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课题

7.3 万有引力理论的成就

教学内容分析

本节通过具体的案例使学生认识发现万有引力定律的重要意义，认识科学定律对人类探索未知世界的作用。通过具体问题的解决，让学生认识到万有引力定律经受了实践的检验，取得了巨大成功。本节是应用性的内容，应着重引导学生建立物理模型，并明确求解思路。通过本节的学习，重点要使学生深刻体会科学定律对人类探索未知世界的作用，激起学生对科学探究的兴趣。

学情分析

学生已经学习了万有引力定律，万有引力常量的大小，以及行星的运动规律，本节课是对前面所学知识的一种综合性应用，对于学生来说，这个学习过程是顺理成章的，在学习的难度上不是太大。

教学目标

1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。

2.了解“称量”地球质量，计算天体质量的基本思路。

3.理解运用万有引力定律处理天体运动问题的思路和方法。

教学

重难点

1.万有引力和重力的关系（重点）

2.利用万有引力定律估算天体质量和密度（重点难点）

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

思考与讨论：

在初中，我们已经知道物体的质量可以用天平来测量，生活中物体的质量常用电子秤或台秤来称量。对于地球，我们怎样“称量”它的质量呢？

学生思考讨论并分享

激发学生学习本节课兴趣

讲授新课

一、“称量”地球的质量

思考与讨论：

1.若考虑地球自转，试分析地球赤道万有引力和重力是何种关系？

2.若考虑地球自转，试分析地球两极万有引力和重力是何种关系？

3.若考虑地球自转，试分析任意纬度处万有引力和重力是何种关系？

4.静止在地面上的物体，若不考虑地球自转的影响，万有引力和重力是何种关系？我们是否可以怎样估算巨大的地球的质量呢?如果可以，你是否可以说一下你的称量地球质量的思想？

5.如果不知道地球表面的重力加速度，你还能用其他的方法估算出地球的质量吗？

二、计算天体的质量

1.建立模型：环绕天体围绕中心天体作圆周运动，向心力由中心天体对环绕天体的万有引力来提供

2.具体方法

思考与讨论：

(1)根据以上模型，你认为如何来估算是哪个天体的质量？

(2)需要测量哪些物理来完成测量该天体的目的？

(3)已知太阳与地球间的平均距离约为1.5×10¹¹m，你能估算太阳的质量吗？换用其他行星的相关数据进行估算，结果会相近吗？为什么？

(4)你是否有方法估算月球的质量呢？

(5)当你估算出中心天体的质量后，是否可以估算出中心天体的球体密度？如何来估算？

三、发现未知天体

到了18世纪，人们已经知道太阳系有7颗行星，其中1781年发现的第七颗行星—— 天王星的运动轨道有些“古怪”：根据万有引力定律计算出来的轨道与实际观测的结果总有一些偏差。

思考与讨论：R

(1)是天文观测数据不准确？R

(2)是万有引力定律的准确性有问题？

(3)还是天王星轨道外面还有一颗未发现的行星？

四、预言哈雷彗星回归

英国天文学家哈雷挑选24颗彗星，依据万有引力定律，用一年时间计算了它们的轨道。发现 1531 年、1607 年和 1682 年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙，他大胆预言，这三次出现的彗星是同一颗星（图 7.3-3），周期约为 76 年，并预言它将于 1758 年底或 1759 年初再次回归。1759 年 3 月这颗彗星如期通过了近日点，它最近一次回归是 1986 年，它的下次回归将在2061 年左右。

五、课堂练习

学生分析在地球自转情况下万有引力和重力的关系

学生分析讨论分享

学生讨论其他方式

学生学习模型建模

学生推导计算

学生推导计算

学生分析讨论并分享

学生识记记录

学生练习

明确重力和万有引力的关系

引导学生学会第一种称量地球重力的方法

为第二种方法的学习做铺垫铺垫  

让学生明确为什么要构建这样的模型

引导学生明确第二种估算质量的方法

拓展学习密度的估算

让学生明确万有引力定律伟大成就

进一步证明了万有引力定律的伟大性

强化巩固

课堂总结

板书设计

7.3 万有引力理论的成就

一、“称量”地球的质量

1.物体的重力随纬度的升高而增大。

2.重力是万有引力的一个分力，方向是竖直向下，不是指向地心的。

二、计算天体的质量

思路：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力提供向心力。

三、发现未知天体、预言哈雷慧星回归

1.海王星的发现

2.其他天体的发现

3.哈雷彗星回归

作业设计

教学反思与评价