人教版必修二《萬有引力與航天》主題單元設(shè)計

1、最新人教版必修二萬有引力與航天主題單元設(shè)計萬有引力與航天主題單元設(shè)計主題單元標(biāo)萬有引力與航天題作者姓名所屬單位聯(lián)系地址聯(lián)系電話電子郵箱郵政編碼學(xué)科領(lǐng)域 （在內(nèi)打 表示主屬學(xué)科 , 打 + 表示相關(guān)學(xué)科。）操作提示：您可以直接復(fù)制“” 、“+”替換下面的“ ”即可。思想品德語文+ 數(shù)學(xué)體育音樂美術(shù)外語化學(xué)生物物理歷史地理信息技術(shù)科學(xué)社區(qū)服務(wù)社會實(shí)踐勞動與技術(shù)其他（請列出）：適用年級高中一年級所需時間8 課時主題學(xué)習(xí)概述 ( 簡述單元在課程中的地位和作用、單元的組成情況, 解釋專題的劃分和專題之間的關(guān)系,主要的學(xué)習(xí)方式和預(yù)期的學(xué)習(xí)成果,字?jǐn)?shù) 300-500)本章主要在講述了萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)及其在

2、天體運(yùn)動中的應(yīng)用. 萬有引力定律是在哥白尼、伽利略、開普勒等人的天文學(xué)研究成果基礎(chǔ)上, 由牛頓運(yùn)用力學(xué)原理發(fā)現(xiàn)的重要定律. 萬有引力定律闡明了宇宙萬物之間普遍存在的相互作用力的規(guī)律, 為人們認(rèn)識天體的運(yùn)動奠定了基礎(chǔ).把教材六個標(biāo)題的內(nèi)容設(shè)計成六個專題來組織學(xué)習(xí)活動。專題一：行星的運(yùn)動專題二：太陽與行星間的引力專題三：萬有引力定律專題四：萬有引力理論的成就專題五：宇宙航行專題六：經(jīng)典力學(xué)的局限性主題學(xué)習(xí)目標(biāo) （描述該主題學(xué)習(xí)所要達(dá)到的主要目標(biāo)）知識與技能：1、理解和掌握開普勒行星運(yùn)動定律。2、掌握利用萬有引力定律計算天體質(zhì)量、天體密度的基本方法。3、知道三個宇宙速度的含義, 會推導(dǎo)第一宇宙速度。

3、4、理解衛(wèi)星的運(yùn)行速度與軌道半徑的關(guān)系。5、掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法。過程與方法：1了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運(yùn)動的理解。2、通過推導(dǎo)太陽與行星間的引力公式, 體會邏輯推理在物理學(xué)中的重要性3、通過萬有引力定律推導(dǎo)出計算天體質(zhì)量的公式。4、通過萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度, 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力。情感態(tài)度與價值觀：1掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法, 感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動力。2、感受太陽與行星間的引力關(guān)系, 從而體會大自然的奧秘3、體會萬有引力定律在人類認(rèn)識自然界奧秘中的巨大作用, 讓學(xué)生懂得理論來源于實(shí)踐, 反過來又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn)。對應(yīng)課標(biāo)1

4、 / 61、通過有關(guān)事實(shí)了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。2、會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。3、初步了解經(jīng)典時空觀和相對論時空觀,知道相對論對人類認(rèn)識世界的影響。4、初步了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象, 知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)5、通過實(shí)例 ,了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就,認(rèn)識經(jīng)典力學(xué)的實(shí)用范圍和局限性。6、體會科學(xué)研究方法對人們認(rèn)識自然的重要作用。舉例說明物理學(xué)的進(jìn)展對于自然科學(xué)的促進(jìn)作用。1行星是如何運(yùn)動的 ?2行星與太陽之間的引力有何特點(diǎn)？主 題 單 元 問 3萬有引力的大小的如何計算？題設(shè)計4萬有引力理論的作用多大？5、宇宙航行的速度

5、多大？6、經(jīng)典力學(xué)能解決所有問題嗎？專題一：行星的運(yùn)動1課時專題二：太陽與行星間的引力1課時專題劃分專題三：萬有引力定律1課時專題四：萬有引力理論的成就2課時專題五：宇宙航行2課時專題六：經(jīng)典力學(xué)的局限性1課時專題一專題一：行星的運(yùn)動所需課時1 課時專題一概述( 介紹本專題在整個單元中的作用, 以及本專題的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)成果)本節(jié)內(nèi)容包括“地心說”“日心說”的內(nèi)容及爭論的焦點(diǎn)、開普勒三大定律的內(nèi)容等知識點(diǎn). 學(xué)習(xí)這一節(jié)的主要目的是為了下一節(jié)推導(dǎo)萬有引力定律作鋪墊, 因此教材中沒有過重地講述開普勒的三大定律, 而是將三大定律的內(nèi)容綜合在一起加以說明, 節(jié)后也沒有安排練習(xí). 本節(jié)內(nèi)容

6、對學(xué)生來說是抽象的、陌生的, 甚至無法去感知. 對天體的運(yùn)動充滿好奇, 又覺得非常神秘而不易理解. 所以我們必須去引導(dǎo)學(xué)生了解人們對星體運(yùn)動認(rèn)識的發(fā)展過程, 從“日心說”和“地心說”的內(nèi)容到其兩者這間的爭論, 從第谷的精心觀測到開普勒的數(shù)學(xué)運(yùn)算, 在學(xué)生整體感知的過程中引導(dǎo)學(xué)生體會這些大師們的思路、方法及他們的一絲不茍的科學(xué)精神 , 并激發(fā)他們熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情.本專題學(xué)習(xí)目標(biāo)（描述該學(xué)習(xí)所要達(dá)到的主要目標(biāo)）1. 了解地心說和日心說的基本內(nèi)容.2. 明確開普勒三大定律 , 能應(yīng)用三定律分析問題 .3. 知道人類對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程 .4.了解觀察在發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動規(guī)律中的作用. 認(rèn)識物理

7、實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展過程中的重要作用.5.通過開普勒行星運(yùn)動定律的建立過程, 滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法論教育 , 建立科學(xué)的宇宙觀 .1. 在古代 , 人們對天體的運(yùn)動的認(rèn)識有哪幾種學(xué)說？本 專 題 問 題2 開普勒是如何得出行星運(yùn)動規(guī)律的?設(shè)計3開普勒三定律的具體含義是什么？所需教學(xué)材料和資源( 在此列出學(xué)習(xí)過程中所需的各種支持資源)信息化資源視頻、圖片、多媒體課件常規(guī)資源行星繞太陽的運(yùn)行儀教 學(xué) 支 撐 環(huán)具有多媒體操作平臺的教室境其他2 / 6學(xué)習(xí)活動設(shè)計（針對該專題所選擇的活動形式及過程）教學(xué)評價專題二所需課時活動一：兩種學(xué)說1導(dǎo)入情景、提出問題（ 1） 太陽每天東升西落；月亮由東向西運(yùn)行 ,

8、有時彎如鐮 , 有時圓如盤 , 每月變化一次；天上的星星有的看起來不動, 有的如閃電劃過夜空, 日月星辰的這些運(yùn)動, 人們從遙遠(yuǎn)的古代就注意了 . 但是 , 日月交替 , 斗轉(zhuǎn)星移 , 天體的運(yùn)動遵循什么規(guī)律?浩瀚星空 , 哪里才是宇宙的中心 ?從這一節(jié)開始 , 我們將學(xué)習(xí)這些規(guī)律.（2）學(xué)生展示課前收集的圖片、視頻、文字等資料, 聯(lián)系日常生活中身邊熟悉的實(shí)例2學(xué)生發(fā)表見解3得出結(jié)論 , 請學(xué)生總結(jié)：（ 1）地心說和日心說；（ 2）本質(zhì)區(qū)別；（ 3）較好的一方?；顒佣?開普勒行星運(yùn)動規(guī)律1、提問：（ 1）開普勒如何得出行星運(yùn)動規(guī)律的?從中你什么啟發(fā)（ 2）行星運(yùn)動的軌跡是什么？（ 3）行星與

9、太陽的距離不斷變化 , 那么運(yùn)行速度如何呢？（ 4）對所有的行星而言比值 k 都一樣嗎？那 k 與誰有關(guān)？2、. 鼓勵學(xué)生大膽地動手、科學(xué)地想象并體會, 在這環(huán)節(jié)中 , 學(xué)生分組討論上述問題, 教師給以適當(dāng)提示。3、學(xué)生歸納總結(jié)活動三： 開普勒第三定律的推廣1提問：除了行星繞太陽運(yùn)行外, 還有很多衛(wèi)星繞行星運(yùn)行, 如木星有很多衛(wèi)星, 地球有月亮和人造衛(wèi)星, 那么這些衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動遵循什么樣的規(guī)律呢？譬如比值k 相同嗎？2、分組討論 , 并由代表回答。3教師可點(diǎn)撥 , 與行星繞太陽運(yùn)動遵循的規(guī)律類似。4、總結(jié)可評價的學(xué)習(xí)要素1、 生活中的舉例評價方法：現(xiàn)場評價評價指標(biāo)： 1、參與程度、積極程度

10、2、舉例恰當(dāng)程度3 、課前材料的準(zhǔn)備情況2、 開普勒行星運(yùn)動定律測試評價方法：測驗(yàn)評價指標(biāo)：答題時間 每題答對率 及格人數(shù)（ 60-74 分） 良好人數(shù)（ 75- -84 分以上）優(yōu)秀人數(shù)（ 85 分以上） 平均分3、 學(xué)習(xí)活動過程評價方法：量規(guī) 參與程度、積極程度思維邏輯、嚴(yán)密性表達(dá)展示協(xié)作精神專題二： 太陽與行星間的引力1 課時專題二概述( 介紹本專題在整個單元中的作用, 以及本專題的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)成果)3 / 6本節(jié)就知識與技能來說較為簡單 , 即用牛頓運(yùn)動定律、向心力公式和開普勒定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力公式 , 但本節(jié)設(shè)計的物理方法主要是提出問題、科學(xué)猜想、推理論證等

11、等。這些方法都是進(jìn)行科學(xué)探究最重要、最常用的方法 ,也是本節(jié)課教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本專題學(xué)習(xí)目標(biāo)（描述該學(xué)習(xí)所要達(dá)到的主要目標(biāo)）1知道太陽與行星間引力的存在, 知道行星繞太陽做圓周運(yùn)動向心力來源。2知道太陽與行星間的引力的方向和表達(dá)式3理解太陽與行星間的引力表達(dá)式得出的思路和過程。4通過推導(dǎo)太陽與行星間的引力公式, 體會邏輯推理在物理學(xué)中的重要性。5體會推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系。6、感受太陽與行星間的引力關(guān)系, 從而體會大自然的奧秘1行星在橢圓軌道上運(yùn)動是否需要力？這個力是什么力提供的？大小跟太陽與行星間的距離有什么關(guān)系嗎？2行星繞太陽的運(yùn)動可簡化為圓周運(yùn)動。那么行星繞太陽的運(yùn)動可進(jìn)一步簡化為勻速圓

12、周運(yùn)動嗎？為什么？3. 將行星的運(yùn)動簡化行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動。設(shè)行星的質(zhì)量為m,速度為 v, 運(yùn)行周期為 T, 行星到太陽的距離為r, 則行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的向心力可以怎樣表示？在天本 專 題 問 題文觀測中我們應(yīng)該用哪個方程來探究向心力呢？設(shè)計F 的關(guān)系 , 那么表達(dá)式中就不應(yīng)該出現(xiàn)周期T, 所以要4. 能不能根據(jù)得到的結(jié)論？要尋找設(shè)法消去上式中的T, 應(yīng)該怎么消呢？5. 如果中心天體的質(zhì)量發(fā)生變化, 引力 F 變不變呢？6. 若選擇行星為研究對象 , 研究的結(jié)果中并沒有出現(xiàn)太陽質(zhì)量M。下面我們不妨嘗試以太陽為研究對象 , 看看行星對太陽的引力什么特征？太陽對行星的引力和行星對太陽

13、的引力有什么關(guān)系？所需教學(xué)材料和資源( 在此列出學(xué)習(xí)過程中所需的各種支持資源)信息化資源微機(jī)、屏幕、 Microsoft PowerPoint軟件、視頻。常規(guī)資源多媒體視頻教 學(xué) 支 撐 環(huán)具有多媒體操作平臺的教室, 網(wǎng)絡(luò)教室境4 / 6學(xué)習(xí)活一引入新課動設(shè) 1、提問：開普勒在 1609 和 1619 年發(fā)表了行星運(yùn)動的三個定律 , 解決了描述行星運(yùn)動的計問題 , 但好奇的人們 , 面向天穹 , 深情地叩問：是什么力量支配著行星繞著太陽做如此和諧（而有規(guī)律的運(yùn)動呢？（以下的三定律只用課件打出）針對（看課件的對應(yīng)圖片）該問題及歸納專A行星在橢圓軌道上運(yùn)動是否需要力？這個力是什么力提供的？這個力是

14、多大？太陽對題行星的引力 , 大小跟太陽與行星間的距離有什么關(guān)系嗎？所選B行星的實(shí)際運(yùn)動是橢圓運(yùn)動 , 但我們還不知道求出橢圓運(yùn)動加速度的運(yùn)動學(xué)公式, 我們擇現(xiàn)在怎么辦？把它簡化為什么運(yùn)動呢？的活 C既然把行星繞太陽的運(yùn)動簡化為圓周運(yùn)動。那么行星繞太陽的運(yùn)動可進(jìn)一步簡化為勻動速圓周運(yùn)動嗎？為什么？形以上的過程歸納為：行星做曲線運(yùn)動必受到力的作用把行星繞太陽的運(yùn)動簡化為圓式周運(yùn)動進(jìn)一步簡化為勻速圓周運(yùn)動及, 即為曲線運(yùn)動 , 那么肯定有一個力要來維持過教師：既然行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道是橢圓程這個運(yùn)動 , 那么這個力是由什么來提供的呢？我們跟隨著科學(xué)家們一起去研究討論這個問）題。二 萬有引力定律人

15、類對行星運(yùn)動規(guī)律原因認(rèn)識的過程教師：略微介紹十七世紀(jì)前以及伽俐略, 開普勒 , 笛卡兒的觀點(diǎn)。教師：到牛頓這個時代的時候, 科學(xué)家們對這個問題有了更進(jìn)一步的認(rèn)識, 例如胡克、哈雷等 , 他們認(rèn)為行星繞地球運(yùn)動受到太陽對它的引力, 甚至證明了行星軌道如果為圓形, 引力的大小跟太陽距離的二次方成反比, 但無法證明在橢圓軌道下, 引力也遵循這個規(guī)律。牛頓在前人的基礎(chǔ)上 , 證明了如果太陽和行星的引力與距離的二次方成反比, 則行星的軌跡是橢圓 , 并且闡述了普遍意義下的萬有引力定律。教師：接下來我們就跟隨牛頓先生一起去研究這個萬有引力定律。由于行星運(yùn)動的橢圓軌道很接近與圓形軌道, 所以我們把它理想化為

16、一個圓形軌道, 這樣就簡化了問題 , 易于我們在現(xiàn)有認(rèn)知水平上來接受。2、萬有引力定律(1) 定律的推導(dǎo)教師：行星繞太陽運(yùn)動遵守這個規(guī)律 , 那么在其他地方是否適用這個規(guī)律呢？（假如說月球、衛(wèi)星繞地球）學(xué)生活動：思考教師：為了驗(yàn)證地面上的重力與地球吸引月球、太陽吸引行星的力是同一性質(zhì)的力, 遵守同樣的規(guī)律 , 牛頓還做了著名的“月地”檢驗(yàn)( 參見課本P105 右側(cè) ), 結(jié)果證明他的想法是正確的。(2) 萬有引力定律內(nèi)容公式教師：為什么說是粗略？讓學(xué)生思考學(xué)生活動：思考教師： 2萬有引力定律中的物體是指質(zhì)點(diǎn)而言, 不能隨意應(yīng)用于一般物體。a. 對于相距很遠(yuǎn)因而可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體, 公式中的r 就是指兩個質(zhì)點(diǎn)間的距離；b. 對均勻的球體 , 可以看成是質(zhì)量集中于球心上的質(zhì)點(diǎn), 這是一種等效的簡化處理方法。教師：萬有引力定律建立的重要意義17 世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之