1《万有引力理论的成就》教学设计【学习目标】一、知识与技能1）会用万有引力定律计算天体的质量。2）理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。二、过程与方法1）通过合作探究天体质量和天体密度的计算，理解称量天体质量和计算天体密度的方法。2）通过天体质量的计算、未知天体的发现，明确万有引力定律的应用。三、情感、态度与价值观通过天体质量的计算、未知天体的预测的学习活动，体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用。【学习重难点】重点：掌握求解天体质量和密度的一般方法。难点：（1）求解天体质量和密度的方法。（2）应用万有引力定律求解天体问题的基本思路。【教学方法】探究式教学、问题导向式教学法。【教学过程设计】教学环节教师活动学生活动设计意图引入新课【知识回顾】1．行星围绕太阳做近似圆周运动的向心力由谁提供？2．重力与万有引力有什么关系？（以上两个问题由学生复习回答。）3．卡文迪许测量万有引力常量G有何重要意义？证明了万有引力定律的普适性；同时使得包括计算星体质量在内的关于万有引力定律的定量计算成为可能；推动了天文学的发展。前两个意义大家已经有了体会，但如何推动天文学的发展，需要我们这一节课的学习进一步深入地体会。回忆天体做圆周运动的向心力来源并且复习圆周运动知识和万有引力知识。创设情境，激发学习兴趣。新课教学提出问题：英国物理学家卡文迪许在实验室测出了引力常量，成为“称”出地球质量的第一人。他是怎么做的？活动一：测量地球的质量学生自主探究，写出测量过程，相互交流展示引发思考，激发探究积极性。2已知地面的重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，求地球的质量M？学生自主计算完毕后，展示学生计算结果，进行分析小结：①2RMmGmgMgRM2根据公式来看只要知道重力加速度g、地球半径R和万有引力常量即可算出地球质量。②在卡文迪许测出了引力常量之后，可以具体计算出地球的质量来，因此，卡文迪许将自己的实验称之为“称量地球质量”的实验。提出问题：刚刚我们用了如此精妙的方法，称出了地球的质量。太阳的质量更大，怎样测量太阳的质量呢？用刚才的办法可以吗？活动二：测量地球的质量若某行星的质量为m，绕太阳运行的轨迹近似与圆周，轨道半径为r，公转周期为T，求太阳的质量。（帮助学生构建物理模型）在行星运动模型中，将太阳可以看成中心天体，行星看成环绕天体。环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动，中心天体对环绕天体的万有引力提供向心力。思考：（1）应用此方法能否求出行星的质量?为什么？结果。体会卡文迪许将自己测得引力常量的实验称之为“称量地球质量”的原因。体会物理模型及其重要性。利用万有引力定律和向心力表达式列方程、计算：rTmrMmG22)2(得：2324GTrM加深对万有引力提供向心力的理解，引出中心天体和环绕天体的理解。回顾开普勒第三定律中的k，只取决于中心天体的质量。加深知识点之间的联系。通过实例，学会运用万有引力定律计算天体的质量；明确计算天体质量的方法和思路。3（2）不同行星绕太阳运动的轨道半径r、公转周期T不同，这种方法能否保证用不同行星计算出的太阳质量必须是一样的？小结：应用万有引力定律计算天体质量的两种思路：①知道中心天体的半径和表面的重力加速度，利用重力和万有引力相等计算。②知道环绕天体运动的情况和轨道半径，利用万有引力提供向心力计算。注意：这两种方法只能计算中心天体的质量。活动三：测量月球的质量畅想一下，假如2024年你被选为宇航员被送到月球上，给你的任务之一是测量月球的质量，请你设计一份能完成这次任务的实施方案。活动四：求天体的平均密度天体的质量求出来了，能否求天体的平均密度？如何求？写出其计算表达式.（友情提示：球体的体积公式334RV）活动五：发现未知天体阅读教材“发现未知天体”部分的内容，同时思考下列问题1．海王星为什么被称为“笔尖上发现的行星”？2．应用万有引力定律发现的星体有哪些？有何意义？开放性的探究活动，融入合作小组成员之间的交流，综合运用所学知识解决遇到的实际问题。综合运用所学万有引力定律知识和密度、球体体积...
