《太阳与行星间的引力》课堂教学实录.doc

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?《太阳与行星间的引力》课堂教学实录  摘 要:《太阳与行星间的引力》是人教社2003课标版《高中物理》必修2的内容.由于知识内容少,思维容量大,方法技巧多,是公认的“枯燥乏味”、“不太好上”的一堂课.本文就本节内容以课堂实录介绍教学研讨课.   关键词:行星运动;课堂实录   作者简介:丁卫东,男,江苏如皋人,本科学历,理学学士,高级教师,研究方向高中物理教学、物理实验研究.   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.   活动方案   活动一:回顾与思考   教师:上节课我们学习了《行星的运动》,请大家回忆所学内容,并完成下列学情检测题.   教师:请×××同学回忆开普勒行星运动定律的内容.   教师:在学习了开普勒行星运动定律之后,我们不禁要思考“是什么原因使行星绕太阳运动?”   对这个问题,不同的科学家给出了不同的解释.      学生由“行星做匀速圆周运动”,能够写出行星所需向心力的表达式F=mv2r,结合行星的运动规律,可以写出v=2πrT,代入F=mv2r可以得到F=4π2mrT2.      教师:我们推得的表达式F=4π2mrT2,能不能作为太阳对行星的引力的一般表达式?能不能说,太阳对行星的引力与行星的质量m成正比,与行星的公转轨道半径r成正比,与行星公转周期的二次方T2成反比?   学生:不能.表达式中的T和r间是有内在关系的,即T和r不是两个独立的变量.因为我们学习了开普勒第三定律,知道对任意行星都有r2T2=k,所以我们还有必要进行进一步的推导.   教师:我们下一步需要怎么做?   学生:我们要将行星的周期T用轨道半径r来表示,或者将轨道半径r用周期T来表示,使表达式中的变量个数变少.   教师:很好.那么我们大家一起来讨论一下,是消去表达式中的T,还是消去r?可以以小组为单位进行讨论,并推举一名同学作为代表,将本小组的综合意见进行汇报,阐述你们的理由.   ……   学生:我们认为,应该消去r.因为行星的公转周期T更容易测量.   学生:我们认为,应该消去T.因为消去T会使表达式更为简洁.   教师:利用开普勒第三定律,如果消去r,将得到F=4π2m3kT4;如果消去T,将得到F=4π2kmr2.对比这两个表达式,我们再进行思考,作为太阳对行星间的引力,你更倾向于采用哪一个表达式?   学生:我更倾向于采用F=4π2kmr2这一表达形式,它更简洁.同时,行星的轨道半径也是能测量的.   教师:这两个表达式都反映了太阳对行星的引力F与行星的两个物理量有关.公式F=4π2m3kT4反映了引力与行星的质量m和运动周期T有关;公式F=4π2kmr2反映了引力与行星的质量m和行星与太阳间的距离r有关.作为两物体间引力的影响因素,我们更容易想到的是引力与两物体间的距离有关,而周期则是在一定引力作用下的物体的运动规律,所以我们采用F=4π2kmr2这一公式,更何况她有一种简约美.   也就是说,太阳对不同行星的引力,与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比,可简记为F∝mr2.   活动三:行星对太阳的引力   试从太阳与行星间相互作用的角度,由太阳对行星的引力分析行星对太阳的引力.   ……   教师:太阳对行星的引力,行星是受力物体,所以可以说,公式F∝mr2反映的是引力与被吸引的受力星体质量成正比.而从太阳与行星间相互作用的角度来看,两者的地位是相同的.也就是说,太阳对行星有吸引力,则行星对太阳也有吸引力.行星对太阳的吸引力F′与被吸引的物体――太阳的质量成正比,与太阳到行星间的距离的二次方成反比.记为F′∝Mr2.   活动四:太阳与行星间的引力   根据牛顿第三定律,概括太阳与行星间的引力.   学生:根据牛顿第三定律,作用力与反作用力大小相等.太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等.   教师:太阳对行星的引力表示为F∝mr2,行星对太阳的引力表示为F′∝Mr2,可见,两者间的引力既与行星的质量成正比,又与太阳的质量成正比,总与它们间的距离的二次方成反比,概括起来有F∝Mmr2.   教师:我们引入比例系数G,写成等式为F=GMmr2.太阳与行星间的引力的方向沿着二者的?B线.   教师:表达式F=GMmr2有没有适应条件?   学生:有.由于这个表达式来源于开普勒定律,所以它只适用于行星与太阳之间的力.   教师:很好.牛顿从这里又向前走了一大步,他的思想超越了行星与太阳,开始思考万物间的相互作用力.下一节我们将学习――万有引力.   教师:好.这节课就到这里.课后请同学们再次阅读课文,并思考课本38页的“说一说”,可小组讨论.   教学后记   这是笔者在南通市物理年会上开设的一堂研讨课.   笔者反思了自己以前执教本节内容时做得不到位的地方,将备课的重点放在了“如何引导学生思考”上,以问题链的形式,启发学生一步一步分析已有的表达式,能不能作为结论性的表达式,有没有进一步推导的必要,如何进行推导和分析.   
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