[转载]万有引力定律教学：月地检验的两种教学思路探究
2011-04-30 10:42阅读：
月地检验的两种教学思路探究
曲阜师范大学附属中学
卢翔远
【引子】提出猜想
观察视频，提出问题。（引导学生回答，教师及时纠正补充）
月球为什么绕地球做圆周运动？
苹果为什么向下运动而不向上运动？
我们很自然的想到，地球对月球的引力和地球对苹果的引力会不会就是同一种力呢？
按照我们物理学的研究规律，为了解释某种现象，提出猜想，这是理论，然后再去检验是否正确。物理学就是在不断的检验完善中前进的。同样我们的猜想是否正确也需要事实的检验。那么请同学们思考下面几个问题。
『
设计说明』：通过月球绕地球运转和苹果自由下落的物理情景，唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想进而发现万有引力定律的故事情景，激发学生的兴趣与想像力。
【探究】月地检验
（方案一）创设问题情境，学生讨论，教师引导，互动探究。
检验天上和地上的力是否是同一种力，需要选谁为研究对象？
假定设想成立，天上和地上是同一种力，遵循相同的规律—平方反比律，那么月球和苹果受到的力该如何表示呢？（这是理论猜想）
实际上月球受到的力可以如何求解呢？
（提示：通过天文观测，我们已经知道了月球绕地球做圆周运动，能不能利用圆周运动的知识来求解呢？）
而苹果受到的力我们已经知道为 。
苹 果
接下来，请同学们思考，要验证我们的猜想，我们需要测量什么物理量？验证什么表达式呢？（学生回答，教师引导总结。）
我们猜想天上地上是同一种力，天上的力是猜想，是理论，地上的力是实际，是检验，我们就是要验证猜想和实际是否相等。只选择一个研究对象月球或苹果，因比例系数G未知，所以无法检验。我们可以选取两个研究对象，研究它们的比值关系，实际就是月球和苹果的加速度关系，来完成实验的检验，这就是著名的月地检验。
我们一起来看一下检验的思路。
检验思路
①
通过猜想利用引力的平方反比律和牛顿第二定律计算月球的向心加速度和地球表面苹果的加速度。
②
通过实验观测，利用已有规律，得到月球的向心加速度和地球表面苹果的加速度。
③
综合以上结果，看加速度比值关系，比较猜想与实验观测的数据，得出结论。
学生完成导学案，教师展示学生的检验过程。
1.假定设想成立，天上地上是同一种力，则有
月球的向心加速度为
苹果下落的加速度为
通过天文观测得到
所以我们要验证
2.由运动学公式求解加速度
牛顿时代已能精确测定的数据有：
r月地＝3.8×108m
T月＝27.3d
a苹=g＝9.8m/s2
求：
学生完成解答
3.比较实验观测与理论推导的数据
即：
即在误差允许的范围内，理论推导与实验观测得到的结果是相等的。
『
设计说明』：通过创设问题情景，引导学生讨论探究检验思路，进行定量计算，掌握月地检验，用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识，学习物理规律提出猜想—理论推导—实验检验的科学研究方法，同时经历万有引力定律的发现过程，激发学生科学探究的兴趣。
（方案二）创设问题情境，学生分组讨论，探究检验思路，教师帮助引导。
检验天上和地上的力是否是同一种力，需要选谁为研究对象？
假定设想成立，天上和地上是同一种力，遵循相同的规律—平方反比律，那么月球和苹果受到的力该如何表示呢？（这是理论猜想）
实际上月球受到的力可以如何求解呢？
要验证我们的猜想，我们需要测量什么物理量？验证什么表达式呢？
给出当时已经得到的观测数据r月地＝3.8×108m
T月＝27.3d
a苹=g＝9.8m/s2，学生分组讨论，教师展示学生的检验思路，选取合理思路，介绍月地检验，得到检验结论。
『
设计说明』：通过创设问题情景，让学生分组讨论，主动探究检验思路，进行定量计算，经历万有引力定律的发现过程，学习物理规律提出猜想—理论推导—实验检验的科学研究方法，增强学生讨论探究意识，激发学生科学探究的兴趣。最后由教师展示合理检验思路，介绍月地检验，加深学生的理解。
