高中必修第二册《第1节 天地力的综合：万有引力定律》优质课教案下载

高中必修第二册《第1节 天地力的综合：万有引力定律》优质课教案教学设计下载

科学探究：能了解卡文迪许实验的重要性，并能提出问题；能体会卡文迪许扭秤实验方案设计的巧妙之处，能感受到科学定律的预测作用。

科学态度与责任：能认识发现万有引力定律的过程及重要意义，认识科学定律对人类探索未知世界的作用；知道科学包含大胆的想象和创新。

1、教学重点：理解万有引力定律的内容，会用万有引力定律公式解决有关问题。

2、教学难点：对万有引力定律公式的推导以及月—地检验相关内容。

多媒体课件

【新课导入】展示天体系统的图。

人类借助宇宙飞船，飞向万籁俱寂的茫茫太空，不仅登上了月球，还孜孜不倦地探索更遥远的星空。为什么宇宙飞船能升空？为何能绕地球旋转？为何还能挣脱地球束缚飞向月球？ 自远古时期，人类就开始孜孜不息地探索天体的运动规律，创作了很多关于星空的神话、史诗。“仰观吐曜，俯察含章”，浩瀚宇宙中，日月星辰周而复始地运行，它们有着怎样的运动规律？本节将学习开普勒定律和万有引力定律。

【新课内容】

一.行星运动的规律

德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，因为不管是“地心说”还是“日心说”，都把天体运动看得很神圣，认为天体运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。但结果总是与第谷的观测数据有8′的角度误差.当时公认的第谷的观测误差不超过2′,开普勒想，天体运动很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动三定律。

１.开普勒第一定律（轨道定律）

①内容：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，因此开普勒第一定律又叫轨道定律。

②规律：如图所示，金星、木星、水星、火星、土星、地球、天王星等行星绕太阳运动的轨道均是椭圆，太阳位于椭圆的其中一个焦点上。

若太阳在左焦点上，行星在轨道上运行，则A为近日点，B为远日点，OB的长度a为椭圆的半长轴，OD的长度b为椭圆的半短轴。

２.开普勒第二定律（面积定律）

①内容：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，因此开普勒第二定律又叫面积定律。

②规律：由开普勒第二定律知道同一行星在任意相等时间内行星与太阳连线扫过的面积相等，可见行星离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大，故近日点速率最大，远日点速率最小；

行星靠近太阳运动时速率增大，远离太阳运动时速率减小。

３.开普勒第三定律（周期定律）

①内容： 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，因此又叫做周期定律。

②公式：＝k，k是一个与行星无关的常量

③规律：在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的k值均相同，但对不同中心天体k值不相同，k值的大小由中心天体决定。

开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。

由开普勒定律可知，行星的运行轨道为椭圆，并且其绕太阳运行的速率不断变化。由表中的数据可知，太阳系八大行星的运行轨道偏心率都小于 0.3，都可近似认为是圆形。为了便于研究问题，人们通常认为行星绕太阳做匀速圆周运动。

八大行星轨道数据表