《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件

讓“核心素養(yǎng)”在課堂教學(xué)中落地生根

——《萬(wàn)有引力與航天》教法探索

南京市中華中學(xué)

高一物理備課組

郭穎

讓“核心素養(yǎng)”在課堂教學(xué)中落地生根

——《萬(wàn)有引力與航天》1

隨著一部開年大片《流浪地球》火爆上映，票房已過(guò)40億。影片展現(xiàn)的家國(guó)情懷、精神境界和它詮釋的價(jià)值觀不正是小小的人類個(gè)體所需要的科學(xué)素養(yǎng)嗎？該片引發(fā)人們?nèi)ニ伎迹好煨〉娜祟悅€(gè)體與宏大的宇宙之間的關(guān)系。連以前不關(guān)注科技信息的普通老百姓也會(huì)問(wèn)起：月球上的玉兔號(hào)現(xiàn)在怎么樣？

時(shí)代背景隨著一部開年大片《流浪地球》火爆上映，票房已過(guò)42現(xiàn)實(shí)中，我國(guó)的航天事業(yè)，尤其是探月工程正有條不紊地開展著。嫦娥四號(hào)首次實(shí)現(xiàn)航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，首次實(shí)現(xiàn)了月球背面同地球的中繼通信。嫦娥四號(hào)任務(wù)引入了國(guó)外多項(xiàng)合作項(xiàng)目，且順利實(shí)施。這些國(guó)際合作載荷將向全世界科學(xué)家開放數(shù)據(jù)，堅(jiān)持共商共建共享。這么好的時(shí)代背景和科研環(huán)境必將激勵(lì)著年輕一代砥礪前行?，F(xiàn)實(shí)中，我國(guó)的航天事業(yè)，尤其是探月工程正有條不紊地開3抬頭務(wù)虛，低頭務(wù)實(shí)。作為一線教師，要提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根，我們?cè)撛趺醋?？一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)二、研究2010版老教材三、關(guān)注2018級(jí)新高考四、探索合適的新教法抬頭務(wù)虛，低頭務(wù)實(shí)。一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)4一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)

高中物理核心素養(yǎng)

物理科學(xué)科學(xué)科學(xué)態(tài)度觀念思維探究與責(zé)任

物質(zhì)觀模科科質(zhì)問(wèn)證解交科科社運(yùn)動(dòng)與相互作用觀型學(xué)學(xué)疑題據(jù)釋流學(xué)學(xué)會(huì)能量觀建推論創(chuàng)本態(tài)責(zé)

形

解

構(gòu)理證新質(zhì)度任

成成

決

觀

問(wèn)

念

題——省級(jí)新課標(biāo)培訓(xùn)一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)5——連云港市東?？h教育局教研室陳亮輝《味道·課堂》

——連云港市東海縣教育局教研室陳亮輝《味道·課堂》

61．通過(guò)史實(shí)，了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。知道萬(wàn)有引力定律。認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義。認(rèn)識(shí)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用。2．會(huì)計(jì)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．知道牛頓力學(xué)的局限性，體會(huì)人類對(duì)自然界的探索是不斷深入的。4．初步了解相對(duì)論時(shí)空觀。5．關(guān)注宇宙起源和演化的研究進(jìn)展。2017版課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本章的內(nèi)容要求1．通過(guò)史實(shí)，了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。知道萬(wàn)有引力定律。7二、研究2010版老教材

《萬(wàn)有引力與航天》一章內(nèi)容：1.行星的運(yùn)動(dòng)1課時(shí)2太陽(yáng)與行星間的引力1課時(shí)3萬(wàn)有引力定律1課時(shí)4萬(wàn)有引力理論的成就1課時(shí)+1課時(shí)5宇宙航行1課時(shí)+1課時(shí)6經(jīng)典力學(xué)的局限性1課時(shí)復(fù)習(xí)評(píng)估1課時(shí)+1課時(shí)二、研究2010版老教材1.行星的運(yùn)動(dòng)1課時(shí)2太陽(yáng)與行星8《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件9《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件101.行星的運(yùn)動(dòng)√2太陽(yáng)與行星間的引力√3萬(wàn)有引力定律4萬(wàn)有引力理論的成就√5宇宙航行6經(jīng)典力學(xué)的局限性√本章“非主流課程”占比最大！1.行星的運(yùn)動(dòng)√2太陽(yáng)與行星間的引力√3萬(wàn)有引力定律11三、研究2018級(jí)新高考2018級(jí)新高考“3+1+2”模式終于塵埃落定了！三、研究2018級(jí)新高考12《從高考視角談高中物理教學(xué)中提升學(xué)科核心素養(yǎng)的思考》——黃恕伯省級(jí)培訓(xùn)《從高考視角談高中物理教學(xué)中提升學(xué)科核心素養(yǎng)的思考》——黃13《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件14《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件15《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件16《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件17《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件18高考命題的趨勢(shì)是重視考查學(xué)生的素養(yǎng)，它和新《課程標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)是吻合的。也就是說(shuō)，提升學(xué)生的素養(yǎng)和提高學(xué)生的高考成績(jī)，兩者的目標(biāo)是統(tǒng)一的，這對(duì)高中物理教學(xué)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)重要的啟示。

——黃恕伯省級(jí)培訓(xùn)高考命題的趨勢(shì)是重視考查學(xué)生的素養(yǎng)，它和新《課程標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)191．我國(guó)高分系列衛(wèi)星的高分辨對(duì)地觀察能力不斷提高．今年5月9日發(fā)射的“高分五號(hào)”軌道高度約為705km，之前已運(yùn)行的“高分四號(hào)”軌道高度約為36000km，它們都繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)．與“高分四號(hào)冶相比，下列物理量中“高分五號(hào)”較小的是（

）周期

B.角速度

C.線速度

D.向心加速度【來(lái)源】（江蘇卷）2018年全真高考題：2．若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗(yàn)證（）A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60【來(lái)源】（北京卷）1．我國(guó)高分系列衛(wèi)星的高分辨對(duì)地觀察能力不斷提高．今年5月9203．2018年2月，我國(guó)500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”，其自轉(zhuǎn)周期T=5.19ms，假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬(wàn)有引力常量為

。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為（

）【來(lái)源】（全國(guó)II卷）3．2018年2月，我國(guó)500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)214．為了探測(cè)引力波，“天琴計(jì)劃”預(yù)計(jì)發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為（）A.2:1B.4:1C.8:1D.16:1【來(lái)源】（全國(guó)III卷）4．為了探測(cè)引力波，“天琴計(jì)劃”預(yù)計(jì)發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半225．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其公轉(zhuǎn)軌道半徑約為

，已知引力常量

，則土星的質(zhì)量約為（）【來(lái)源】浙江卷5．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其236．（多選）2018年2月2日，我國(guó)成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空，標(biāo)志我國(guó)成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家之一。通過(guò)觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，并已知地球的半徑和地球表面的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出衛(wèi)星的（）密度

B.向心力的大小

C.離地高度

D.線速度的大小【來(lái)源】（天津卷）6．（多選）2018年2月2日，我國(guó)成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“247．（多選）2017年，人類第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過(guò)程，在兩顆中子星合并前約100s時(shí)，它們相距約400km，繞二者連線上的某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)12圈，將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬(wàn)有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識(shí)，可以估算出這一時(shí)刻兩顆中子星（

）質(zhì)量之積

B.質(zhì)量之和

C.速率之和

D.各自的自轉(zhuǎn)角速度【來(lái)源】（新課標(biāo)I卷）7．（多選）2017年，人類第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并25四、探索合適的新教法沒——黃恕伯省級(jí)培訓(xùn)四、探索合適的新教法沒——黃恕伯省級(jí)培訓(xùn)26《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件27《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件281、利用豐富的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣第一節(jié)：托勒密哥白尼第谷開普勒哈雷彗星回歸第二節(jié)：開普勒伽利略笛卡爾胡克哈雷牛頓第三節(jié)：月地檢驗(yàn)、卡文迪許第四節(jié)：亞當(dāng)斯、勒維耶發(fā)現(xiàn)未知天體第五節(jié)：加加林、阿婆羅11號(hào)楊利偉第六節(jié)：愛因斯坦相對(duì)論讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根1、利用豐富的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣讓“核心素養(yǎng)”在課292、善用視頻動(dòng)畫，化抽象為形象，便于學(xué)生理解

多媒體的使用，較好地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，同時(shí)也可以把那些看不見、摸不著、感受不到的東西形象化、具體化，可以給學(xué)生提供過(guò)去從未涉及的事物環(huán)境和自然想象，使學(xué)生有一個(gè)身臨其境的感受。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根2、善用視頻動(dòng)畫，化抽象為形象，便于學(xué)生理解讓“核心素養(yǎng)”在30視頻鏈接：/listplay/rrZeYzHdW6M/PbkyOC4bgB4.html/listplay/rrZeYzHdW6M/1-9w1i2WfO8.html/archives/422.html愛因斯坦與霍金一起了解宇宙（全3集）讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根視頻鏈接：/list313、增進(jìn)科學(xué)與社會(huì)、生活的聯(lián)系，學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成就感（1）我國(guó)的探月工程與GPS與北斗系統(tǒng)（2）引力波與萬(wàn)有引力（3）“三體”中的“萬(wàn)有引力與航天”讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根3、增進(jìn)科學(xué)與社會(huì)、生活的聯(lián)系，學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成就感讓32

人們觀測(cè)到遙遠(yuǎn)的星光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲。而牛頓以來(lái)的科學(xué)家都認(rèn)為光線是直線傳播的。愛因斯坦認(rèn)為，要解決觀測(cè)與理論間的矛盾，只能假設(shè)太陽(yáng)周圍的空間是彎曲的，這樣光線在其中通過(guò)時(shí)，其路徑也彎曲起來(lái)。于是他提出了廣義相對(duì)論，用彎曲空間來(lái)討論萬(wàn)有引力的作用

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探究地心說(shuō)與日心說(shuō)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)

探究開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律建立的過(guò)程。

探究橢圓軌道特征

探究開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的物理意義第一節(jié)：行星的運(yùn)動(dòng)教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根4、具體實(shí)施----教法探索探究地心說(shuō)與日心說(shuō)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)探究開普勒行星運(yùn)動(dòng)341、角色扮演法使物理學(xué)史形象化讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)1、角色扮演法使物理學(xué)史形象化讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落35學(xué)生劇本：第一幕：首先出場(chǎng)的是托勒密，他得意洋洋地說(shuō)：“你們知道嗎，我們地球是宇宙的中心，其他的星球都繞著我們轉(zhuǎn)動(dòng)······”“不對(duì)，地球不是宇宙的中心！”正當(dāng)他說(shuō)得起勁時(shí)，哥白尼出現(xiàn)了，“太陽(yáng)才是宇宙的中心，地球和其他行星都繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)?！薄笆沁@樣的”，只見布魯諾出現(xiàn)在了講臺(tái)上，“如果是太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)，你怎么解釋觀測(cè)到的行星逆行？”他問(wèn)托勒密。“這個(gè)嘛，行星的運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜，它既有本輪也有均輪······”托勒密解釋道?！罢媸沁@樣的嗎？我發(fā)現(xiàn)如果用地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)來(lái)解釋這些數(shù)據(jù)，地球的軌道就是一個(gè)圓周，非常的簡(jiǎn)潔方便?！辈剪斨Z得意地說(shuō)道。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：第一幕：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根36第二幕：第谷躺在床上，拿著一堆寫滿數(shù)據(jù)的紙，對(duì)開普勒說(shuō)：“我快不行了，這是我數(shù)十年觀察出來(lái)的行星運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)耗費(fèi)了我一生的心血，現(xiàn)在我把數(shù)據(jù)交給你，你一定要好好地利用這些數(shù)據(jù)，找出行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律啊?！遍_普勒答應(yīng)了第谷，拿著這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，既然這些數(shù)據(jù)和地心說(shuō)不符，開普勒利用勻速圓周模型來(lái)檢驗(yàn)這些數(shù)據(jù)，他發(fā)現(xiàn)吻合的很好，但總是至少有8’的誤差，他繼續(xù)研究，對(duì)圓周軌道產(chǎn)生了質(zhì)疑，終于獲得了成功，在1609年提出了開普勒第一定律和開普勒第二定律。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：第二幕：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：37

2、關(guān)注中國(guó)古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感

行星運(yùn)動(dòng)理論是中國(guó)數(shù)理天文學(xué)的重要內(nèi)容之一，然而我們的教科書卻忽略了這部分內(nèi)容，我們的學(xué)生有必要知道不僅西方國(guó)家的科學(xué)家在研究行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，我們的先人們也為發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律做出過(guò)很大的貢獻(xiàn)。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)：行星的運(yùn)動(dòng)2、關(guān)注中國(guó)古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感38

中國(guó)古代天文學(xué)家對(duì)五星視運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握，經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。在星占學(xué)非常發(fā)達(dá)的古代中國(guó)，行星的視運(yùn)動(dòng)往往與星占學(xué)密切聯(lián)系。盡管中國(guó)古代天文學(xué)家對(duì)五星視運(yùn)動(dòng)的理解，由于受科學(xué)發(fā)展水平的限制，不可避免地帶有一些局限性，如始終帶有濃厚的星占學(xué)色彩和主觀想象，但這并不妨礙他們對(duì)五星視運(yùn)動(dòng)規(guī)律的正確把握。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索，中國(guó)古代天文學(xué)家設(shè)計(jì)了一整套計(jì)算行星的方法，包括行星的視位置，定合、定見、定伏算法。與古希臘以幾何模型描述行星運(yùn)動(dòng)的傳統(tǒng)不同，中國(guó)古代計(jì)算行星完全利用代數(shù)方法，盡管天文學(xué)家并不知道行星的軌道就是橢圓，但是他們?cè)O(shè)計(jì)的算法中已經(jīng)涉及到對(duì)行星中心差和太陽(yáng)中心差修正，并且達(dá)到了相當(dāng)高的精度。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根

2、關(guān)注中國(guó)古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感。中國(guó)古代天文學(xué)家對(duì)五星視運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握393、利用excel表格，提升課堂效率行星半長(zhǎng)軸(×10^6km)公轉(zhuǎn)周期(天)水星57.987.70金星108.2224.7地球149.6365.26火星227.9686.98木星778.34332.71土星142710759.5天王星2822.330685海王星4523.960190讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)3、利用excel表格，提升課堂效率行星半長(zhǎng)軸公轉(zhuǎn)周期(天)40R----TR2----T讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根R----TR2----T讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根41R3-T2讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根R3-T2讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根42我們假設(shè)是冪函數(shù)，我們可以設(shè)兩邊取對(duì)數(shù)則若lgT與lga為直線，其斜率為n，利用excel軟件自帶處理工具，從而得到n=1.5，即從而得到開普勒第三定律讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根我們假設(shè)是冪函數(shù)，我們可以設(shè)兩邊取對(duì)數(shù)則43問(wèn)題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？簡(jiǎn)化模型：行星軌道按照“圓”來(lái)處理。猜想與假設(shè)：太陽(yáng)對(duì)行星的引力F應(yīng)該與行星到太陽(yáng)的距離r有關(guān)。演繹與推理：根據(jù)牛頓第二定律和開普勒第三定律進(jìn)行計(jì)算。結(jié)論的得出：引力大小跟行星到太陽(yáng)距離的二次方成反比……第二節(jié)：太陽(yáng)與行星間的引力科學(xué)思維探究法讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？簡(jiǎn)化模型：行星軌道44行星對(duì)太陽(yáng)的引力

行星與太陽(yáng)地位的“平等性”，根據(jù)牛頓第三定律，行星對(duì)太陽(yáng)引力F`應(yīng)滿足2,rMFμFF`行星太陽(yáng)

問(wèn)題:太陽(yáng)對(duì)行星的引力，為什么行星對(duì)太陽(yáng)的引力？,行星對(duì)太陽(yáng)的引力行星與太陽(yáng)地位的“平等性”，根據(jù)45第三節(jié)：萬(wàn)有引力定律教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)：萬(wàn)有引力定律教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上461．月地檢驗(yàn)的處理如果我們已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期為27.3天.月球距地球半徑為6.37×106m，軌道半徑為地球半徑的60倍。地球表面重力加速度g=9.8m/s2（1）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，試計(jì)算一下月球繞地球的向心加速度是多大?

（2）

a月:g

（3）r月:R

（4）結(jié)論：a∝1/r2,天上的力與地上的力遵循同樣的規(guī)律第三節(jié)萬(wàn)有引力定律科學(xué)思維探究法

讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根1．月地檢驗(yàn)的處理如果我們已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期為27.3472、萬(wàn)有引力的進(jìn)一步理解提出問(wèn)題，閱讀教材：(1)什么是萬(wàn)有引力？并舉出實(shí)例。(2)萬(wàn)有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？并注明每個(gè)符號(hào)的單位和物理意義。(3)萬(wàn)有引力定律的適用條件是什么？(4)你認(rèn)為萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引力定律2、萬(wàn)有引力的進(jìn)一步理解讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)483、利用動(dòng)畫演示扭秤實(shí)驗(yàn)原理了解光杠桿放大作用，不定量研究。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引力定律3、利用動(dòng)畫演示扭秤實(shí)驗(yàn)原理讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第494、估算兩人間萬(wàn)有引力，地球和月球間的萬(wàn)有引力，理解定律的宏觀性。例1：估算兩個(gè)質(zhì)量50kg的同學(xué)相距1m時(shí)之間的萬(wàn)有引力約有多大？F萬(wàn)=GMm/r2=(6.67×10-11×50×50)/12=2×10-7(N)，例2：假定用鋼索的拉力替代地球和月球間的萬(wàn)有引力，若鋼索的張力強(qiáng)度大約是5.0×108N/m2，則所需鋼索的橫截面積是多少平方米?F=GMm/r2=(6.67×1011×6.0×1024×7.4×1022)/(3.8×108)2=2×1020(N)，∴S=F/A=2×1020/(5×108)=4×1011(m2)讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引力定律4、估算兩人間萬(wàn)有引力，地球和月球間的萬(wàn)有引力，理解定律的宏50本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引力定律本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引51第四節(jié)、萬(wàn)有引力理論的成就教學(xué)流程

科學(xué)真是迷人：計(jì)算地球的質(zhì)量計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量

計(jì)算中心天體的密度發(fā)現(xiàn)未知天體歸納總結(jié)：兩條基本思路讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第四節(jié)、萬(wàn)有引力理論的成就教學(xué)流程科學(xué)真是迷人52

問(wèn)題1、卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量的人”，你能“稱量”出地球的質(zhì)量嗎？若能,請(qǐng)寫出推導(dǎo)過(guò)程并解釋。

例：設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×106m，引力常量

G=6.67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題1、卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量53

問(wèn)題2、此方法能否求出其他星球的質(zhì)量？需滿足什么條件？

例：宇航員站在一個(gè)星球表面上的某高處h自由釋放一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間t落地，該星球的半徑為R，你能求解出該星球的質(zhì)量嗎？讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式問(wèn)題2、此方法能否求出其他星球的質(zhì)量？需54

問(wèn)題3、用萬(wàn)有引力定律可算出地球的質(zhì)量，能否用它算出太陽(yáng)的質(zhì)量呢？若能，其基本思路是什么？

１.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽(yáng)的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的角速度為ω，求太陽(yáng)的質(zhì)量Ｍ。２.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽(yáng)的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的線速度為v，求太陽(yáng)的質(zhì)量Ｍ。３.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽(yáng)的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的周期為T，求太陽(yáng)的質(zhì)量Ｍ。第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題3、用萬(wàn)有引力定律可算出地球的質(zhì)量，55

問(wèn)題４、請(qǐng)想辦法求出環(huán)繞行星（或衛(wèi)星）的質(zhì)量，并總結(jié)需要滿足什么條件和要求？（要求學(xué)生通過(guò)思考和討論完成）

明確所求質(zhì)量的天體必須是中心天體這一關(guān)鍵點(diǎn)，堵住后續(xù)學(xué)習(xí)中易犯錯(cuò)誤的漏洞。第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題４、請(qǐng)想辦法求出環(huán)繞行星（或衛(wèi)星）的56

問(wèn)題5、若已知中心天體的半徑R，能否求出中心天體的密度？推導(dǎo)出中心天體密度的表達(dá)式，并說(shuō)明式中各物理量的含義。第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題5、若已知中心天體的半徑R，能否求出57

問(wèn)題６、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量的兩條思路的異同、應(yīng)用條件及注意問(wèn)題是什么？（以問(wèn)題形式引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)）

第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題６、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量的58第五節(jié)、宇宙航行教學(xué)流程

牛頓猜想宇宙速度

衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律夢(mèng)想成真讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)、宇宙航行教學(xué)流程59（一）、牛頓的設(shè)想問(wèn)題1、由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知物體平拋時(shí)水平初速度越大飛行的水平距離越遠(yuǎn)地球是個(gè)球體如果拋出速度很大則飛行的距離很長(zhǎng)此時(shí)我們把地面看成曲面若拋出物體的水平初速度足夠大物體將會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？建議演示牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想flash課件第五節(jié)宇宙航行問(wèn)題引領(lǐng)式

讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根（一）、牛頓的設(shè)想建議演示牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想fla60

問(wèn)題2、（算一算）以多大的速度將物體拋出，它才會(huì)成為繞地球表面的衛(wèi)星？

例、已知地球質(zhì)量M=5.98*1024kg，地球R=6400km,G=6.67*10-11N.m2/kg2,地表g=9.8m/s2(離地面高度忽略不計(jì)）

推導(dǎo)方式一：萬(wàn)有引力提供向心力

推導(dǎo)方式二：重力提供向心力（重力近似等于萬(wàn)有引力）（二）、宇宙速度讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)宇宙航行問(wèn)題引領(lǐng)式

問(wèn)題2、（算一算）以多大的速度將物體拋出，61問(wèn)題3、如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想宇宙速度數(shù)值(km/s）意義第一宇宙速度7.9這是衛(wèi)星脫離地面做圓周運(yùn)動(dòng)的最小發(fā)射速度，若7.9km/s≤v＜11.2km/s，物體繞地球運(yùn)行（環(huán)繞速度）第二宇宙速度11.2這是物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，若11.2km/s≤v＜16.7km/s，物體繞地球運(yùn)行（脫離速度）第三宇宙速度16.7這是物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度，若v≥16.7km/s，物體將脫離太陽(yáng)在宇宙空間運(yùn)行（逃逸速度）第五節(jié)宇宙航行問(wèn)題引領(lǐng)式

問(wèn)題3、如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s會(huì)出現(xiàn)什么情況呢62問(wèn)題4、衛(wèi)星到達(dá)預(yù)定軌道后，遵循怎樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？地球質(zhì)量M，萬(wàn)有引力常量G均為定值，設(shè)衛(wèi)星軌道半徑為r。試分析衛(wèi)星運(yùn)行速度v、角速度ω、周期T、向心加速度a與軌道半徑r的關(guān)系。（三）、衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)宇宙航行問(wèn)題引領(lǐng)式

問(wèn)題4、衛(wèi)星到達(dá)預(yù)定軌道后，遵循怎樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？地球質(zhì)量M63（四）、夢(mèng)想成真——人類航天歷程

播放視頻素材，了解人類探索太空的艱辛過(guò)程，感受科技發(fā)展對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步的巨大推動(dòng)作用。通過(guò)對(duì)我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展史的了解，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情感與科學(xué)精神。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)宇宙航行問(wèn)題引領(lǐng)式

（四）、夢(mèng)想成真——人類航天歷程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生643、極地軌道、赤道軌道、一般軌道衛(wèi)星本節(jié)課必須分清幾個(gè)重要的概念：1、發(fā)射速度與環(huán)繞速度2、地球赤道上物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星、月球5、“穩(wěn)態(tài)”與“變軌”4、地球同步軌道與地球靜止軌道6、重力（引力）加速度與向心加速度3、極地軌道、赤道軌道、一般軌道衛(wèi)星本節(jié)課必須分清幾個(gè)重65

地球同步軌道與地球靜止軌道不是一回事，它們之間有共同點(diǎn)也有較大區(qū)別．地球同步軌道與地球靜止軌道都是運(yùn)行周期（23小時(shí)56分04秒）相同的人造地球衛(wèi)星軌道．這兩種軌道的區(qū)別有三：（1）軌道傾角地球靜止軌道是軌道傾角（軌道平面和赤道平面的夾角）為零的圓形地球同步軌道．即地球靜止軌道一定在赤道平面上；而地球同步軌道平面可與赤道平面成一不為零的夾角．（2）看到的現(xiàn)象在地球同步軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星每天在相同時(shí)間經(jīng)過(guò)相同地方的天空，對(duì)地面上觀察者來(lái)說(shuō)，每天相同時(shí)刻衛(wèi)星會(huì)出現(xiàn)在相同的方向上．在一段連續(xù)的時(shí)間內(nèi)，衛(wèi)星相對(duì)于觀察者可以是運(yùn)動(dòng)的．而處于地球靜止軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星每天任何時(shí)刻都處于相同地方的上空，地面觀察者看到衛(wèi)星始終位于某一位置，保持靜止不動(dòng)．地球同步軌道與地球靜止軌道不是一回事，它66

（3）．點(diǎn)軌跡

人造地球衛(wèi)星在地面的投影點(diǎn)（或衛(wèi)星和地心連線與地面的交點(diǎn)）稱為星下點(diǎn)．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)使星下點(diǎn)在地球表面移動(dòng)，形成星下點(diǎn)軌跡．地球同步衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡是一條8字形的封閉曲線，而地球靜止衛(wèi)星的星下點(diǎn)軌跡是一個(gè)點(diǎn)（3）．點(diǎn)軌跡67重力（引力）加速度與向心加速度有區(qū)別

當(dāng)物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)引力加速度和向心加速度相等；當(dāng)物體繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)，引力加速度和向心加速度相等，其余各點(diǎn)皆為引力加速度大于向心加速度.重力（引力）加速度與向心加速度有區(qū)別當(dāng)物體繞地球68讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根69讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根70

例3發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3．軌道l、2相切于Q點(diǎn)．軌道2、3相切于P點(diǎn)，如圖所示，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（）

A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率

B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道l上的角速度

C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度

D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根例3發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌71第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性

本節(jié)是全章的終結(jié)性教材，屬于介紹性質(zhì)的教材；目的使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)物理學(xué)理論的發(fā)展與適用范圍；引領(lǐng)學(xué)生思考科學(xué)的價(jià)值觀;教材的立意是使學(xué)生了解近代物理知識(shí)。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性本節(jié)是全章的終結(jié)性教材72本節(jié)從三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性情境教學(xué)法本節(jié)從三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根73一、經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展過(guò)程及偉大成就一、經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展過(guò)程及偉大成就74二、遇到的兩朵烏云逐個(gè)質(zhì)疑并進(jìn)行科學(xué)探究

二、遇到的兩朵烏云逐個(gè)質(zhì)疑并進(jìn)行科學(xué)探究

75《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件76《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件77《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件78《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件79《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件80《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件81三、總結(jié)歸納：三、總結(jié)歸納：82歡迎批評(píng)指正，謝謝！歡迎批評(píng)指正，謝謝！83讓“核心素養(yǎng)”在課堂教學(xué)中落地生根

——《萬(wàn)有引力與航天》教法探索

南京市中華中學(xué)

高一物理備課組

郭穎

讓“核心素養(yǎng)”在課堂教學(xué)中落地生根

——《萬(wàn)有引力與航天》84

隨著一部開年大片《流浪地球》火爆上映，票房已過(guò)40億。影片展現(xiàn)的家國(guó)情懷、精神境界和它詮釋的價(jià)值觀不正是小小的人類個(gè)體所需要的科學(xué)素養(yǎng)嗎？該片引發(fā)人們?nèi)ニ伎迹好煨〉娜祟悅€(gè)體與宏大的宇宙之間的關(guān)系。連以前不關(guān)注科技信息的普通老百姓也會(huì)問(wèn)起：月球上的玉兔號(hào)現(xiàn)在怎么樣？

時(shí)代背景隨著一部開年大片《流浪地球》火爆上映，票房已過(guò)485現(xiàn)實(shí)中，我國(guó)的航天事業(yè)，尤其是探月工程正有條不紊地開展著。嫦娥四號(hào)首次實(shí)現(xiàn)航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，首次實(shí)現(xiàn)了月球背面同地球的中繼通信。嫦娥四號(hào)任務(wù)引入了國(guó)外多項(xiàng)合作項(xiàng)目，且順利實(shí)施。這些國(guó)際合作載荷將向全世界科學(xué)家開放數(shù)據(jù)，堅(jiān)持共商共建共享。這么好的時(shí)代背景和科研環(huán)境必將激勵(lì)著年輕一代砥礪前行。現(xiàn)實(shí)中，我國(guó)的航天事業(yè)，尤其是探月工程正有條不紊地開86抬頭務(wù)虛，低頭務(wù)實(shí)。作為一線教師，要提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根，我們?cè)撛趺醋?？一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)二、研究2010版老教材三、關(guān)注2018級(jí)新高考四、探索合適的新教法抬頭務(wù)虛，低頭務(wù)實(shí)。一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)87一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)

高中物理核心素養(yǎng)

物理科學(xué)科學(xué)科學(xué)態(tài)度觀念思維探究與責(zé)任

物質(zhì)觀?？瓶瀑|(zhì)問(wèn)證解交科科社運(yùn)動(dòng)與相互作用觀型學(xué)學(xué)疑題據(jù)釋流學(xué)學(xué)會(huì)能量觀建推論創(chuàng)本態(tài)責(zé)

形

解

構(gòu)理證新質(zhì)度任

成成

決

觀

問(wèn)

念

題——省級(jí)新課標(biāo)培訓(xùn)一、學(xué)習(xí)2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)88——連云港市東?？h教育局教研室陳亮輝《味道·課堂》

——連云港市東?？h教育局教研室陳亮輝《味道·課堂》

891．通過(guò)史實(shí)，了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。知道萬(wàn)有引力定律。認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義。認(rèn)識(shí)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用。2．會(huì)計(jì)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．知道牛頓力學(xué)的局限性，體會(huì)人類對(duì)自然界的探索是不斷深入的。4．初步了解相對(duì)論時(shí)空觀。5．關(guān)注宇宙起源和演化的研究進(jìn)展。2017版課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本章的內(nèi)容要求1．通過(guò)史實(shí)，了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。知道萬(wàn)有引力定律。90二、研究2010版老教材

《萬(wàn)有引力與航天》一章內(nèi)容：1.行星的運(yùn)動(dòng)1課時(shí)2太陽(yáng)與行星間的引力1課時(shí)3萬(wàn)有引力定律1課時(shí)4萬(wàn)有引力理論的成就1課時(shí)+1課時(shí)5宇宙航行1課時(shí)+1課時(shí)6經(jīng)典力學(xué)的局限性1課時(shí)復(fù)習(xí)評(píng)估1課時(shí)+1課時(shí)二、研究2010版老教材1.行星的運(yùn)動(dòng)1課時(shí)2太陽(yáng)與行星91《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件92《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件931.行星的運(yùn)動(dòng)√2太陽(yáng)與行星間的引力√3萬(wàn)有引力定律4萬(wàn)有引力理論的成就√5宇宙航行6經(jīng)典力學(xué)的局限性√本章“非主流課程”占比最大！1.行星的運(yùn)動(dòng)√2太陽(yáng)與行星間的引力√3萬(wàn)有引力定律94三、研究2018級(jí)新高考2018級(jí)新高考“3+1+2”模式終于塵埃落定了！三、研究2018級(jí)新高考95《從高考視角談高中物理教學(xué)中提升學(xué)科核心素養(yǎng)的思考》——黃恕伯省級(jí)培訓(xùn)《從高考視角談高中物理教學(xué)中提升學(xué)科核心素養(yǎng)的思考》——黃96《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件97《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件98《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件99《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件100《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件101高考命題的趨勢(shì)是重視考查學(xué)生的素養(yǎng)，它和新《課程標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)是吻合的。也就是說(shuō)，提升學(xué)生的素養(yǎng)和提高學(xué)生的高考成績(jī)，兩者的目標(biāo)是統(tǒng)一的，這對(duì)高中物理教學(xué)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)重要的啟示。

——黃恕伯省級(jí)培訓(xùn)高考命題的趨勢(shì)是重視考查學(xué)生的素養(yǎng)，它和新《課程標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)1021．我國(guó)高分系列衛(wèi)星的高分辨對(duì)地觀察能力不斷提高．今年5月9日發(fā)射的“高分五號(hào)”軌道高度約為705km，之前已運(yùn)行的“高分四號(hào)”軌道高度約為36000km，它們都繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)．與“高分四號(hào)冶相比，下列物理量中“高分五號(hào)”較小的是（

）周期

B.角速度

C.線速度

D.向心加速度【來(lái)源】（江蘇卷）2018年全真高考題：2．若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗(yàn)證（）A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60【來(lái)源】（北京卷）1．我國(guó)高分系列衛(wèi)星的高分辨對(duì)地觀察能力不斷提高．今年5月91033．2018年2月，我國(guó)500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”，其自轉(zhuǎn)周期T=5.19ms，假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬(wàn)有引力常量為

。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為（

）【來(lái)源】（全國(guó)II卷）3．2018年2月，我國(guó)500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)1044．為了探測(cè)引力波，“天琴計(jì)劃”預(yù)計(jì)發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為（）A.2:1B.4:1C.8:1D.16:1【來(lái)源】（全國(guó)III卷）4．為了探測(cè)引力波，“天琴計(jì)劃”預(yù)計(jì)發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半1055．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其公轉(zhuǎn)軌道半徑約為

，已知引力常量

，則土星的質(zhì)量約為（）【來(lái)源】浙江卷5．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其1066．（多選）2018年2月2日，我國(guó)成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空，標(biāo)志我國(guó)成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家之一。通過(guò)觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，并已知地球的半徑和地球表面的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出衛(wèi)星的（）密度

B.向心力的大小

C.離地高度

D.線速度的大小【來(lái)源】（天津卷）6．（多選）2018年2月2日，我國(guó)成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“1077．（多選）2017年，人類第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過(guò)程，在兩顆中子星合并前約100s時(shí)，它們相距約400km，繞二者連線上的某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)12圈，將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬(wàn)有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識(shí)，可以估算出這一時(shí)刻兩顆中子星（

）質(zhì)量之積

B.質(zhì)量之和

C.速率之和

D.各自的自轉(zhuǎn)角速度【來(lái)源】（新課標(biāo)I卷）7．（多選）2017年，人類第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并108四、探索合適的新教法沒——黃恕伯省級(jí)培訓(xùn)四、探索合適的新教法沒——黃恕伯省級(jí)培訓(xùn)109《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件110《萬(wàn)有引力與航天》教法探索課件1111、利用豐富的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣第一節(jié)：托勒密哥白尼第谷開普勒哈雷彗星回歸第二節(jié)：開普勒伽利略笛卡爾胡克哈雷牛頓第三節(jié)：月地檢驗(yàn)、卡文迪許第四節(jié)：亞當(dāng)斯、勒維耶發(fā)現(xiàn)未知天體第五節(jié)：加加林、阿婆羅11號(hào)楊利偉第六節(jié)：愛因斯坦相對(duì)論讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根1、利用豐富的物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣讓“核心素養(yǎng)”在課1122、善用視頻動(dòng)畫，化抽象為形象，便于學(xué)生理解

多媒體的使用，較好地創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，同時(shí)也可以把那些看不見、摸不著、感受不到的東西形象化、具體化，可以給學(xué)生提供過(guò)去從未涉及的事物環(huán)境和自然想象，使學(xué)生有一個(gè)身臨其境的感受。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根2、善用視頻動(dòng)畫，化抽象為形象，便于學(xué)生理解讓“核心素養(yǎng)”在113視頻鏈接：/listplay/rrZeYzHdW6M/PbkyOC4bgB4.html/listplay/rrZeYzHdW6M/1-9w1i2WfO8.html/archives/422.html愛因斯坦與霍金一起了解宇宙（全3集）讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根視頻鏈接：/list1143、增進(jìn)科學(xué)與社會(huì)、生活的聯(lián)系，學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成就感（1）我國(guó)的探月工程與GPS與北斗系統(tǒng)（2）引力波與萬(wàn)有引力（3）“三體”中的“萬(wàn)有引力與航天”讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根3、增進(jìn)科學(xué)與社會(huì)、生活的聯(lián)系，學(xué)以致用，使學(xué)生獲得成就感讓115

人們觀測(cè)到遙遠(yuǎn)的星光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲。而牛頓以來(lái)的科學(xué)家都認(rèn)為光線是直線傳播的。愛因斯坦認(rèn)為，要解決觀測(cè)與理論間的矛盾，只能假設(shè)太陽(yáng)周圍的空間是彎曲的，這樣光線在其中通過(guò)時(shí)，其路徑也彎曲起來(lái)。于是他提出了廣義相對(duì)論，用彎曲空間來(lái)討論萬(wàn)有引力的作用

116

探究地心說(shuō)與日心說(shuō)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)

探究開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律建立的過(guò)程。

探究橢圓軌道特征

探究開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的物理意義第一節(jié)：行星的運(yùn)動(dòng)教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根4、具體實(shí)施----教法探索探究地心說(shuō)與日心說(shuō)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)探究開普勒行星運(yùn)動(dòng)1171、角色扮演法使物理學(xué)史形象化讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)1、角色扮演法使物理學(xué)史形象化讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落118學(xué)生劇本：第一幕：首先出場(chǎng)的是托勒密，他得意洋洋地說(shuō)：“你們知道嗎，我們地球是宇宙的中心，其他的星球都繞著我們轉(zhuǎn)動(dòng)······”“不對(duì)，地球不是宇宙的中心！”正當(dāng)他說(shuō)得起勁時(shí)，哥白尼出現(xiàn)了，“太陽(yáng)才是宇宙的中心，地球和其他行星都繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)?！薄笆沁@樣的”，只見布魯諾出現(xiàn)在了講臺(tái)上，“如果是太陽(yáng)繞著地球轉(zhuǎn)，你怎么解釋觀測(cè)到的行星逆行？”他問(wèn)托勒密?！斑@個(gè)嘛，行星的運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜，它既有本輪也有均輪······”托勒密解釋道?！罢媸沁@樣的嗎？我發(fā)現(xiàn)如果用地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)來(lái)解釋這些數(shù)據(jù)，地球的軌道就是一個(gè)圓周，非常的簡(jiǎn)潔方便?！辈剪斨Z得意地說(shuō)道。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：第一幕：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根119第二幕：第谷躺在床上，拿著一堆寫滿數(shù)據(jù)的紙，對(duì)開普勒說(shuō)：“我快不行了，這是我數(shù)十年觀察出來(lái)的行星運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)耗費(fèi)了我一生的心血，現(xiàn)在我把數(shù)據(jù)交給你，你一定要好好地利用這些數(shù)據(jù)，找出行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律啊?！遍_普勒答應(yīng)了第谷，拿著這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究，既然這些數(shù)據(jù)和地心說(shuō)不符，開普勒利用勻速圓周模型來(lái)檢驗(yàn)這些數(shù)據(jù)，他發(fā)現(xiàn)吻合的很好，但總是至少有8’的誤差，他繼續(xù)研究，對(duì)圓周軌道產(chǎn)生了質(zhì)疑，終于獲得了成功，在1609年提出了開普勒第一定律和開普勒第二定律。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：第二幕：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根學(xué)生劇本：120

2、關(guān)注中國(guó)古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感

行星運(yùn)動(dòng)理論是中國(guó)數(shù)理天文學(xué)的重要內(nèi)容之一，然而我們的教科書卻忽略了這部分內(nèi)容，我們的學(xué)生有必要知道不僅西方國(guó)家的科學(xué)家在研究行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，我們的先人們也為發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律做出過(guò)很大的貢獻(xiàn)。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)：行星的運(yùn)動(dòng)2、關(guān)注中國(guó)古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感121

中國(guó)古代天文學(xué)家對(duì)五星視運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握，經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。在星占學(xué)非常發(fā)達(dá)的古代中國(guó)，行星的視運(yùn)動(dòng)往往與星占學(xué)密切聯(lián)系。盡管中國(guó)古代天文學(xué)家對(duì)五星視運(yùn)動(dòng)的理解，由于受科學(xué)發(fā)展水平的限制，不可避免地帶有一些局限性，如始終帶有濃厚的星占學(xué)色彩和主觀想象，但這并不妨礙他們對(duì)五星視運(yùn)動(dòng)規(guī)律的正確把握。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索，中國(guó)古代天文學(xué)家設(shè)計(jì)了一整套計(jì)算行星的方法，包括行星的視位置，定合、定見、定伏算法。與古希臘以幾何模型描述行星運(yùn)動(dòng)的傳統(tǒng)不同，中國(guó)古代計(jì)算行星完全利用代數(shù)方法，盡管天文學(xué)家并不知道行星的軌道就是橢圓，但是他們?cè)O(shè)計(jì)的算法中已經(jīng)涉及到對(duì)行星中心差和太陽(yáng)中心差修正，并且達(dá)到了相當(dāng)高的精度。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根

2、關(guān)注中國(guó)古人的研究，提升學(xué)生民族自豪感。中國(guó)古代天文學(xué)家對(duì)五星視運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握1223、利用excel表格，提升課堂效率行星半長(zhǎng)軸(×10^6km)公轉(zhuǎn)周期(天)水星57.987.70金星108.2224.7地球149.6365.26火星227.9686.98木星778.34332.71土星142710759.5天王星2822.330685海王星4523.960190讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)3、利用excel表格，提升課堂效率行星半長(zhǎng)軸公轉(zhuǎn)周期(天)123R----TR2----T讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根R----TR2----T讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根124R3-T2讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根R3-T2讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根125我們假設(shè)是冪函數(shù)，我們可以設(shè)兩邊取對(duì)數(shù)則若lgT與lga為直線，其斜率為n，利用excel軟件自帶處理工具，從而得到n=1.5，即從而得到開普勒第三定律讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根我們假設(shè)是冪函數(shù)，我們可以設(shè)兩邊取對(duì)數(shù)則126問(wèn)題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？簡(jiǎn)化模型：行星軌道按照“圓”來(lái)處理。猜想與假設(shè)：太陽(yáng)對(duì)行星的引力F應(yīng)該與行星到太陽(yáng)的距離r有關(guān)。演繹與推理：根據(jù)牛頓第二定律和開普勒第三定律進(jìn)行計(jì)算。結(jié)論的得出：引力大小跟行星到太陽(yáng)距離的二次方成反比……第二節(jié)：太陽(yáng)與行星間的引力科學(xué)思維探究法讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？簡(jiǎn)化模型：行星軌道127行星對(duì)太陽(yáng)的引力

行星與太陽(yáng)地位的“平等性”，根據(jù)牛頓第三定律，行星對(duì)太陽(yáng)引力F`應(yīng)滿足2,rMFμFF`行星太陽(yáng)

問(wèn)題:太陽(yáng)對(duì)行星的引力，為什么行星對(duì)太陽(yáng)的引力？,行星對(duì)太陽(yáng)的引力行星與太陽(yáng)地位的“平等性”，根據(jù)128第三節(jié)：萬(wàn)有引力定律教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)：萬(wàn)有引力定律教學(xué)流程讓“核心素養(yǎng)”在課堂上1291．月地檢驗(yàn)的處理如果我們已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期為27.3天.月球距地球半徑為6.37×106m，軌道半徑為地球半徑的60倍。地球表面重力加速度g=9.8m/s2（1）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，試計(jì)算一下月球繞地球的向心加速度是多大?

（2）

a月:g

（3）r月:R

（4）結(jié)論：a∝1/r2,天上的力與地上的力遵循同樣的規(guī)律第三節(jié)萬(wàn)有引力定律科學(xué)思維探究法

讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根1．月地檢驗(yàn)的處理如果我們已知月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期為27.31302、萬(wàn)有引力的進(jìn)一步理解提出問(wèn)題，閱讀教材：(1)什么是萬(wàn)有引力？并舉出實(shí)例。(2)萬(wàn)有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？并注明每個(gè)符號(hào)的單位和物理意義。(3)萬(wàn)有引力定律的適用條件是什么？(4)你認(rèn)為萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引力定律2、萬(wàn)有引力的進(jìn)一步理解讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)1313、利用動(dòng)畫演示扭秤實(shí)驗(yàn)原理了解光杠桿放大作用，不定量研究。讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引力定律3、利用動(dòng)畫演示扭秤實(shí)驗(yàn)原理讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第1324、估算兩人間萬(wàn)有引力，地球和月球間的萬(wàn)有引力，理解定律的宏觀性。例1：估算兩個(gè)質(zhì)量50kg的同學(xué)相距1m時(shí)之間的萬(wàn)有引力約有多大？F萬(wàn)=GMm/r2=(6.67×10-11×50×50)/12=2×10-7(N)，例2：假定用鋼索的拉力替代地球和月球間的萬(wàn)有引力，若鋼索的張力強(qiáng)度大約是5.0×108N/m2，則所需鋼索的橫截面積是多少平方米?F=GMm/r2=(6.67×1011×6.0×1024×7.4×1022)/(3.8×108)2=2×1020(N)，∴S=F/A=2×1020/(5×108)=4×1011(m2)讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引力定律4、估算兩人間萬(wàn)有引力，地球和月球間的萬(wàn)有引力，理解定律的宏133本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引力定律本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第三節(jié)萬(wàn)有引134第四節(jié)、萬(wàn)有引力理論的成就教學(xué)流程

科學(xué)真是迷人：計(jì)算地球的質(zhì)量計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量

計(jì)算中心天體的密度發(fā)現(xiàn)未知天體歸納總結(jié)：兩條基本思路讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第四節(jié)、萬(wàn)有引力理論的成就教學(xué)流程科學(xué)真是迷人135

問(wèn)題1、卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量的人”，你能“稱量”出地球的質(zhì)量嗎？若能,請(qǐng)寫出推導(dǎo)過(guò)程并解釋。

例：設(shè)地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，地球半徑R=6.4×106m，引力常量

G=6.67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題1、卡文迪許被稱為“能稱出地球質(zhì)量136

問(wèn)題2、此方法能否求出其他星球的質(zhì)量？需滿足什么條件？

例：宇航員站在一個(gè)星球表面上的某高處h自由釋放一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間t落地，該星球的半徑為R，你能求解出該星球的質(zhì)量嗎？讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式問(wèn)題2、此方法能否求出其他星球的質(zhì)量？需137

問(wèn)題3、用萬(wàn)有引力定律可算出地球的質(zhì)量，能否用它算出太陽(yáng)的質(zhì)量呢？若能，其基本思路是什么？

１.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽(yáng)的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的角速度為ω，求太陽(yáng)的質(zhì)量Ｍ。２.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽(yáng)的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的線速度為v，求太陽(yáng)的質(zhì)量Ｍ。３.已知地球的質(zhì)量為ｍ、地球到太陽(yáng)的距離為ｒ，地球公轉(zhuǎn)的周期為T，求太陽(yáng)的質(zhì)量Ｍ。第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題3、用萬(wàn)有引力定律可算出地球的質(zhì)量，138

問(wèn)題４、請(qǐng)想辦法求出環(huán)繞行星（或衛(wèi)星）的質(zhì)量，并總結(jié)需要滿足什么條件和要求？（要求學(xué)生通過(guò)思考和討論完成）

明確所求質(zhì)量的天體必須是中心天體這一關(guān)鍵點(diǎn)，堵住后續(xù)學(xué)習(xí)中易犯錯(cuò)誤的漏洞。第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題４、請(qǐng)想辦法求出環(huán)繞行星（或衛(wèi)星）的139

問(wèn)題5、若已知中心天體的半徑R，能否求出中心天體的密度？推導(dǎo)出中心天體密度的表達(dá)式，并說(shuō)明式中各物理量的含義。第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題5、若已知中心天體的半徑R，能否求出140

問(wèn)題６、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量的兩條思路的異同、應(yīng)用條件及注意問(wèn)題是什么？（以問(wèn)題形式引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)）

第四節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就問(wèn)題引領(lǐng)式讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根問(wèn)題６、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量的141第五節(jié)、宇宙航行教學(xué)流程

牛頓猜想宇宙速度

衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律夢(mèng)想成真讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)、宇宙航行教學(xué)流程142（一）、牛頓的設(shè)想問(wèn)題1、由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知物體平拋時(shí)水平初速度越大飛行的水平距離越遠(yuǎn)地球是個(gè)球體如果拋出速度很大則飛行的距離很長(zhǎng)此時(shí)我們把地面看成曲面若拋出物體的水平初速度足夠大物體將會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？建議演示牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想flash課件第五節(jié)宇宙航行問(wèn)題引領(lǐng)式

讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根（一）、牛頓的設(shè)想建議演示牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想fla143

問(wèn)題2、（算一算）以多大的速度將物體拋出，它才會(huì)成為繞地球表面的衛(wèi)星？

例、已知地球質(zhì)量M=5.98*1024kg，地球R=6400km,G=6.67*10-11N.m2/kg2,地表g=9.8m/s2(離地面高度忽略不計(jì)）

推導(dǎo)方式一：萬(wàn)有引力提供向心力

推導(dǎo)方式二：重力提供向心力（重力近似等于萬(wàn)有引力）（二）、宇宙速度讓“核心素養(yǎng)”在課堂上落地生根第五節(jié)宇宙航行問(wèn)題引領(lǐng)式

問(wèn)題2、（算一算）以多大的速度將物體拋出，144問(wèn)題3、如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想宇宙速度數(shù)值(k