課題萬有引力理論的成就教學目標知識與技能1．掌握解決問題的基本思路：天體做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供2．會計算中心天體的質量3．知道未知天體的發現過程過程與方法1．知道觀測人造衛星的運動，是測量地球質量的一種重要方法2．體會“預見并發現未知行星”，是萬有引力理論成就的生動例證情感態度價值觀通過了解萬有引力的理論成就，深刻體會科學定律對人類探索未知世界的作用，能激發學習物理的興趣，增加自信心教學重點測量地球的質量，計算太陽的質量教學難點模型的建立和解決問題基本思路的確定課型新授課，規律的應用與擴展教學媒體多媒體圖片地球儀教學過程一．復習、引入[提出問題]如何測定物體的質量？能想到哪些方法？[學生活動]思考并回答。（用PPT出示相關的圖片）[過渡]如果我們想測定一個天體的質量，比如地球或太陽的質量，又有怎樣的方法可以實現呢？[學生活動]思考提出自己的大膽設想。（用PPT出示相關的圖片，展示一些無法實際操作的方法）[過渡]這節課我們就來學習利用萬有引力定律測定天體的質量的方法。[板書]第4節萬有引力理論的成就二．新課教學1．測量地球的質量[板書]1．測量地球的質量[提問]關于地球的一些信息和參數，同學們知道哪些？[教師活動]引導學生建立模型，利用萬有引力公式可寫出引力的表達式。[提問]用什么工具能直接把這個引力測出來呢？[學生回答]利用彈簧秤測出重力即萬有引力。[教師總結]我們建立了模型，在不考慮地球自傳的影響下，測地球質量的基本思路為萬有引力等于重力。[學生活動]在筆記本上寫出推導過程。[教師活動]巡視學生完成的情況，請一名學生說出自己的思路并將演算過程寫在黑板上。[板書]得[過渡]在實際計算地球質量時，我們需要掌握三個數據，即地球表面的重力加速度、地球的半徑和引力常量，那么這些數據又是如何得到的呢？[學生活動]思考并回答問題。[觀看視頻]地球周長的測量。[教師總結]卡文迪許曾將自己利用扭秤裝置測定引力常量的實驗稱為“稱量地球的重量”。想想看，通過在實驗室中研究幾個鉛球間的作用力，就能夠計算出地球的質量，這正是科學的迷人之處。[提問]利用這一方法能否測出月球或太陽的質量？[學生活動]回答問題，能測月球質量，但無法測太陽質量。[過渡]下面我們就來研究一下測太陽質量的方法。2．計算太陽的質量[板書]2．計算太陽的質量[3D動畫]用3D動畫模擬演示地球繞太陽的公轉，演示從沿公轉平面觀察轉變為從俯視的角度觀察，幫助學生建立模型。[提問]我們把地球繞太陽的公轉簡化為勻速圓周運動，那么地球運動需要的向心力由什么力來提供呢？[學生回答]由太陽對地球的萬有引力來提供。[過渡]我們是否能利用萬有引力提供向心力這一思想，應用萬有引力公式和圓周運動的公式，求出太陽的質量呢？[學生活動]思考并完成推導過程。[板書]=得[PPT演示]展示日地平均距離的測定。[提問]測太陽質量的這種方法能否測定地球的質量？需要哪些已知條件？[學生回答]需要知道月球繞地球轉動的周期和月球的軌道半徑。[思維擴展]我們又如何測定金星的質量呢?（金星沒有天然的衛星）[學生回答]發射金星探測衛星。[教師總結]這種方法就是求解中心天體質量的方法。[過渡]通過前面的計算我們已經體會到萬有引力定律在天文學上的應用。如果運用更高深的數學知識，進行更精密的計算，科學家們利用萬有引力定律又取得了更多非凡的成就。這其中最為著名的就是海王星的發現，下面我們就來了解一下這部分內容。3．發現未知天體[板書]3．發現未知天體[學生活動]請一名同學簡述海王星的發現。[教師活動]利用投影播放PPT并講解海王星發現的有關知識。（重點放在講解海王星發現的歷史故事，從中感受到牛頓引力理論的應用價值，和人們探索未知世界的科學精神。）[教師總結]在海王星的發現過程中，體現了一整套科學的研究方法，即發現問題、大膽猜想、理論推導、實踐檢驗。在海王星之前，太陽系的其他行星都是用肉眼觀測或是借助望遠鏡觀測直接發現的，海王星是第一顆先通過計算才被發現的行星，因此人們稱其為“筆尖下發現的行星”。[過渡]下面我們通過一段動畫再來展示一下海王星的發現過程。[播放視頻]海王星