2
（M为太阳质量）
太阳与行星间的相互引力有什么规律？
由于以上F和的大小是相等的，所以： F mM 2
r
星体间相互引力规律适用于地球上的物体吗？
牛顿进行了月－地检验：说明天上和地下的物体都遵从以下相同的规律： mM ，这就是万有引力定律。公式中的G为引力常量。室测出了G的值，这使得万有引力的定量计算成为可能，我们能据此 计算出星体质量
高考要求
• • • • • 万有引力定律：二级要求 环绕速度： 二级要求 第二宇宙速度和第三宇宙速度：一级要求 经典时空观和相对论时空观： 一级要求 一般出选择题：例如2011年全国卷19.卫星电话信 号需要通地球同步卫星传送。如果你与同学在地 面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接 收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数 据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8×105m/s） • A.0.1s B..25s C.0.5s D.1s
第七章万有引力与航天教材分 析及教法建议
淄博七中 高一物理组
第七章 1 2 行星的运动
万有引力与航天
太阳与行星间的引力
3
4
万有引力定律
万有引力理论的成就
5
6
宇宙航行
经典力学的局限性
一.课程标准内容
1.通过有关事实了解万有引力定律的发现过程.知道万有引力定 律.认识发现万有引力定律的重要意义,体会科学定律对人类 探索未知世界的作用 2.会计算人造卫星的环绕速度.知道第二宇宙速度和第三宇宙速 度 3.初步了解经典时空观和相对论时空观,知道相对论对人类认识 世界的影响 4.初步了解微观世界中的量子化现象,知道宏观物体和微观粒子 的能量变化特点,体会量子论的建立深化了人类对于物质世界 的认识 5.通过实例,了解经典力学的发展历程和伟大成就,体会经典力学 创立的价值与意义,认识经典力学的使用范围和局限性 6.体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用.举例说明物理 学的进展对于自然科学的促进作用.
三. 课时分配建议(共11课时共计四周)
1.行星的运动
2 太阳与行星间的引力 3 万有引力定律
1课时
1+1课时
4 万有引力理论的成就
5 宇宙航行 6 经典力学的局限性 复习评估
2+1课时 2+1课时 1课时 1课时
四、教材分析与教法建议 第一节 行星的运动
这一节是起始教材对全章起引领性的作用。 为万有引力定律的学习起铺垫性的作用。 本节结论性的知识较少，但包含着的科学 史料十分丰富。 教材是从运动学的角度描述天体运动的 。
第六节 经典力学的局限性
本节是全章的终结性教材，属于介 绍性质的教材；目的使学生正确认 识物理学理论的发展与适用范围； 引领学生思考科学的价值观;教材的 立意是使学生了解近代物理知识
2、教学设计
设计的思路按照物理学理论在三个领域的发展过程进行。 （1）从低速到高速的讨论中，介绍爱因斯坦的狭义相 对论知识； （2）在“科学漫步” 栏目里，介绍时间、空间都与运 动状态有关； （ 3 ）在宏观与微观的介绍中，使学生知道量子力学能 够正确地描述微观粒子运动规律； （4）在“弱引力到强引力” 栏目中，引导学生了解爱 因斯坦广义相对论； （5）补充：简单介绍“宇宙大爆炸”模型建立，宇宙 微波背景与2006年诺贝尔物理学奖； （6）在“科学足迹” 栏目里，引导学生领悟牛顿的科 学精神、科学思想、科学思维方法。
二.教材意图分析
1. 本章教材是应用牛顿运动定律对曲线运动的研 究。牛顿运用其运动定律研究天体运动并结合开 普勒定律建立了万有引力定律。 2.本章通过介绍人类对行星运动规律的认识过程和 牛顿建立万有引力定律的过程是对学生进行“过 程与方法”“情感态度与价值观”教育的好教材。 3.充分展现万有引力定律发现的科学过程，发展学 生的科学思维能力 4. 增进科学与生活、社会的联系。
四、教科书关于发现万有引力定律的线索和思路
开普勒行星运动定律为万有引力规律的发现做出了什么贡献？
根据普勒行星运动第三定律和匀速圆周运动公式，可以推导出： 太阳对行星的引力 。 F m （ m为行星质量、r为行星运动半径 ）
r2
那么，行星对太阳的引力有什么规律？
M 根据牛顿第三定律可以分析出：。 F r
第 4节
万有引力理论的成就
本节是属于应用性知识的教学内容； 使万有引力定律在应用中得到进一步检验； 通过教学使学生演绎思维能力得到进一步 训练； 教材的立意是使学生感受用物理理论探索 未知世界的科学魅力，激发探究未知世界 兴趣。
2、教学设计
设计的核心问题是分析万有引力提供向心力。
．
实验室称量地球的质量 计算天体的质量 预见并发现未知行星 补充：冥王星为何出局
第五节 宇宙航行
介绍万有引力的实践性成就，万有引力理论 使人类实现“飞天”梦想； 本节是航天部分的重要知识； 三个宇宙速度重点理解第一宇宙速度； 通过我国航天事业的发展介绍激发学生科学 献身精神； 同时又拓展了学生科普知识。
2、教学设计
（1）宇宙速度：引导学生推导第一宇宙速度，知道第二 宇宙速度和第三宇宙速度物理意义，区别环绕速度与发 射速度； （2）在“梦想成真” 栏目里，简述人类航天事业的发展 史； （3）在“科学漫步”栏目里，介绍黑洞概念 ； （ 4 ）在“ STS”栏目里，着重于展示航天事业与人类生活 的关系。 （5）各种航天器的介绍，补充有关“地球同步卫星”的 定量计算和分析．了解太阳同步极地轨道气象卫星等。
5.注重科学文化、科学精神、人文精神的熏陶
●领略前辈科学家不屈不饶的探索精神和一丝不苟的 科学态度 ●开阔学生的视野，激励对未知的探索（黑洞） ●认识科学总是在探索更广泛适用的理论中发展 ●体会名人名言的哲理 开普勒、牛顿、爱因斯坦、霍金，
马克· 吐温、萧伯纳、梁启超
6.正确评价经典力学，能够让学生知道科学成就总是 不断发展的，一个新的科学理论的建立并不意味着原 有科学理论的推翻，而是原有科学理论在一定条件下 成为新理论的一部分
教学设计
• 以问题探究与史料讲解相结合的方式组织 课堂教学 。
探究地心说与日心说争论的焦点
探究开普勒行星运动定律建立的过程。
探究椭圆轨道特征
探究开普勒行星运动定律的物理意义
第二节 太阳与行星间的引力 本节属于科学过程教育的素材 ； 是探究性比较强的教学内容； 教材是从动力学角度来研究的； 知识的逻辑结构是一种演绎推理的结构。 第三节 万有引力定律 这节是对第二节教学内容的进一步外推，是第四节教材学习 的基础，是本章的重点知识；内容的教学采用猜想、假设 与验证相结合,将演绎推理与归纳相结合;使学生体会到物 理理论必须接受实践与实验的检验。
处理方法：这两节内容结合起来是一个比较完整的探究过程， 从问题的提出、猜想与假设、演绎与推理、结论得出、检验 论证等，是很好的探究性学习过程，所以我们打算在这里合 起来上一节课，这样有利于学生形成完整的探究过程，
2、探究设计(是本章的重要内容 )
• 问题的提出：是什么原因使行星围绕太阳运动？ • 猜想与假设：太阳对行星的引力 F应该与行星到太阳的距 离r有关。 • 简化模型：行星轨道按照“圆”来处理。 • 演绎与推理：根据牛顿第二定律和开普勒定律进行计算 。 • 结论的得出：引力大小跟行星到太阳距离的二次方成反 比…… • 合理外推：（猜想）地球对月球的力，地球对地面上物体 的力、太阳对行星的力可能出于同一本源 • 万有引力的检验：月-地检验 • 得出结论：万有引力定律的得出 • 万有引力定律最早证据（卡文迪许扭秤实验）