《2.太阳与行星间的引力》新课标优质课教案设计

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在“太阳与行星间的引力”中，其内容组织的核心是引导学生运用科学方法进行科学探究，经历万有引力定律“发现”的关键性过程，具体表现在三个层面：一是基于圆周运动模型，运用牛顿运动定律和圆周运动知识导出太阳对行星的引力为 EMBED Equation.3 ；二是基于作用力与反作用力的对称性，说明行星对太阳引力遵循 EMBED Equation.3 ；三是归纳出 EMBED Equation.3 。

二、教学目标

　　1.知道行星绕太阳运动的原因，知道行星绕太阳做匀速圆周运动向心力来源。

　　2.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。

3.追寻太阳与行星间引力的科学探究过程，体会物理模型、理想实验、分类、演绎、归纳等科学方法对人们认识自然的作用，培养学生科学探究能力。

4.领略自然界的奇妙与和谐及其物理规律的简洁美，体验自然规律探索中的艰辛与喜悦。

三、教学重难点

　　基于教材分析及其目标制定，本节教学的重点是突出科学思维能力的培养，其教学难点是物理模型的抽象及其行星对太阳引力与太阳质量关系的探究。

四、教学过程设计

开普勒在1609和1619年发表了行星运动的三个定律，解决了行星运动的描述问题，由此提出是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而又有规律的运动，从而引入探究课题。

1.回顾历史，提出问题

关于行星运动的动力学研究，大致可以划分为三个阶段：一是具有神秘色彩的猜测，二是对作用力性质的定性猜测，三是基于牛顿运动定律对引力大小的演绎推理。

(1)第一阶段

　　①17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动。

　　②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。

(2)第二阶段

①开普勒：受到了来自太阳的类似于磁力的作用。

②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。

问题1：请同学们阅读第一、二阶段中有关行星运动原因的代表性观点，并进行简要评价。

【设计说明】简要回顾、评价几种具有代表性的历史观点，让学生体会运动观、作用观等物理观念对于科学探究的影响，促进学生形成正确的运动观、作用观。

(3)第三阶段

①胡克、哈雷认为行星绕地球运动受到太阳对它的引力，如果行星轨道为圆形，则二者间引力大小跟行星到太阳距离二次方成反比，但未能证明在椭圆轨道下也是如此。

②牛顿运用几何方法，证明了在椭圆轨道情况下，引力也与距离的二次方成反比。

假如我们处于牛顿时代，知道了行星运动的相关数据，具备了运用牛顿运动定律解决匀速圆周运动方面的知识，我们如何探究太阳与行星间的引力？

2.建立模型