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请问：从开普勒第二定律，你是否能得到，行星在绕日转动时，速度是不是匀速的?在近日点和远日点的速度有什么关系? 第三定律：行星绕太阳一周所需时间的平方跟椭圆轨道长半轴的立方之比是个常数。开普勒第三定律讲的是T与R的定量关系，请你写出它的数学表达式：T2/ R3=k。 这三大定律告诉我们行星是怎样运动的。行星运动的轨迹是椭圆，但是这个椭圆轨道的长半轴和短半轴相差不大，为了研究和学习的方便，我们近似地做一些简化，把行星的运动近似地看成匀速圆周运动。 提问：我们知道任何物体做圆周运动都需要什么力?向心力。如果是一根绳子拉一个小球在水平面上作圆周运动，是什么力提供了向心力?现在究竟是什么神奇的力量让这些巨大的行星环绕在太阳周围?难道是有一根隐性的铁链? 第二环节大胆猜想 (1)提问学生：这个力是什么力?让学生发表自己的猜想。 大家对这个力进行了自己的猜想，那么历史上科学家在没有完全知道这个力之前，也进行了一些猜想，让我们一起来看看，科学家的猜想和大家的猜想是不是一样。 (2)展示在开普勒时代，科学家们从不同角度对这个问题所作出的猜想。 1、吉尔伯特(英)：行星依靠太阳发出的磁力维持绕日运动。(日心说后不久) 2、开普勒(德)：意识到太阳有一种力支配着行星的运动。 3、笛卡儿(法)：提出“漩涡”假设，空间存在一种看不见的物质旋转，带动行星绕日运动。(1664年) 4、胡克(英)、哈雷等物理学家认为是引力。17世纪中叶) 看来大家的猜想和科学家们的猜想有很多相似的地方，实际上，说明我们每个人都有成为科学家的潜质。如果加上自己的努力，我们大家今后都可能成为科学家，甚至是伟大的科学家。 (3)牛顿的猜想 牛顿是历史上最伟大的物理学家，他当时也在思考这个问题，我想大家一定听过这样一个故事。 请第三小组学生讲述牛顿、苹果和万有引力的故事。 学生讲述：1665至1667年间，牛顿已在思考引力的问题。一天傍晚，他坐在苹果树下乘凉，一个苹果从树上掉了下来。他忽然想到：为什么苹果只向地面落，而不向天上飞呢?于是认为物体是受到了地球给它的引力的作用。 你相信这个故事吗?这个故事对你有什么启示? 不管你是否相信这个故事，我们需要学习的是牛顿他善于观察、善于思考，并刻苦钻研的精神。现在英国剑桥大学里仍然有一棵苹果树，据说是牛顿当年发现引力时的那棵，很多参观者到剑桥总要去看看那棵树。 但是实际上这个故事并不完全真实，至少万有引力的发现并不是简单地看到苹果落地就发现的。牛顿当时是怎样思考的呢? 分析牛顿的猜想： 苹果为什么落地?是因为：是因为苹果受到地球的引力。 行星为什么绕太阳运动?是因为：是因为行星受到太阳的引力。 不仅仅地球对苹果有吸引力，太阳对行星有吸引力。 在这里牛顿又进行了大胆的设想：其实任何两个物体之间都存在这种引力，第一次提出了“万有引力”这一概念。 一、万有引力：任何具有质量的物体间都存在相互吸引的作用力，这种力叫做万有引力。 设问：月球受到地球给它的引力，为何月球没有象苹果那样落下来呢? 留一分钟时间让学生讨论。 解释：月球相对于地球有初速度，这个初速度的大小足以让它围绕地球做圆周运动。月球受到的万有引力是提供它作圆周运动所需要的向心力，仅仅改变它运动的方向，而没有改变它速度的大小。而苹果相对于地球静止，受到引力后下落到地面。 第三环节合理分析 牛顿认为：任何两个物体之间存在万有引力。 设问：那么引力的大小可能跟哪些因素有关?又与这些因素存在什么样的关系? 大家提出了很多设想，那么到底万有引力的大小与这些因素有没有关系，我们跟随牛顿的步伐来研究。牛顿在研究的过程中，遇到很多问题，首先要解决以下几个问题。 (1)分析问题 问题一：当时通过观察发现行星是沿椭圆轨道运动，速度的大小、方向不断变化，如何解决这种变化的曲线运动问题，当时缺乏相应的数学工具。 伟大的牛顿不仅是一个物理学家还是一个数学家，他发明了微积分,跨越曲线运动的障碍。 (责任编辑：admin) |