教學(xué)基本信息
課題
萬有引力理論的成就
學(xué)科
物理
學(xué)段：高一第3學(xué)段
年級(jí)
高一
教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
教學(xué)目標(biāo)：
（1）理解“稱量地球質(zhì)量”的基本思路，了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。
（2）理解計(jì)算太陽質(zhì)量的基本思路，能將天體問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成相關(guān)模型后求解。
（3）能說出萬有引力定律在發(fā)現(xiàn)未知天體等領(lǐng)域貢獻(xiàn)，認(rèn)識(shí)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用。
教學(xué)重點(diǎn)：應(yīng)用萬有引力定律稱量地球的質(zhì)量、計(jì)算天體質(zhì)量。
教學(xué)難點(diǎn)：模型建構(gòu)，將天體問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成相關(guān)模型。
教學(xué)過程(表格描述)
教學(xué)環(huán)節(jié)
主要教學(xué)活動(dòng)
設(shè)置意圖
一、引入

二、測(cè)定天體的質(zhì)量
1. “稱量”地球的質(zhì)量
2. 計(jì)算天體的質(zhì)量
（太陽、月球）
三、發(fā)現(xiàn)未知天體
四、預(yù)言哈雷彗星的回歸
五、萬有引力定律的其他應(yīng)用
六、總結(jié)
故事引入：由天王星到海王星的發(fā)現(xiàn)。提出：萬有引力定律給天文學(xué)的研究開辟了新的道路，我們一起探索。
以問題串的形式，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型，
從什么角度思考這一問題？
選擇哪個(gè)物體作為研究對(duì)象？運(yùn)動(dòng)情況如何，受力情況又如何？
我們需要做怎樣的簡化？
推出地球質(zhì)量的表達(dá)式，式中的量是否可觀測(cè)？
通過問題引導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生自主探究太陽的質(zhì)量，再一次深化模型的建構(gòu)。
引導(dǎo)學(xué)生分析：選擇不同的行星計(jì)算結(jié)果會(huì)不同嗎（與開普勒第三定律相結(jié)合）
設(shè)計(jì)有梯度的4個(gè)問題。
求的是中心天體還是環(huán)繞天體的質(zhì)量？
如何更準(zhǔn)確計(jì)算地球的質(zhì)量？
如何測(cè)量月球質(zhì)量（沒有天然的衛(wèi)星）？
如何測(cè)量未知天體的密度？
小探究：是否通過未知天體的近地衛(wèi)星環(huán)繞一周的時(shí)間，得到天體的密度？
引導(dǎo)學(xué)生思考探究：萬有引力計(jì)算的天王星軌道與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果有偏差的原因。
講解海王星發(fā)現(xiàn)的有關(guān)知識(shí)，思考海王星為什么被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”？（重點(diǎn)放在講解海王星發(fā)現(xiàn)的歷史故事，從中感受到牛頓引力理論的應(yīng)用價(jià)值，和人們探索未知世界的科學(xué)精神。）
體會(huì)海王星發(fā)現(xiàn)過程中所體現(xiàn)的科學(xué)研究方法：發(fā)現(xiàn)問題，大膽猜想，理論推導(dǎo)，實(shí)踐檢驗(yàn)。
拓展知識(shí)：冥王星的發(fā)現(xiàn)，雙星和球狀星團(tuán)可用萬有引力定律分析。
科學(xué)史的講解：英國天文學(xué)家哈雷成功預(yù)言哈雷彗星的回歸。（學(xué)生對(duì)哈雷彗星更熟悉，容易引起共鳴）
引導(dǎo)學(xué)生估算哈雷彗星的周期，體驗(yàn)用萬有引力定律解決問題。
拓展知識(shí)：
（1）潮汐現(xiàn)象
（2）地球形狀的爭論——“橘子”與“檸檬”之爭
（3）重力勘探
這些拓展的知識(shí)有些可以用萬有引力定律解釋，有些是對(duì)萬有引力定律最有效的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之一。
對(duì)本節(jié)課分析問題的方法總結(jié)，引發(fā)學(xué)生思考。
激發(fā)學(xué)生探究的興趣
真實(shí)問題情境：稱量地球。分解具體的小問題，培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)，思考如何運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來解決問題。
真實(shí)問題情境：稱量太陽和月球。引導(dǎo)學(xué)生能將不同的天體問題中的對(duì)象和過程轉(zhuǎn)換成相關(guān)模型求解。聚焦如何思考。設(shè)計(jì)問題注意梯度，保證不同層次學(xué)生都有收獲。
小探究供基礎(chǔ)好的同學(xué)拓展學(xué)習(xí)。
使學(xué)生體會(huì)科學(xué)研究的過程，感受科學(xué)理論對(duì)實(shí)踐的巨大指導(dǎo)作用。
通過哈雷彗星的“按時(shí)回歸”這個(gè)科學(xué)史上的美談，體會(huì)萬有引力定律的成就。
利用這些素材，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
歸納總結(jié)

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