人教版新课标高中物理必修2太阳与行星间的引力教案2篇文档

【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。

再来看看我们的推理过程。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！

知识与技能1．知道地心说和日心说的基本内容．2．知道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．3．知道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，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关．4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的．过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解．情感、态度与价值观1．澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法．2．感悟科学是人类进步不竭的动力．教学重点理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动．学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习．

一、教材分析行星的运动选自人教版普通高中物理必修2第六章第1节。本节教学既是前面《运动的描述》和《曲线运动》内容的进一步的延伸和拓展，又能为后面学习万有引力定律做铺垫。在本章中占有较为重要的地位，具有承前启后的作用。同时该节内容也涉及大量物理史实、贴近学生生活和联系社会实际的事实，可进一步培育学生的科学情感、精神和发展观。（一）教学目标 1．知识与技能（1）知道地心说和日心说的基本内容。（2.）掌握理解开普勒三大定律的内容，并能应用。（3）理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。2．过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。3．情感、态度与价值观（1）澄清对天体运动神秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。（2）感悟科学是人类进步不竭的动力。

一、教材内容经全国中小学教材审定委员会2004年初审查通过，人教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理必修①》，第三章第5节内容“力的分解”。二、教学目标1．知识与技能（1）理解分力的概念，理解力的分解是力的合成的逆运算，遵循平行四边形定则。（2）初步掌握一般情况下力的分解要根据实际需要来确定分力的方向。（3）会用作图法和直角三角形的知识求分力。（4）能区别矢量和标量，知道三角形定则，了解三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的。2．过程与方法（1）进一步领会“等效替代”的思想方法。（2）通过探究尝试发现问题、探索问题、解决问题能力。（3）掌握应用数学知识解决物理问题的能力。3．情感态度与价值观（1）通过猜测与探究享受成功的快乐。（2）感受物理就在身边，有将物理知识应用于生活和生产实验的意识。三、教学重点、难点在具体问题中如何根据力的实际作用效果和平行四边形定则进行力的分解。

＜设计说明＞通过暗示的手段，使学生发现规律，既能发挥教师的引导作用，又能充分发挥学生的主动思维，在课堂时间有限的情况下可以大大提高课堂效率。老师引导：怎样验证？是把三个力的箭头连线来确定是否平行四边形吗？这样做存在什么问题？（由于实验存在误差，很难确认所画四边形就是平行四边形。可先根据两个分力画出平行四边形，再将其对角线与合力进行对比，看是否重合或偏差有多大，是否在误差允许的范围内可以确认是一个平行四边形。）＜设计说明＞通过验证方法的讨论，养成良好的思维习惯，培养严谨的科学态度，提高实践能力。分组活动：各自画图进行验证……（要求三力画实线、辅助线画虚线）综合分析程序：①让某一大组部分小组汇报自己的探究结果（提倡学生上讲台利用实物投影进行解说），对比在夹角接近的情况下结果有什么相似之处和区别，分析存在的一些问题。②再让其他组各派一两个小组汇报，对比在夹角相关较大的情况下结果有什么相似之处和区别，分析存在的一些问题。

3．进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点。（三）、情感、态度与价值观1．在实验中，培养学生动手、探究的习惯。2．体会实验的意义，感受成功的快乐，激发学生探究问题的热情、乐于学习的品质。教学重点1．体会牛顿第二定律在向心力上的应用。2．明确向心力的意义、作用、公式及其变形，并经行计算。教学难点1．对向心力的理解及来源的寻找。2．运用向心力、向心加速度的知识解决圆周运动问题。教学过程（一）、 引入新课：复习提问：匀速圆周运动的物体的加速度——向心加速度，它的方向和大小有何特点呢？学生回答后进一步引导：那做匀速圆周运动物体的受力有什么特点呢？是什么力使物体做圆周运动而不沿直线飞出？请同学们先阅读教材

一般情况下，凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生弹力。所以支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。例1：放在水平桌面上的书书由于重力的作用而压迫桌面，使书和桌面同时发生微小形变，要恢复原状，对桌面产生垂直于桌面向下的弹力f1，这就是书对桌面的压力；桌面由于发生微小的形变，对书产生垂直于书面向上的弹力f2，这就是桌面对书的支持力。学生分析：静止地放在倾斜木板上的书，书对木板的压力和木板对书的支持力。并画出力的示意图。结论：压力、支持力都是弹力。压力的方向总是垂直于支持面而指向被压的物体，支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。引导学生分析静止时，悬绳对重物的拉力及方向。引导得出：悬挂物由于重力的作用而拉紧悬绳，使重物、悬绳同时发生微小的形变。重物由于发生微小的形变，对悬绳产生竖直向下的弹力f1，这是物对绳的拉力；悬绳由于发生微小形变，对物产生竖直向上的弹力f2，这就是绳对物体的拉力。

l．知识与技能：（1）知道摩擦力产生的条件。（2）能在简单问题中，根据物体的运动状态，判断静摩擦力的有无、大小和方向；知道存在着最大静摩擦力。（3）掌握动磨擦因数，会在具体问题中计算滑动磨擦力，掌握判定摩擦力方向的方法。（4）知道影响到摩擦因数的因素。2．过程与方法：通过观察演示实验，概括出摩擦力产生的条件及摩擦力的特点，培养学生的观察、概括能力。通过静摩擦力与滑动摩擦力的区别对比，培养学生分析综合能力。3．情感态度价值观：在分析物体所受摩擦力时，突出主要矛盾，忽略次要因素及无关因素，总结出摩擦力产生的条件和规律。二、重点、难点分析1．本节课的内容分滑动摩擦力和静摩擦力两部分。重点是摩擦力产生的条件、特性和规律，通过演示实验得出关系f=μN。2．难点是学生有初中的知识，往往误认为压力N的大小总是跟滑动物体所受的重力相等，因此必须指出只有当两物体的接触面垂直，物体在水平拉力作用下，沿水平面滑动时，压力N的大小才跟物体所受的重力相等。

1．同学们：在上课之前，我们来重温“神舟7号载人飞船”直击长空，振奋人心的发射录像。播放视频，教师讲解，说明在燃料燃烧的推力作用下，火箭冉冉升起于碧空之中。这个过程涉及了今天要学习的内容。（板书：5．2功）2．提问：什么叫做力做功？功的两个必要因素是什么？3．要求学生动手将物理课本从桌子的一端移动到另外一端（或移到窗台上）。4．请一学生将一书包从教室左端提到右端。5．请一学生将放有重物并带有拉绳的小车从教室的前排拉到后排。6．提示：可以采用不同的方法，如平推、上提、斜拉等搬运方法达到搬运的目的。7．提出问题：几位同学在上述操作过程中，他们对物体的作用力在那些阶段做了功？若做功，所做的功如何计算？

1．用CAI课件模拟汽车的启动过程。师生共同讨论：①如果作用在物体上的力为恒力，且物体以匀速运动，则力对物体做功的功率保持不变。此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的。②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作（如汽车），根据P=FV可知：当路面阻力较小时，牵引力也小，速度大，即汽车可以跑得快些；当路面阻力较大，或爬坡时，需要比较大的牵引力，速度必须小。这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。③如果动力机器在实际功率小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当实际功率大于额定功率以后，这种情况不可能实现。

（五）平抛运动规律的应用例1：一架老式飞机在高出海面45m的高处，以80m/s的速度水平飞行，为了使飞机上投下的炸弹落在停在海面上的敌船，应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹?不计空气阻力。分析：对于这道题我们可以从以下几个方面来考虑：(1)从水平飞行的飞机上投下的炸弹，做什么运动?为什么?(2)炸弹的这种运动可分解为哪两个什么样的分运动?3)要想使炸弹投到指定的目标处，你认为炸弹落地前在水平方向通过的距离与投弹时飞机离目标的水平距离之间有什么关系?拓展：1、式飞机在高出海面45m的高处，以80m/s的速度水平飞行，尾追一艘以15m/s逃逸的敌船，为了使飞机上投下的炸弹正好击中敌船，应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹?不计空气阻力。2、在一次摩托车跨越壕沟的表演中，摩托车从壕沟的一侧以速度v＝40m/s沿水平方向向另一侧，壕沟两侧的高度及宽度如图所示，摩托车可看做质点，不计空气阻力。（1）判断摩托车能否跨越壕沟？请计算说明（2）若能跨过，求落地速度？

三、制定实验方案的两个问题：1．怎样测量（或比较）物体的加速度：引导学生思考、讨论并交流。学生可能会提出下面的一些方案：方法一：测出初速度为零的匀加速直线运动的物体在 时间内的位移 ，则 ；方法二：在运动的物体上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度；方法三：测出两个初速度为零的匀加速运动的物体在相同的时间内发生的位移 、 ，则 ；方法四：测出两个初速度为零的匀加速运动的物体在相同的位移内所用的时间 、 ，则 ；2．怎样提供并测量物体所受的恒力：教师提出：现实中，除了在真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎是不存在的。然而，一个单独的力作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，实验中力 的含义指物体所受的合力。以在水平轨道上用绳牵引小车加速运动为例，小车受到四个力的作用，即重力、支持力、绳的拉力和轨道对小车的摩擦力（当物体运动的速度比较小时，我们可以忽略空气的阻力）。

1．加速度与力的关系：实验的基本思路是保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。有了实验的基本思路，接下去我们就要准备实验器材，以及为记录实验数据而设计一个表格。为了更直观地判断加速度与力的数量关系，我们以 为纵坐标、 为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点。如果这些点在一条过原点的直线上，说明 与 成正比，如果不是这样，则需进一步分析。2．加速度与质量的关系：实验的基本思路是保持物体所受力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。有了实验的基本思路，接下去我们就要准备实验器材，以及为记录实验数据而设计一个表格。为了更直观地判断加速度与质量的数量关系，我们以 为纵坐标、 为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点，根据拟合的曲线形状，初步判断 与 的关系是反比例函数。再把 图像改画为 图像，如果是一条过原点的斜直线，说明自己的猜测是否正确。

三维目标：【知识和技能】1. 在新授课基础上，进一步熟悉并总结归纳万有引力理论成就在求天体质量中的应用思路及与其对应的物理模型建立。并对原有问题进行拓展和延伸。2. 培养学生分析问题情境，归纳总结解决问题思路，和依据问题情景构建与此相应的物理模型能力。3. 从力和运动角度，进一步理解万有引力的应用。【过程和方法】1. 以学案引领学生自主学习为主，配以小组讨论，并辅以教师及时，恰当，简洁的指导，点拨，总结。2. 学会建模，总结归纳，举一反三【情感、态度和价值观】感悟天体运动的奇妙与和谐，体会万有引力理论在身边、在宇宙中的巧妙应用，视野从熟悉的地球扩展到茫茫宇宙。教学重点： 1.运用万有引力定律，解决“称量地球质量”，“计算太阳质量”问题。教学难点：1.求天体平均密度和天体表面的重力加速度，及分析相互环绕运动的双星系统相关问题。

说明：“倍增法”是一种重要的物理方法，历史上库仑在研究电荷间的相互作用力时曾用过此法，但学生在此前的物理学习中可能未曾遇到类似例子，因此引导学生通过交流，领会“倍增法”的妙处，这是本节课的一个要点．可用体育锻炼中的“拉力器”来类比。（2）该方案消除摩擦力影响的方法：所用的消除方法与实验方案2一样。也可使用气垫导轨代替木板，以更好地消除摩擦影响。（3）小车速度的确定方法：①确定打出来的点大致呈现什么规律：先密后疏（变加速），再均匀分布（匀速）；②应研究小车在哪个时刻的速度：在橡皮筋刚恢复原长时小车的瞬时速度，即纸带上的点刚开始呈现均匀分布时的速度；③应如何取纸带上的点距以确定速度：由于实验器材和每次操作的分散性，尤其是橡皮筋不可能长度、粗细完全一致，使得每次改变橡皮筋的条数后，纸带上反映小车匀速运动的点数和点的位置，不一定都在事先的设定点（即用一条橡皮筋拉小车，橡皮筋刚好恢复原长时纸带上的点）处。

【探究学习】引入新课教师活动：自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这方面的知识。进行新课教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题[用投影片出示]：1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？学生活动：阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。点评：让学生通过自主阅读获取信息，培养学生阅读理解能力，同时培养学生良好的自学习惯。

3.适用条件（1）万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可以看成质点，直接使用万有引力定律计算。（模型）研究相互接触的两个人之间的万有引力时，不能把他们看作质点。（2）当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间距离。研究太阳和地球之间的万有引力，可以把它们看作质量均匀的球体。当研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力，这是微积分的思想。万有引力定律产生于对太阳系行星运动的研究，但它对物质运动的适用性却要广泛得多。可以这样说，宇宙中凡有引力参与的一切复杂的现象，无不要归结到这样一条十分简洁的定律之中，这不能不使人惊叹宇宙万物超乎寻常的和谐及人类理性思考所具有的统摄力。

1. 课前观看视频《物理学与人类文明》2. 分组讨论，派代表发言，谈学习感受。主要是物理的地位，物理的学习方法。3. 高中物理与初中物理在内容和方法上的区别高中物理除了现象、概念和规律之外还应该关注研究问题的方法，学会从先想到抽象，从定性到定量研究问题，学会用数学方法解决物理问题，学会实验探究，学会独立分析问题解决问题的思维习惯。4. 高中物理学习的基本要求高中物理学习应该“重视实验，勤于思考”和“经历过程，体验方法”。高中物理学习与初中物理学习虽然有一定区别，但也不是孤立的，要继续坚持初中物理学习中积累的学习方法和体会，重视从正反两个方面加以总结和提炼，做到：（1） 认真阅读，学会自学要学好物理，就要认真阅读课本。阅读课本是要抓住关键词语，弄清语句间的逻辑顺序和因果关系，领会文章段落所表达的物理内容，掌握课本叙述物理问题的表达方法。

八、物理学的基础地位及物理学对人类文明、社会进步的影响。（1） 情景一：磁悬浮实验：找两个空心的圆柱片磁铁，同名磁极相对，穿在同一根竹筷上，用手压下上面的磁铁，松手观察它的运动情况。问题1：上面的磁铁为什么会跳起来，为什么会悬浮在下面的磁铁上方？问题2：根据这个实验，你会想到那一种交通工具？总结：人们就是从磁悬浮现象中得到启发，进行磁悬浮列车的研究和制造的，这说明物理学在推动社会进步、人类文明方面起到推动作用。（2） 情景二：感应起电和火花放电实验：用感应起电机或感应圈产生火花放电，让学生观察现象，闻气味，然后联想生活实例。还可以用一张纸试着挡住放电的弧光，最好能引燃纸张，说明雷击引起火灾的现象。问题1：你看、听到了什么现象？问题2：根据这个实验，你会想到那一种自然现象？问题3：放电发生在什么地方？为什么建筑物上方都有尖尖的设置，是干什么用的？问题4：你闻到什么气味了吗？