小结: 1、万有引力存在于宇宙中任何物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间).天体间万有引力很大,为什么?留学生去想(它是支配天体运动的缘由).地面物体间,微观粒子间:万有引力很小,为什么?它不足以影响物体的运动,故经常可忽视不计. 2、应用万有引力定律公式解题, 值选 ,式中所涉其它各量必需取国际单位制. (五)布置作业(3分钟):老师可依据学生的状况布置作业. 探究活动 组织学生编写相关小论文,通过对资料的收集
8、,了解万有引力定律的发觉过程,了解科学家们对学问的探究精神,下面就是相关的题目. 1、万有引力定律发觉的历史过程. 2、第谷在发觉万有引力定律上的贡献. 高三物理教案:万有引力教学设计 一关于万有引力定律考纲要求 MicrosoftInternetExplorer402DocumentNotSpecified7.8 磅Normal0 主题 内容 要求 万有引力定律 万有引力定律及其应用 环绕速度 其次宇宙速度和第三宇宙速度 经典时空观和相对论时空观 二教学目标 1.学问与技能:驾驭天上的卫星及“地面”上的物体做圆周运动的向心力的来源不同,理解万有引力向心力和重力间的区分与联系。 会比较不同绕转
9、天体做圆周运动的参量间的定性关系。 能建立向心力与圆周运动参量间的定量关系。 2.过程与方法:通过本节学习提升学生对已知学问的整合实力,强化构建学问网络意识,驾驭学问的横向和纵深拓展实力和方法。 3.情感看法与价值观:通过一题多变体会物理学问的敏捷性,通过总结又可以多题归一,培育学生科学严谨的思维。 三教学重点与难点: 1.教学重点:明确做圆周运动的向心力的来源及能建立向心力与圆周运动参量间的定性关系。 2.教学难点:驾驭天上的卫星及“地面”上的物体做圆周运动的向心力的来源不同。 四教学过程 (一).复习提问: 1地球卫星绕地球做圆周运动的向心力由什么力充当?卫星的线速度、角速度、周期、加速度
10、的表达式? 2.重力与万有引力的区分与联系是什么(特殊强调在赤道上的物体)? 老师强调:(1)各运动参量表达式成立的条件是F万全部充当向心力才成立。 (2)对于同一中心天体运动参量随轨道半径r改变而改变。 (3)若中心天体不同各运动参量随轨道半径r和中心天体质量M两因素改变而改变。 (二).典型例题-赤道平面内的物体的运动 例1.处在赤道平面内的四个物体,卫星a,同步卫星b,近地卫星c,赤道上的物体d,均在赤道平面内做同向的圆周运动;已知地球半径为R,质量为M,自传周期为T0,万有引力常量为G 求:(1)比较四个物体的周期及角速度定性关系? (2)比较b、c、d三个物体的线速度定性关系及a、b
11、、c三个物体的线 速度定性关系? (3)比较b、c、d三个物体的加速度定性关系及a、b、c三个物体的加速度定性关系? 拓展1:c卫星的轨道半径近似等于地球半径,已知该星的公转周期为T,求地球的平均密度? 拓展2:求质量为m的物体d所受的重力的大小(考虑地球的自传)? 拓展3:假设第球自转角速度不断增大,当角速度增大多大时,物体d刚好“飘起”?此时物体d的线速度与第一宇宙速度相比大小关系是?此时物体d做圆周运动的周期多大? 拓展4:c卫星的轨道半径近似等于地球半径,c卫星与d物体的线速度相等吗?为什么? 拓展5:c卫星的轨道半径近似等于地球半径为R,a卫星的轨道半径为Ra ,假设某时刻a、c、两
12、卫星在过地心的同始终线上(如图所示)求a卫星至少再经多长时间出现在c卫星的正上方?此位置还在初始位置吗? 拓展6:假如在赤道上插一根很长的旗杆,当人沿旗杆往上爬,在低于同步轨道时此人此时松手人能否绕地球做圆周运动?在同步轨道和高于同步轨道时分别松手人能否绕地球做圆周运动? 随堂练习1:土星外层有一个环,为了推断它是土星的一部分还是土星的卫星群,可以依据环中各层的线速度V与该层到土星中心的距离R之间的关系来推断( ) A.若VR,则该层是土星的一部分 B.若VR,则该层是土星的卫星群 C.若V21/R,则该层是土星的一部分 D.若V21/R,则该层是土星的卫星群 随堂练习2:某地球同步卫星离地心
13、距离为r,运行速度为v1,加速度为a1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球的半径为R,则下列比例式正确的是( ) (三).典型例题-双星模型 例2“双星系统”有两颗相距较近的恒星组成,每个恒星的半径远小于两星体之间的距离,且双星系统远离其它天体,如图所示连颗星体在相互作用的万有引力作用下绕连线上的O点做匀速圆周运动。现测得两恒星之间的距离为L,质量分别为m1和m2 则可求: (1)m1与m2做圆周运动的轨道半径r1与r2的大小? (2)双星m1与m2的线速度? (3)双星的周期T=? 变形1:“双星系统”有两颗相距较近的恒星组成,每个恒星的半径远小于两星体之
14、间的距离,且双星系统远离其它天体,如图所示连颗星体在相互作用的万有引力作用下绕连线上的O点做匀速圆周运动。现测得两恒星之间的距离为L,公转周期为T ,万有引力常量为G则双星的总质量为_. 变形2:宇宙中有A、B两颗天体构成的一个双星系统,它们相互环绕做圆周运动,其中天体A质量大于天体B的质量,假设两星之间存在质量转移,B的一部分质量转移到了A,若双星间的中心距离不变,则发生质量转移前后( ) A.天体A、B之间的万有引力不变 B.天体A、B做圆周运动的角速不变 C.天体A运动半径不变,线速度也不变 D.天体B运动半径变大,线速度也变大 变形3.当MB 习题1:(2022年高考大纲全国卷)如图,
15、质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间的 距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧引力常数为G. (1)求两星球做圆周运动的周期; (2)在地月系统中,若忽视其他星球的影响可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时,经常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分别为5.981024?kg和7.351022?kg.求T2与T1两者平方之比(结果保留3位小数) 老师强调:双星系统肯定是两颗质量可以相比的恒星相互围着旋转的现象,两恒星质量相
16、差较大时就不能看成是双星系统,看成质量小的恒星以质量大的星体为圆心的圆周运动。 迁移一:如图所示是用以说明向心力和质量、半径之间关系的仪器,球P和Q可以在光滑杆上无摩擦地滑动,两球之间用一条轻绳连接,mp=2mQ,当整个装置以匀速旋转时,两球离转轴的距离保持不变,则此时() A两球的向心力大小相等 B两球做圆周运动半径RP:RQ=1:2 C当增大时,P球将沿杆向外运动 D当增大时,Q球将沿杆向外运动 迁移二(三星系统):(2022广东卷)宇宙中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统,通常可忽视其它星体对它们的引作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是三颗星
17、位于同始终线上,两颗星围绕中心星在同一半径为?R的圆轨道上运行;另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上,并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设三颗星质量相等,每个星体的质量均为m (1).试求第一种状况下,星体运动的线速度和周期 (2)假设两种形式星体的运动周期相同,其次种形式下星体之间的距离应为多少? (四).估测中心天体的质量 .从中心天体本身动身。 例3.一宇航员抵达一半径为R的星球表面后,为了测定该星球的质量M,做如下的试验,取一根细线穿过光滑的细直管,细线一端栓一质量为m的砝码,另一端连在一固定的测力计上,手握细线直管抡动砝码,使它在竖直平面内做完整的圆周运动,停止抡动细直管。
18、砝码可接着在同一竖直平面内做完整的圆周运动。如图所示,此时视察测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时,测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时,测力计的读数差为F。已知引力常量为G,试依据题中所供应的条件和测量结果,求 (1)该星球表面重力加速度; (2)该星球的质量M。 (3)该星球的第一宇宙速度。 .从环绕天体动身。 例4已知哪些数据,可以测算地球的质量M,引力常数G为已知( ) A.月球绕地球运动的周期T1及月球中心到地球中心的距离r1. B.月球绕地球运行的角速度及月球绕地球运行的线速度v2。 C.人造卫星在地面旁边的运行速度V3和运行周期T3 D.地球绕太阳运行
19、的速度V4及地球中心到太阳中心距离r4 老师小结求中心天体的质量方法: .从中心天体本身动身:一般将g作为隐含条件,常常与在该中心天体上的抛体运动、自由落体运动、绳球模型、杆球模型等作为g的载体。 .从环绕天体动身。已知环绕天体的参数可求中心天体的质量不能求绕转天体的质量。 (五).本课小结:重力、万有引力、向心力的学问联系 五课后作业。 1.行星A有一颗卫星a,行星B有一颗卫星b,A与B的质量之比为2:1,a与b的质量之比为10:1,A与B的半径之比为10:2,两卫星轨道半径之比1:2,则它们的运行周期之比Ta:Tb为( ) A.1:4 B.1:2 C.2:1 D.4:1 2. 关于人造地球
20、卫星,下列说法中正确的是( ) A.运行的轨道半径越大,线速度越大 B.卫星绕地球运行的环绕速率可能等于8km/s C.卫星的轨道半径越大,周期也越大 D.运行的周期可能等于80分钟 3.人造卫星绕地球作匀速圆周运动,其轨道半径为R,线速度为V,周期为T,若要使该卫星的周期变为2T,可以实行的方法是( ) A.保持半径不变,把线速度变为V/2 B.把轨道半径变为 C.把轨道半径变为2R,线速度变为V/2 D.卫星速率不变把轨道半径半径变为2R 4.设宇航员在月球表面旁边高为h处以水平速度v0抛出一物体,经时间t落到月球表面,已知月球半径为R,引力常量为G,忽视月球自转,下列推断正确的是( )
21、5.已知地球半径R=6.37106m.地球质量M=5.981024Kg,万有引力常量G=66710-11 Nm2/Kg2.试求挂在赤道旁边处弹簧秤下的质量m=1Kg的物体弹簧秤的示数多大(地球自转不行忽视)? 思索:不考虑地球自转弹簧秤的示数多大?与考虑自转读数差别大吗?两种状况比较说明什么问题? 6.在志气号火星探测器着陆的最终阶段,着陆器着陆到火星表面上,再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后,到达最高点时高度为h,速度方向是水平的,速度大小为v0,求它其次次落到火星表面时速度的大小,计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r,周期为T。火星可视为半径
22、为r0的匀称球体。 高一物理下册万有引力理论的成就教学设计 高一物理下册万有引力理论的成就教学设计 一、教材分析 1、教材所处的地位与作用 本节课在教材编排上,呈现的是由点到面逐步绽开的倒金字塔的形式,这符合学生的认知习惯。假如说前三节课是用追寻的目光追寻先人的宏大成就,那么这一节课就是学生在先人的指引下进行创新应用的创新课,同时教材自始至终分别引用了马克吐温等哲人对物理探讨的精彩论述,不仅能够激励学生增加学习爱好,培育学生仔细严禁的科学看法和大胆探究的心理品质,体会物理学规律的简洁性和普适性,领会物理学的美丽,更能激发学生去进一步探究宇宙的奇妙欲望! 可以说这一节课既是学问传授又是实力、情感
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