必修2《2.太阳与行星间的引力》优质课教案下载

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本节教学设计的主要程序流程是：将教学的主要内容分成相互关联、层层递进的三个逻辑层次，形成一个完整的逻辑链条。

第一层次：探究太阳对行星的吸引力。这里要按照科学发展的渐进性和继承性特点组织教学活动：经过上千年的风风雨雨、人们付出了极大努力甚至是血的代价，才逐渐摆脱了“地心说”的束缚，建立了以哥白尼为代表的“日心说”，在此基础上开普勒发现了行星运动三定律，但这只是运动学规律，开普勒三定律从运动学层面揭示了行星运动的规律，他并未找到支配行星运动的本质规律，即行星为何会这样运动，是什么原因使得行星如此运动。这就给学生留下了探索机会，进而引导启发学生追寻牛顿等科学前辈的足迹,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)理解太阳与行星之间存在吸引力，结合天文观测数据等实证资料将太阳、行星简化为质点，将椭圆轨道近似为圆形轨道，并结合开普勒第二定律和曲线运动知识，将简化后的圆周运动论证为匀速圆周运动，建立“日心-恒星参照系”（即以太阳中心为坐标原点的参照系并认为太阳静止不动，八大行星围绕太阳中心做匀速圆周运动。这是符合天文观测实证结果的：太阳系正朝着近邻的武仙座恒星以20km/s的速度运动，这个速度从天文尺度来看是非常小的。如果涉及的时间不是太长，可以认为太阳是“静止的”。），这样就建立起来行星做“匀速圆周运动”的简洁而又非常接近行星运动实际的模型。然后尝试推导太阳对行星的引力与行星的质量、行星与太阳间的距离之间的关系；

第二层次：探究行星对太阳的吸引力。根据牛顿第三定律、结合类比这一科学探究方法逻辑推理行星对太阳的引力与太阳的质量、太阳与行星间的距离的关系。这里会涉及一个哲学层面的问题：许多同学由于第一层次推导太阳对行星的引力关系时所建立的圆周运动模型的影响，在此处自然而然地想到了建立“太阳绕行星运动的圆周运动模型”来推导行星对太阳的引力关系。事实上，这种设想是站不住脚的：其一，观测结果显示，是行星绕太阳运行，而不是太阳绕行星运行；其二，若假设使太阳绕行星运行，则会导致地心说的复活，这在逻辑上是站不住脚的。所以只能采用譬如类比法之类的其它方法来推导。

第三层次：在第一、第二层次的基础上进一步得到太阳与行星间的相互作用的引力所遵循的规律。

需要说明的是：本节课探究得到的只是太阳与行星之间相互吸引所遵循的规律，只适用于太阳与行星间的作用，尚未经过“月地检验”、并没有推广到普遍情形，还不能称之为万有引力。

【学情分析】学生经过前期学习已掌握动力学两类问题的研究方法，学过了圆周运动（匀速圆周运动和一般圆周运动）处理方法，学习了开普勒关于太阳系行星的运动三条定律，结合数学课程学习已经具备了一定逻辑推理能力。另外学生通过“质点”这一理想化模型的建模体会，知道了在研究纷繁复杂的物理现象时要注意抓住主要矛盾、忽略次要因素，建立起比较简洁而又与物理现实吻合或者至少非常贴近物理现象本质的理想化物理模型，以求得问题的解决。

本节课教学中，建立行星运动模型是一个重要方面，也是一个训练学生物理科学素养的良机。建模教学中要充分考虑学生现有认知水平，要引导学生立足现有素养储备、避免高大上脱离学生实际，在学生力所能及的范围内循着科学前辈的足迹，重新“发现”支配行星运动的本质规律。

【教学目标】

一、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.学习建构物理模型并会推导太阳与行星间的引力关系式.

二、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.体会建构物理模型的方法以及推导过程中的逻辑推理关系.

三、情感态度与价值观

感受太阳与行星间的引力关系,从而体会浩瀚的宇宙中所蕴藏的支配性规律。

体会科学发展的继承性和创新性，学习物理建模构法，激发科学探究热情。

【教学重点】

对太阳与行星间引力的理解，圆周运动模型的建立，引力规律的推导过程及逻辑关系。

【教学难点】

物理模型建构，行星对太阳引力的推导，太阳与行星间引力关系逻辑推理。

【教学过程】

（活动设计）课前检查学生完成《预习提纲》情况，并予以点评。

(本节课学习内容)用PPT展示。

1. 明确行星运动所采用的参考系;