太阳与行星间的引力_教学设计

《太阳与行星间的引力》教学设计

一、设计思想

为了让学生掌握建立物理模型、运用数学工具进行数学推导发现物理规律的研究方法，教学中应该调动学生参与探究的过程，这需要教师的引导，为此，本节课采用“导探”式教学法，即在教师的引导下，让学生通过独立思考、合作交流、小组讨论的方式完成探究的过程，然学生真正体验科学探究的方法。

本节课的教学力求按两条线索展开，明线是引导学生在解决了行星运动的运动学问题的基础上探索解决行星运动的动力学问题，促使学生拓展性地运用前面已学的经典力学知识（此前用于解决地球上的问题）解决天体运动，暗线是再现历史上牛顿完成这些探索性工作的细节和历史意义，从而体现科学探究的方法。

二、教材分析

从行星运动规律到万有引力定律的简历过程，是本章的重要内容，是极好的科学探究过程及对学生进行人文教育的教育素材。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。本节内容与下一节内容结合起来应该说是一个比较完整的探究过程，从问题的提出、猜想与假设、演绎与推理、结论的得出、检验论证等，是一次很好的探究性学习的过程。

三、学情分析

从学生已有的知识结构来看，学生在学习万有引力之前，应该对力、质量、速度、加速度、向心力、向心加速度等概念有较好的理解，并且掌握自由落体、抛体和匀速圆周运动的运动学规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。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已经习得的知识进行推导，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。

四、教学目标

1.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）在开普勒行星运动定律、匀速圆周运动知识和牛顿运动定律的基础上，推导得到太阳与行星间的引力的表达式，并初步理解其物理意义。

2.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）通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性．

3.情感态度与价值观

（1）感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘．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）通过探究体验“发现”的乐趣．体验逻辑推理的乐趣，提高分析问题、解决问题。

（3）培育与他人合作的精神，将自己的见解与他人交流的愿望，和勇于修正错误的科学精神。五、教学重点

重点：太阳与行星间引力的推导。

突出教学重点的方法：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。

六、教学难点

难点：太阳与行星间引力的推导。

突破教学难点的策略：启发和引导学生思考并界定问题、预定目标，明确达成目标过程中的每一步的研究对象、物理模型、物理规律和数学工具。

七、教学准备

1.历史上关于行星运动原因的猜想（文本）。

2.太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等（动画）。

3.前人和牛顿关于太阳与行星间引力问题的思考及贡献（文本）。

4.牛顿在乡间的苹果树下沉思1（图片、文本）。

5.多媒体教学设备。

八、教学过程

（一）新课引入：（5分钟）

在有些人看来，物理是枯燥、难懂的，其实物理学是优美的，它的美表现在基本物理规律的简洁和普遍性，然而物理学的简洁性是隐蔽的，它所具有的美是深邃而含蓄的，不懂得它的语言，是很难领会到的。万有引力定律的发现堪称一部逐步揭示物理规律简洁美的壮丽史诗。上穷碧落下黄泉，天上人间，凡有引力参与的一切复杂现象，无不归结为一条简洁的定律，真可谓“囊括万殊，裁成一相”。从本节课开始，我们来探索万有引力定律的美之所在。让我们从回顾开普勒行星运动定律开始本节课的探究之旅。

1、开普勒行星运动定律的内容是什么？从运动的描述角度看，分别描述了什么物理情景？

第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；

第一定律指明了研究行星运动的参考系、及行星运

动的轨迹；

第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积；

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：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它

的公转周期的二次方的比值都相等。

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。

2、开普勒行星运动定律揭示了行星的运动规律，回答了人们千百年来一直追寻的“行星怎样运动”的问题。然而好奇的人们，却并不满足，他们面向天穹，深情地叩问：行星为什么要这样运动？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？下面让我们首先阅读课本67页相关内容，了解前人关于行星绕太阳运动原因的不同观点以及引力思想形成的历程。

任务：阅读课本67页，了解历史上人们关于行星运动原因的猜想（2分钟）

1.问：科学家们思考的问题是什么？

答：“行星为什么这样运动”。

2.问：主要观点是什么？

答：行星绕太阳运动是因为行星受到太阳对对它的引力。

3.问：牛顿以外的科学家们，探究的不足主要表现在什么地方？造成这种不足的原因是有哪些？答：胡克证明了如果行星的轨道是圆形的，则它所受引力的大小与行星到太阳距离的二次方成反比。但并没有能证明轨道是椭圆的情况。

因为有关运动的清晰概念是在他们之后由牛顿建立的，他们没有这些概念，无法深入研究。4.问：牛顿是怎样研究太阳和行星间引力的？

答：牛顿是根据力和运动的关系，即已知力的作用规律，可以推测物体的运动规律；已知物体的运动规律，也可以推测力的作用规律。开普勒行星运动定律既然描述了行星绕太阳运动的规律，那么就可以根据这个运动规律，推测太阳对行星作用力的规律。简单地说，就是把解决问题归结为“已知运动求力”的动力学问题。

5.问：牛顿最后有什么重大发现？

答：牛顿研究了太阳和行星间的引力，并将研究的结果做了进一步的推广，最终发现了著名的万有引力定律。

引入：好！牛顿当年是怎样推导太阳和行星间引力公式的呢？牛顿又是怎样发现万有引力定律的呢？这一节课和下一节课，我们就将追寻牛顿当年的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。让我们先研究太阳和行星之间的引力开始吧（板书标题）。

（二）新课教学：探究太阳和行星间的引力

1、猜想：根据我们已有的知识和经验，你认为太阳和行星间引力的大小可能跟哪些因素有关？

答：可能影响太阳与行星间引力大小的因素有：太阳的质量、行星的质量、太阳和行星之间的距离、太阳的大小及形状、行星的大小及形状……

2、抽象、建立模型：

抽象：

问：研究物理问题时，经常采用的方法是忽略无关紧要的次要因素，抓住主要因素，这个过程叫做抽象。你认为在刚才我们所设想的若干可能的因素中，哪些是无关紧要的次要因素可以忽略的？

答：太阳和行星自身的大小远小于两者之间的距离，完全可以忽略太阳和行星的形状，从而将太阳和行星都抽象为质点。

建模：

大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，可以将行星的轨道按“圆”处理。可以用以下图示表示行星绕太阳的运动：

3、研究太阳对行星的引力：

思路：已知运动规律-------->求受力规律（太阳对行星的引力）

（1）行星绕太阳做什么运动？这种运动对受力有什么要求？

（2）行星（3）轨道半长轴

（4）a(106km)

（5）轨道半短轴

（6）b(106km)

（7）水星（8）57.9（9）56.7（10）金星（11）108.2（12）108.1（13）地球（14）149.6（15）149.5（16）火星（17）227.9 （18）226.9（19）木星（20）778.3（21）777.4（22）土星（23）1427.0（24）1424.8（25）天王星（26）2882.3（27）2879.1（28）海王星（29）4523.9（30）4523.8

（31）

答：匀速圆周运动。要有向心力。

（32）需要的向心力由什么力提供？有多大？

答：需要的向心力由太阳对它的引力提供。

大小为：r

v m F 2

=向-----------------------------------------(1)

（33） 引力和向心力有什么关系？如何求太阳对行星的引力？

答：引力和向心力相等。可以通过向心力求引力。即：

r

v m F 2

=引-----------------------------------------(2)

（34） 一般的，天文观测能直接得到行星运动的线速度吗？选择什么公式实现代换？请同学们在草

稿本上列式解答。

答：不能，一般来说，天文观测直接得到的是行星运动的周期T 。

选择T

r

v π2=

--------------------------------------------------(3) 可以实现代换，得：2

24T

mr

F π=-----------------------(4) （35） 根据我们的猜想，F 的表达式中是否应该出现行星的公转周期T ？选择什么公式实现代

换？请同学们在草稿本上列式解答。

答：不应该，需要的向心力与行星公转的周期有关，提供的向心力应该与天体本身的因素有关，而不应该与行星的公转周期T 有关。

选择k T

r =23

---------------------------------------------------------(5)

可以实现代换，得：22

4r

m

k

F π=---------------------------(6) （36） 上式有何物理意义呢？如何对上式做简化？

答：等号右边除了m 、r 以外，其余都是常量，对任何行星来说都是相同的。物理意义是：

太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳之间距离的二次方成反比。即：

2

r m

F ∝

---------------------------------------------------(7) 上面我们以行星为研究对象，从力和运动的关系出发，根据匀速圆周运动的向心力公式，经过两次代换，得出了2r

m

F ∝

的结论。 让我们再回头看看2r

m

F ∝的含义：这个公式反映了当中心天体不变时，不同的行星由于质量

不同，受到的引力大小也不同，引力大小与行星自身的质量成正比，与两者之间的距离的平方成反比。

但是，如果中心天体的质量发生变化，引力F 变不变呢？

用叠加的观点分析此问题，可以得出：F 将变化，且M 增大，F 也增大；反之亦然。 很显然，F 还应与中心天体的质量M 有关，它们之间有什么关系呢？怎样研究F 与M 的关系呢？（思考1分钟）

思路分析：刚才我们选择行星为研究对象，研究的结果中并没有出现太阳质量M 。下面我们不妨尝试以太阳为研究对象，看看行星对太阳的引力F ’什么特征？ 4、 行星对太阳的引力：

（1） 根据牛顿第三定律，太阳对行星的引力F 和行星对太阳的引力F ’有什么关系？ （2） 研究行星对太阳的引力F ’，能否采取推导太阳对行星引力F 同样的方法？为什么？ （3） 如果说2r

m

F ∝

反映了当中心天体质量不变时，引力F 与受力星体质量成正比，与两者之间距离的二次方成反比。那么，通过类比的方法，你能否写出行星对太阳的引力F ’的表达式？

2

'r M F ∝

物理意义：不同行星对太阳的引力，与太阳的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成

反比。

5、 归纳综合：

通过以上两步的探究，我们得到：

2'r m F ∝

2r

M F ∝

（1） F 和F ’有什么关系？

（2） 请你用一个式子综合概括上面两个式子；

2

r Mm

F ∝

--------------------------------------(8) （3） 说明上式的物理意义是什么？

物理意义：太阳与行星间引力的大小，与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者之间距离

的二次方成反比。

（4） 请你将上式改写成等式形式。 写成等式就是：2r

Mm

G

F =--------------------------------------(9) 这就是太阳和行星间引力的计算公式。

式中G 是比例系数，与太阳、行星都没有关系。

方向：太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。

回顾我们的推理过程。

首先，我们把行星绕太阳的椭圆运动简化为匀速圆周运动……；

其次，我们一致认为行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，这个向心力是由太阳对行星的引力提供的……；

其三，我们预期太阳对行星的引力与太阳到行星的距离有关，希望通过行星绕太阳做匀速圆周运动需要的向心力求出这个引力，通过两次数学代换得到了太阳对行星的引力与太阳到行星的距离相关的数学表达式……；

其四，通过类比得到了行星对太阳的引力与太阳到行星的距离相关的数学表达式……； 其五，综合概括得到了太阳与行星间引力的数学表达式……。

我们所建立的物理模型和运用的物理知识都是牛顿在1687年发表的传世之作《自然哲学的数学原理》一书中的;另外，由于没有学习高等数学的有关知识，我们不能推导出行星绕太阳做椭圆运动时，太阳对行星的引力也存在距离平方成反比的数学关系式；不敢说我们的工作能和牛顿相提并论！

如果说牛顿是站在巨人的肩膀上发现了引力公式的，那么我们是站在谁的肩膀上“发现”引力公式的呢？

同学们！虽然我们的工作不能和牛顿相提并论，但通过本节课的学习，我们还是体会到了牛顿当年推导 “太阳和行星间的引力” 的思路与方法．而体会这种思路和方法对我们今后的学习和研究是很有帮助的！而这正是我们今天要追寻牛顿当年的足迹，重新“发现”万有引力定律的目的和意义所在！希望大家课后认真体会！ （三）练习反馈：

例1、下面关于太阳对行星的引力的说法中正确的是（ ） A ．太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力

B ．太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比

C ．太阳对行星的引力是由实验得出的

D ．太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的

例2、两个行星的质量分别为m 1和m 2，绕太阳运行的轨道半径分别是r 1和r 2，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（ ）

A. 1

B.

C.

D.

例3、两颗行星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是 ( )

A.周期之比T1∶T2=3∶1

B.线速度之比v1∶v2=3∶1

C.向心力之比F1∶F2=1∶9

D.向心加速度之比a 1∶a 2=1∶9

例4飞船沿半径为R 的圆周轨道绕地球运动，其周期为T 。如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A 处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆轨道和地球表面在B 点相切，如图所示，如果地球半径为R0，求飞船由A 点到B 点所需要的时间？

例5、课本69页“说一说”

如果要验证太阳与行星之间引力的规律是否适用于行星与它的卫星，我们需要观测这些卫星运动的哪些数据？观测前你对这些数据的规律有哪些假设？

2211r m r m 1221r

m r m 212

2

r

r 3

022R R T t R +??= ???

太阳与行星间的引力 教案

“太阳与行星间的引力”教学设计 【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已经的知识进行推导，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】 太阳与行星间的引力的推导思路和过程； 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)

太阳与行星间的引力(教案)

太阳与行星间的引力 金乡高级中学李敏康(07.5.18) 一、复习回顾：（为引力关系做准备） （展示并简单介绍画面：太阳系“家族”） 在太阳系这个家族里，太阳是慈爱的家长，默默的散发着光和热，九大行星围绕在他的周围，吸收他的光和热，与他相伴。在这美丽的画面中 问题：这些行星绕太阳的运动满足哪三大定律？ 答：满足开普勒三定律（展示投影片：开普勒三定律） 在开普勒得出行星运动的三个定律之后，好奇的人们，面向天空，问： 行星为什么绕太阳做椭圆运动呢？ 二、新课探究过程： 行星为什么绕太阳做椭圆运动呢？请同学们根据学过的物理知识思考这个问题 同学们先思考，再交流、讨论，回答 教师引导：椭圆运动—曲线运动—方向在变化—力—什么力？ 对同学们刚才思考、回答的这个问题，历史上很多科学家先后对此进行了研究：17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动 伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 开普勒：受到了来自太阳的类似于磁力的作用。 笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。 但他们都无法深入研究下去。主要是他们没有牛顿后来建立的运动的清晰概念。 牛顿站在这些巨人的肩膀上，思维向更高处延伸： 学生阅读回答： 1.基于前人对惯性的研究,他开始思考“物体怎样才不沿直线运动”（牛一） 2.使行星沿圆或椭圆运动，需指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该是太阳对行星的引力 3.牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对行星的引力联系起来 牛顿还进一步推出太阳与行星间与哪些因素有关 现在我们沿着牛顿的思维“足迹”，用自己的手和脑重新发现“太阳与行星间的引力”

太阳与行星间的引力教学设计完整版

太阳与行星间的引力教 学设计 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

《太阳与行星间的引力》教学设计 【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）

太阳对行星的引力

太阳与行星间的引力 编写人：孙俊审核人：曹征亚 【知识要点】 1、太阳对行星的引力 根据开普勒运动第一、二定律，行星以太阳为_________做匀速圆周运动，太阳对行星的引力，就等于行星做匀速圆周运动的__________.推导式是__________,它表明：太阳对不同行星的引力，与行星的______成正比，与行星和太阳间距离_____________成反比。 2、行星对太阳的引力 根据_____________定律，太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳。就行星对太阳的引力F’来说，_________是受力物体。它的大小与_____________________________________,它的方向沿着________________________________________________. 3、太阳与行星间的引力 太阳与行星间引力的大小，与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比。 写成等式为F=______________________ 式中G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。 太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。 【典型例题】 例1.两个行星的质量分别为 m1和m2 ，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为多少?

例2火星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，火星与太阳间的引力提供火星运动的向心力。已知火星运行的轨道半径为r ，运行的周期为T ，引力常量为G ，试写出太阳质量M 的表达式。 【课堂检测】 1、在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力，另一些问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况？你能从过去学过的内容或做过的练习中各找一个例子吗？ 2、在探究太阳对行星的引力的规律时，我们以左边的三个等式为根据，得出了右边的关系式。左边的三个等式有的可以在实验室中验证，有的则不能。这个无法在实验室证的规律是怎么得到的？ r v m F 2 = 22r m F T r v ∝?=π k T r =23

人教版高中物理必修二《太阳与行星间的引力》教案

6．2太阳与行间的引力 整体设计 本节课我们将追寻牛顿的足迹，根据开普勒行星运动定律和匀速圆周运动的向心力公式(牛顿第二定律在圆周运动中的应用)推导出太阳对行星的引力与行星的质量、行星与太阳间的距离的比例关系，再根据牛顿第三定律推出行星对太阳的引力与太阳的质量、太阳与行星间的距离的比例关系，从而进一步得到太阳与行星间的引力所遵循的规律，为重新“发现”万有引力定律打下基础． 行星围绕太阳运行轨道是椭圆，实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，也就是行星围绕太阳做圆周运动，那么一定就得有力来提供向心力，这个力应该是太阳对行星的引力．根据向心力公式：又由开普勒第三定律知也推导出牛 顿第三定律知所以太阳与行星间的引力写成等式 本节主要内容就是介绍科学家对行星运动原因的各种猜想，及运用旧知识推导 太阳与行星间的引力．在介绍是什么原因使行星绕太阳运动时，教师可补充一些材 料，使学生领略前辈科学家对自然奥秘不屈挠的探索精神和对待科学研究一丝不苟 的态度．在推导太阳与行星间的引力时，教师可先引导学生理清推导思路，然后放手 让学生自主推导，充分发挥学生学习的主体地位，培养学生用已有知识进行创新，发现新规律的能力． 教学重点 对太阳与行星间引力的理解． 教学难点 运用所学知识对太阳与行星间引力的推导． 课时安排 1课时 三维目标 知识与技能 1．知道行星绕太阳运动的原因是受到太阳引力的作用． 2．理解并会推导太阳与行星间的引力大小． 3．记住物体间的引力公式

过程与方法 1．了解行星与太阳间的引力公式的建立和发展过程． 2．体会推导过程中的数量关系． 情感态度与价值观 了解太阳与行星间的引力关系，从而体会到大自然中的奥秘． 教学过程 导入新课 情景导入 目前已知太阳系中有8颗大行星(如下图所示)．它们通常被分为两组：内层行星 (水星、金星、地球、火星)和外层行星(木星、土星、天王星、海王星)，内层行星体积较 小，主要由岩石和铁组成；外层行星体积要大得多，主要由氢、氦、冰物质组成． 哥白尼说：“太阳坐在它的皇位上，管理着围绕着它的一切星球．” 那么是什么原因使行星绕太阳运动呢?伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出 过自己的解释．然而，只有牛顿才给出了正确的解释…… 复习导入 复习旧知 2(k k T ????????????????????????????????=??? 3内容地心说代表人物古代天体运动学说内容日心说代表人物行星的运动椭圆轨道定律开普勒行性运动规律面积定律a 周期定律由中心天体的质量决定） 根据开普勒三大定律我们已经知道了八大行星的运动规律．

《太阳与行星间的引力》教学设计

《太阳与行星间的引力》教学设计 【学习容分析】 在行星运动规律与万有引力定律两节容之间安排本节容，是为了更突出发现万有引力定律的这个科学过程。如果说上一节容是从运动学角度描述行星运动的话，那么，本节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

太阳与行星的引力教案

太阳与行星的引力教案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第2节太阳与行星间的引力学案编号：6002 班级：_______________ 姓名：_______________ 小组：_______________ 学习目标 1.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。 2.知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源。 3.知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿运动定律在推导太阳与行星间引力时的作用。 4.会推导太阳与行星间引力的关系式并明确各物理量的特点。 自主学习 太阳与行星间的引力 自我检测 1.对于太阳与行星间的引力及其表达式F=G，下列说法正确的是（） A.公式中G为比例系数，与太阳、行星有关 B.太阳、行星彼此受到的引力总是大小相等 C.太阳、行星彼此受到的引力是一对平衡力，合力为零，M、m都处于平衡状态 D.太阳、行星彼此受到的引力是一对作用力和反作用力 2.太阳质量是地球质量的33万倍，若太阳对地球的引力的大小为F，则地球对太阳的引力的大小为（） A.33F C.9F D.81F 3.下面关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（）

A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力 B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力 D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离成反比 课内探究 开普勒发现行星的运动规律之后，人们开始更深入地思考：是什么原因使行星绕太阳运动许多科学家都对运动的原因提出了各种猜想。 提出问题：牛顿是如何思考的他给出了怎样的结论呢结论：。 一、太阳对行星的引力 1.行星绕太阳运行的轨道是椭圆，在近似计算中，我们可以把这种轨迹为椭圆的运动看做哪种运动 2.由牛顿运动定律处理的两类运动学问题可知，确定太阳对行星的引力是哪一类问题，求解这类问题需要注意什么 3.做匀速圆周运动的物体必定有力提供向心力,行星绕太阳做圆周运动的向心力是由什么力提供的 5.不同行星的公转周期T是不同的,F跟r关系式中不应出现周期T,我们能否利用所学的知识去掉T，而只保留F与r的关系呢 6.推导太阳对行星的吸引力的表达式。设行星的质量为m,行星到太阳的距离为r,公转周期为T。 根据牛顿第二定律可得太阳对行星的引力为：F= ① 由开普勒第三定律，可得= ②由①②得：F= ③ 由③式可知：F∝④结论：由F∝可知，太阳对不同行星的引力，与成正比，与二次方成反比。

2019高中物理学案八6.2太阳与行星间的引力解析版新人教必修2

太阳与行星间的引力 (20分钟50分) 一、选择题(本题共4小题,每小题8分,共32分) 1.(多选)下列说法正确的是( ) A.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式,这个关系式实际上是牛顿第二定律,是可以在实验室中得到验证的 B.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式v=,这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式,它是由速度的定义得来的 C.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式=k,这个关系式是开普勒第三定律,是可以在实验室中得到验证的 D.在探究太阳对行星的引力规律时使用的三个公式,都是可以在实验室中得到验证的 【解析】选A、B。开普勒第三定律=k是无法在实验室中得到验证的,是开普勒研究天文学家第谷的行星观测记录发现的。 2.下面关于太阳对行星的引力的说法正确的是( ) A.太阳对行星的引力大于行星做匀速圆周运动的向心力 B.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离成反比 C.太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D.太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的【解析】选D。太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力,太阳与行星间的引力F∝ ,由此可知A、B错误。太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的,故D正确,C错误。 【补偿训练】 (多选)关于太阳与行星间的引力,下列说法正确的是( ) A.神圣和永恒的天体做匀速圆周运动无需原因,因为圆周运动是最完美的 B.行星绕太阳旋转的向心力来自太阳对行星的引力 C.牛顿认为物体运动状态发生改变的原因是受到力的作用,行星围绕太阳运动,一定受到了

湖南名校集体备课教案设计必修二 第六章第2节《太阳与行星间的引力》

太阳与行星间的引力 【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。 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。 （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。 （三）情感、态度与价值观 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。 【教学重点】 太阳与行星间的引力的推导思路和过程。 【教学难点】 太阳与行星间引力的方向和表达式。 【教学方法】 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 【教学准备】 教学课件（PPT文件）、行星运动数据（excel文件）、曲线拟合工具（excel软件）、多媒体教学设备。 【课时安排】 1课时 【教学过程】 一、新课引入 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？ 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：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， 即 3 2 R k T 。 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，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？ 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。

太阳与行星间的引力说课稿

太阳与行星间的引力说课稿尊敬的各位评委老师，大家下午好，我是八号教师，来自盐化中学的王丰玉。 我今天说课的题目是《太阳与行星间的引力》。 一，教材分析 本节课是人教版必修二第六章第二节内容。本节从动力学的角 度研究行星的运动，通过牛顿运动定律和开普勒第三定律进行 演绎推理得出太阳与行星间引力。比较新旧教材，在旧教材行 星运动规律和万有引力运动定律之间增加了本节内容。这符合 新课程标准的要求，在教学过程注重提高全体学生的科学素养。 从行星的运动规律到万有引力的建立过程，是很好的科学探究 的教育素材。本节内容的安排，更好的再现了万有引力定律的 发现过程，体现牛顿发现万有引力的科学足迹。 二，学生分析 1.学生已有学科知识分析 高一学生已经学习了牛顿的三大定律，学习了圆周运动的知识，又学习了开普勒三大定律。理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。 2. 学生能力分析 从心理学的角度分析高一学生已经具备一般的能力，具有一定的观察力、记忆力、抽象概括力、想象力，但其创造能力还比较欠缺。在学习过程中就有一定的优势和劣势。劣势是对于利用已有知识创造

出新的概念、理论的能力很弱；在学习过程中对知识点的把握还不是很准确，数学的推理能力较弱。优势但学生对感性材料的认知能力较强，接受新知识的能力也很强。在教学过程中应注意引导学生从定性分析到定量分析、从形象思维到抽象思维、从简单的逻辑思维到复杂的分析推理的过渡。 3.学生所处环境、自身素质分析 一方面我国在航天事业上的突破（成功发射了神州系列宇宙飞船）、太阳系新行星的发现的报道等极大的激发了学生学习有关宇宙、航天、卫星知识的兴趣。但另一方面学生已有的有关宇宙、航天、卫星的知识仅局限于认知阶段，对于它们的规律知之甚少，甚至于存在错误的概念。所以对学习本课内容学生的愿望是迫切的，积极性很高。三，教学目标设定 a)知识与技能 （一）理解一切行星的运动是因为太阳对行星存在引力作用。了解关于行星绕太阳运动的不同观点和引力思想形成的过程。 （二）通过开普勒第三定律和牛顿运动定律推导出太阳与行星间的引力与它们的质量乘积成正比，与距离的二次方成反比。 b)过程与方法 通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在科学研究中的重要性。 c)情感态度与价值观 通过从行星运动规律到太阳与行星间的引力规律的探索，体会探

太阳与行星间的引力(难)

2.太阳与行星间的引力难 1．1665年牛顿开始着手研究行星绕太阳运行的力学关系，最终得到了太阳与行星之间的引力关系F=，可以完全解释行星的运动．进一步研究：拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力，以及地球、众行星与太阳之间的作用力都遵循这一规律吗？于是巧妙地进行了地﹣月检验研究：假设拉住月球使它围绕地球运动的力与地球上物体受到的引力是同一种力，已知月球绕地球运行轨道半径是地球半径的60倍，月球轨道上一个物体的受到的引力与它在地面附近时受到的引力之比为．牛顿时代已经较精确的测量了地球表面的重力加速度、地月之间的距离和月球绕地球运行的公转周期，通过比较对应物理量间的关系，上述假设就得到了很好的证明．请你分析牛顿进行比较的物理量是（） A．加速度 B．相互作用的引力 C．苹果物体和月球运动的线速度 D．苹果物体和月球运动的角速度 【答案】A 【解析】 已知月球绕地球运行轨道半径是地球半径的60倍，月球轨道上一个物体的受到的引力与它在地面附近时受到的引力之比为 牛顿时代已经较精确的测量了地球表面的重力加速度g、地月之间的距离和月球绕地球运行的公转周期， 根据圆周运动的公式得月球绕地球运行的加速度： 如果 说明拉住月球使它围绕地球运动的力与地球上物体受到的引力是同一种力，故A正确，BCD错误。 故选：A。 2．如果设行星的质量为m，绕太阳运动的线速度为v，公转周期为T，轨道半径为r，太阳的质量为M，则下列说法错误的是 A．教材在探究太阳与行星的引力大小F的规律时，引入了公式，这个关系式实际上是牛顿第二定律

B．教材在探究太阳与行星的引力大小F的规律时，引入了公式，这个这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式 C．教材在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时，引入了公式，这个公式实质上是开普勒第三定律，是不可以在实验室中得到验证的 D．教材在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时，得到的关系式之后，又借助相对运动的知识即：也可理解为太阳绕行星做匀速圆周运动得到，最终关系式用数学方法合并成 【答案】D 【解析】 A、引用公式，这个关系式实际上是牛顿第二定律，抓住引力提供向心力得出的，故A正确； B、引用公式，这个公式是匀速圆周运动线速度与周期的关系式，故B正确； C、引入了公式，这个公式实质上是开普勒第三定律，是不可以在实验室中得到验证的，故C正确； D、教材在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时，得到的关系式之后，根据牛顿第三定律得出，最终关系式用数学方法合并成，故D错误。 3．将行星绕太阳的运动轨道视为圆，则它运动的轨道半径r的三次方与周期T的二次方成正比，即，则常数k的大小 A．只与行星的质量有关 B．只与太阳的质量有关 C．与太阳的质量及行星的质量没有关系 D．与太阳的质量及行星的质量都有关系 【答案】B 【解析】开普勒第三定律中的公式，可知半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比。式中的k只与恒星的质量有关；由牛顿第二定律结合万有引力定律 可推出，则k与行星质量无关，即只与中心体质量有关，与环绕体质量无关。，故B正确，A、C、D错误；故选B.

人教版物理必修二《太阳与行星间的引力》

【知识梳理】 1．物体做曲线运动的条件是物体所受合外力（或 ）与 不在一条直线上． 2．由开普勒行星运动定律可知，行星绕太阳的运行轨道是 ，但我们近似认为行星的运动为____． 3．太阳与行星间的引力与太阳的质量成 ，与行星的质量成 、与太阳和行星间的距离的平方成 ，即F= ，式中G 是比例系数，与太阳、行星都没有关系． 太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线． ◆注意：在中学阶段只能将椭圆轨道近似成圆形轨道来推导引力公式，但牛顿是在椭圆轨道下推导引力表达式的． 【典题解析】 题型一:太阳与行星间引力的推导 1．太阳对行星的引力 2．行星对太阳的引力 3．太阳与行星间的引力 【例1】在牛顿发现太阳与行星间引力的过程中，得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式，这是一个很关键的论证步骤，这一步骤采用的论证方法是…………………( ) A ．研究对象的选取 B ．理想化过程 C ．类比 D ．等效 针对练习 1-1:下面关于太阳对行星的引力的说法中正确的是( ) A. 太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力 B. 太阳对行星的引力大小与太阳的质量成正比，与行星和太阳间距离的平方成反比 C ．太阳对行星的引力是由实验得出的 D. 太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的 针对练习1-2:下列说法正确的是……( ) A ．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式r v m F 2 =，这个关系式实际上是牛顿第二定律，是可以在实验室中得到验证的 B ．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式t r v π2= ，这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式，它是由速度的定义式推导得来的 C ．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式k T r =23 ，这个关系式是开普勒

太阳与行星间的引力练习题(含答案)

太阳与行星间的引力练习题 一．选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确；有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。把正确答案填到答案纸上) 1、把太阳系各行星的运动近似看做匀速圆周运动,则离太阳越远的行星( )。 A.周期越小 B.线速度越小 C.角速度越小 D.加速度越小 2、太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等，其依据是 ( ) A 、牛顿第一定律 B 、牛顿第二定律 C 、牛顿第三定律 D 、开普勒第三定律 3、下面关于太阳对行星的引力说法中的正确的是 ( ) A 、太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力 B 、太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比 C 、太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D 、太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的 4、苹果落向地球，而不是地球向上运动碰到苹果，发生这个现象的原因是（ ） A.由于苹果质量小，对地球的引力小，而地球质量大，对苹果引力大造成的 B.由于地球对苹果有引力，而苹果对地球无引力造成的 C.苹果与地球间的引力是大小相等的，由于地球质量极大，不可能产生明显的加速度 D.以上说法都不对 5、太阳与行星间的引力大小为 12 2 Gm m F r = ，其中G 为比例系数，由此关系式可知G 的单位是（ ） A. 22kg m N ? B. 2 2 m kg N ? C. 23s kg m ? D. 2 s m kg ? 6、两个行星的质量分别为m 1和m 2,绕太阳运行的轨道半径分别为r 1和r 2,若它们只受太阳引 力的作用,那么这两个行星的向心加速度之比为( )。 A.1 B .1122 m r m r C.1221 m r m r D.2 221 r r 7、假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太

《太阳与行星间的引力》教案

太阳与行星间的引力 整体设计 本节课我们将追寻牛顿的足迹,根据开普勒行星运动定律和匀速圆周运动的向心力公式(牛顿第二定律在圆周运动中的应用)推导出太阳对行星的引力与行星的质量、行星与太阳间的距离的比例关系，再根据牛顿第三定律推出行星对太阳的引力与太阳的质量、太阳与行星间的距离的比例关系，从而进一步得到太阳与行星间的引力所遵循的规律，为重新“发现”万有引力定律打下基础. 行星围绕太阳运行轨道是椭圆,实际上,多数大行星的轨道与圆十分接近,也就是行星围绕太阳做圆周运动,那么一定就得有力来提供向心力,这个力应该是太阳对行星的引力.根据 向心力公式：F=r T m r m v 22 24π=,又由开普勒第三定律知T 2=k r 2.也推导出F ∝2r m ,再由牛顿第三定律知F ∝2r M ,所以太阳与行星间的引力F ∝2 r Mm ,写成等式F=2r GMm . 本节主要内容就是介绍科学家对行星运动原因的各种猜想,及运用旧知识推导太阳与行星间的引力.在介绍是什么原因使行星绕太阳运动时,教师可补充一些材料,使学生领略前辈科学家对自然奥秘不屈挠的探索精神和对待科学研究一丝不苟的态度.在推导太阳与行星间的引力时,教师可先引导学生理清推导思路,然后放手让学生自主推导,充分发挥学生学习的主体地位, 培养学生用已有知识进行创新,发现新规律的能力. 教学重点 对太阳与行星间引力的理解. 教学难点 运用所学知识对太阳与行星间引力的推导. 课时安排 1课时 三维目标 知识与技能 1.知道行星绕太阳运动的原因是受到太阳引力的作用. 2.理解并会推导太阳与行星间的引力大小. 3.记住物体间的引力公式F=2 r Mm G . 过程与方法 1.了解行星与太阳间的引力公式的建立和发展过程. 2.体会推导过程中的数量关系. 情感态度与价值观 了解太阳与行星间的引力关系,从而体会到大自然中的奥秘. 教学过程 导入新课 情景导入 目前已知太阳系中有8颗大行星(如下图所示).它们通常被分为两组:内层行星(水星、金星、地球、火星)和外层行星(木星、土星、天王星、海王星),内层行星体积较小,主要由岩石和铁组成;外层行星体积要大得多,主要由氢、氦、冰物质组成.

太阳与行星间的引力 说课稿 教案

太阳与行星间的引力 教学目标： （一）知识与技能 1、理解太阳与行星间存在引力。 2、能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式 （二）过程与方法 通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性。 （三）情感、态度与价值观 感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘。 教学重点： 据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式 教学难点： 太阳与行星间的引力公式的推导 教学方法： 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 教学用具： 计算机、投影仪等多媒体教学设备 教学过程： （一）复习提问，引入新课 提问：开普勒行星运动三条定律的内容是什么？ 第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。 第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。即： 3 2a k T

比值k是一个与行星无关的常量。 总结：通过对开普勒定律的学习，知道了行星运动时所遵循的规律，即行星怎样运动的。那么行星为什么要做这样的运动呢?今天我们共同来学习、探讨这一问题。 （二）新课教学 教师引导学生阅读教材第一、二段，思考下面的问题：在解释行星绕太阳运动的原因这一问题上，为什么牛顿能够成功，而其他科学家却失败了？你认为牛顿成功的关键是什么？ 学生阅读课文，分组讨论，从课文中找出相应的答案，选代表发言。 教师点评、总结并引导学生过渡到新课的教学上来。 1、太阳对行星的引力 教师引导学生阅读教材，并投影出示以下提纲，让学生在练习本上独立推导：（1）行星绕太阳作匀速圆周运动，写出行星需要的向心力表达式，并说明式中符号的物理意义。 （2）行星运动的线速度v与周期T的关系式如何？为何要消去v？写出要消去v后的向心力表达式。 （3）如何应用开普勒第三定律消去周期T？为何要消去周期T？ （4）写出引力F与距离r的比例式，说明比例式的意义。 教师活动：投影学生的推导过程，一起点评。 2、行星对太阳的引力 提出问题：行星对太阳的引力与太阳的质量M以及行星到太阳的距离r之间又有何关系？请在练习本上用学过的知识推导出来。 学生在练习本上用牛顿第三定律推导行星对太阳的引力F′与太阳的质量M 以及行星到太阳的距离r之间的关系。 教师活动：投影学生的推导过程，一起点评。 3、太阳与行星间的引力 提出问题：综合以上推导过程，推导出太阳与行星间的引力与太阳质量、行星质量、以及两者距离的关系式。看看能够得出什么结论。 学生在练习本上推导出太阳与行星间的引力表达式。

太阳与行星间的引力教案与反思

第六章万有引力与航天 第二节太阳与行星间的引力 【教学目标】 1．知识与技能： （1）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。 （2）知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力的来源。 （3）知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿运动定律在推导太阳与行星间引力时的作用。 （4）领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。 2．过程与方法： （1）经历科学探究的过程，强化“猜想与假设”的情感认识（学史教育），经历自主学习的“演绎推理”过程。 （2）利用现有知识、方法解决实际问题，培养应用知识解决问题的能力。 （3）通过建立太阳和行星运动的简化模型，培养抓住“主要矛盾”，建立物理模型的意识。 （4）初步体会对称变换。 3．情感态度与价值观： （1）通过讲述牛顿之前科学家的猜想与推测，理解牛顿所说的：“如果我曾看得更远些，那是因为我站在巨人们的肩上”的时代背景，知道努力学习过程，就是为了站上巨人们的肩上，“看得更远”——使自己更富创造性。 （2）通过对研究太阳与行星的相互吸引力过程中参照系的转换，认识在规律面前各星体之间没有特殊性，培养学生要尊重规律的价值观。

【教学重点】 据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式 【教学难点】 推导太阳与行星间的引力公式过程中如何在适当的时候适当介绍前人（当然主要是牛顿）在当时的观点和思维过程，让学生充分体会科学研究的方法，感受伟人们深邃的洞察力，超前的意识，学习大家的研究风范。 【教学课时】 1课时 【探究学习】 复习导入 作为有智慧的生物，人的本能是先知其然后问其所以然。比如，人们对天体运动的认识，通过开普勒三定律，我们已经知道行星的运动是和谐而且有规律的。谁能跟我描述下行星的运动。 生：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上;对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积;所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等. 推进新课 ［板书］一、提出问题 知道了行星的运动情形后，当时的人们，应该包括不少的在座很自然的就会问：行星为什么会这样和谐而且规律的运动？开动你们的小宇宙思考？（学生知情，受太阳的引力）有学生回答：受到太阳的引力。 能说出你的依据吗？你是怎样想到的。（学生可能说不出来，可能说是常识。）

高中物理新人教必修2：6.2《太阳与行星间的引力》 知识点训练2

训练2 太阳与行星间的引力 [基础题] 1．在牛顿发现太阳与行星间引力的过程中，得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式，这是一个很关键的论证步骤，这一步骤采用的论证方法是 ( ) A ．研究对象的选取 B ．理想化过程 C ．类比 D ．等效 2．关于太阳与行星间引力F ＝GMm r 2，下列说法中正确的是 ( ) A ．公式中的G 是引力常量，是人为规定的 B ．这一规律可适用于任何两物体间的引力 C ．太阳与行星间的引力是一对平衡力 D ．检验这一规律是否适用于其他天体的方法是比较观测结果与推理结果的吻合性 3．下列说法正确的是 ( ) A ．研究物体的平抛运动是根据物体所受的力去探究物体的运动情况 B ．研究物体的平抛运动是根据物体的运动去探究物体的受力情况 C ．研究行星绕太阳的运动是根据行星的运动去探究它的受力情况 D ．研究行星绕太阳的运动是根据行星的受力情况去探究行星的运动情况 4．太阳对行星的引力F 与行星对太阳的引力F ′大小相等，其依据是 ( ) A ．牛顿第一定律 B ．牛顿第二定律 C ．牛顿第三定律 D ．开普勒第三定律 5．陨石落向地球是因为 ( ) A ．陨石对地球的引力远小于地球对陨石的引力，所以陨石才落向地球 B ．陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等，但陨石的质量小，加速度大，所以陨石改变运动方向落向地球 C ．太阳不再吸引陨石，所以陨石落向地球 D ．陨石是受到其他星球斥力作用落向地球的 6．根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动知识知：太阳对行星的引力F ∝m r 2，行星对太阳的引力F ′∝M r 2，其中M 、m 分别为太阳和行星的质量，r 为太阳与行星间的距离．下列说法正确的是 ( ) A ．由F ∝m r 2和F ′∝M r 2知F ∶F ′＝m ∶M B ．F 和F ′大小相等，是作用力与反作用力 C ．F 和F ′大小相等，是同一个力 D ．太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力 [能力题]

《太阳与行星间的引力》教学设计

《太阳与行星间的引力》教学设计 【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T猜想与假设T理论分析T实验观测T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

高中物理人教版必修2第六章第2节太阳与行星间的引力同步练习C卷新版

高中物理人教版必修2第六章第2节太阳与行星间的引力同步练习C卷新版 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共5题；共10分) 1. （2分） (2020高一下·金华期中) 关于公式开普勒行星运动定律中 =k，下列说法中正确的是（） A . 公式只适用于围绕太阳运行的行星 B . 不同星球的行星或卫星，k值均相等 C . 围绕同一星球运行的行星或卫星，k值不相等 D . 以上说法均错 【考点】 2. （2分） (2017高一下·泸州期末) 对开普勒行星绕太阳运转的第三定律 =k，正确的是（） A . T表示行星的自转周期 B . 比值k是一个与行星无关的常量 C . 该定律也适用于卫星绕行星的运动，比值k与所环绕的行星有关 D . k是一个普适恒量，行星绕太阳运转与卫星绕行星的运转的k一样 【考点】 3. （2分） (2018高一下·汕头期中) 如图，航天飞机在完成太空任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的近地点，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（）

A . 在轨道Ⅱ上经过A的速度大于经过B的速度 B . 在轨道Ⅱ上经过A的速度等于在轨道Ⅰ上经过A 的速度 C . 在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期 D . 在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 【考点】 4. （2分）下列关于开普勒行星运动规律的认识正确的是（） A . 所有行星绕太阳运动的轨道是椭圆 B . 所有行星绕太阳运动的轨道都是圆 C . 所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同 D . 所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比 【考点】 5. （2分） (2020高一下·通州期末) 如图所示，一颗卫星绕地球做椭圆运动，运动周期为T，图中虚线为卫星的运行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A距离地球最近，C距离地球最远。B和D点是弧线ABC和ADC的中点，下列说法正确的是（）