7.2 萬有引力定律教案

PAGEPAGE1（新教材）統(tǒng)編人教版高中物理必修二第七章第2節(jié)《萬有引力定律》說課稿（各位老師，大家好）我說課的內(nèi)容選自人教版高中物理必修二第七章第2節(jié)《萬有引力定律》，我的說課將按以下流程進(jìn)行！【說課環(huán)節(jié)安排】教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教法學(xué)法設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)、作業(yè)與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、教學(xué)設(shè)計(jì)反思【教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)】將以課標(biāo)、教材、學(xué)情三個(gè)為依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（20172020教材依據(jù)：本單元由三個(gè)主題組成，回顧過去，介紹人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)過程和牛頓建立萬有力定律的局限性和新理論的發(fā)現(xiàn)。究行星運(yùn)動(dòng)的延續(xù)，也為《萬有引力理論的成就》以及《宇宙航行》做好鋪墊。文迪什測(cè)出引力常量的重要意義，提供了很多落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的素材。學(xué)情分析：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)和開普勒三定律，理論上已經(jīng)具備了接受萬有引力定律的能力。耐心引導(dǎo)。確定教學(xué)目標(biāo)：基于以上對(duì)課標(biāo)、教材和學(xué)情的分析，我從物理學(xué)科核心素養(yǎng)的四個(gè)層面確定了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。物理觀念：通過萬有引力定律的推導(dǎo)過程進(jìn)一步深化學(xué)生的運(yùn)動(dòng)和相互作用觀念。理解萬有引力定律的內(nèi)容，知道其表達(dá)式和適用范圍。科學(xué)思維：受到太陽(yáng)的引力作用。學(xué)生的模型建構(gòu)能力和科學(xué)推理能力;利用“月—地檢驗(yàn)”過程培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證能力。科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)量引力常量G的實(shí)驗(yàn)方案，了解卡文迪什扭稱實(shí)驗(yàn)的重要性；體會(huì)卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)的巧妙之處;科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)史，體會(huì)物理規(guī)律的簡(jiǎn)潔性和普適性。通過牛頓推導(dǎo)萬有引力過程體會(huì)科學(xué)家們基于事實(shí)、敢于想象、勇于探索的科學(xué)精神。教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn)：1、引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷探究萬有引力定律的過程，2、理解萬有引力定律的內(nèi)容。難點(diǎn)：經(jīng)歷萬有引力定律的推導(dǎo)過程。【教法學(xué)法設(shè)計(jì)】教法：講授法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、直觀演示法、談話法學(xué)法：自主學(xué)習(xí)法、合作學(xué)習(xí)法、探究學(xué)習(xí)法【學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)】基于以上分析，本節(jié)課設(shè)計(jì)一個(gè)大任務(wù)：追尋科學(xué)發(fā)展的足跡，重走“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律之旅。三個(gè)分任務(wù)，每個(gè)任務(wù)下都設(shè)置了相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)以落實(shí)相應(yīng)的素養(yǎng)目標(biāo)。下面介紹本節(jié)課的重點(diǎn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué)。任務(wù)一：探究行星與太陽(yáng)間的引力活動(dòng)1：創(chuàng)設(shè)情境，復(fù)習(xí)引入基于牛頓運(yùn)動(dòng)定律，這種橢圓運(yùn)動(dòng)一定是行星受力的原因?；顒?dòng)2：通過回顧物理史實(shí)追尋物理學(xué)家的足跡，感受科學(xué)探索的艱辛，并明確本節(jié)大任務(wù)。伽利略：一切物體都有合并的趨勢(shì)，這種趨勢(shì)導(dǎo)致天體做圓周運(yùn)動(dòng)。開普勒、吉爾伯特：行星是依靠從太陽(yáng)發(fā)出的磁力運(yùn)行的，這是早期的引力思想次方成反比。引力聯(lián)系起來、結(jié)合大膽的想象，解決了“行星為什么繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)”的問題?；顒?dòng)3：探究引力方向和大小上節(jié)課學(xué)生已經(jīng)知道距離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星，其軌道越來越接近圓形軌道，那么建立圓軌道建構(gòu)模型做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的結(jié)論，太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供向心力。建構(gòu)模型通過以下問題引導(dǎo)，激勵(lì)學(xué)生在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上探究行星與太陽(yáng)間引力的方向和大小。[問題鏈設(shè)計(jì)]問題1：將行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)與行星間引力的方向是什么？問題2：太陽(yáng)對(duì)行星的引力與哪些因素有關(guān)？表達(dá)式又是怎樣的呢？問題3：如何利用已有天文學(xué)觀測(cè)成果（開普勒第三定律）？通過問題2引導(dǎo)學(xué)生猜想太陽(yáng)對(duì)行星的引力與哪些因素有關(guān)，并進(jìn)行討論交流。接著通過3是站在巨人的肩膀上看待問題。F=F'問題F=F'4相同的原因，因?yàn)榈匚徊煌?；只是一種假設(shè)；假設(shè)是否成立還需實(shí)踐來檢驗(yàn)。通過以上活動(dòng)突破了本節(jié)重點(diǎn)。學(xué)生表現(xiàn)：1、能建立理想化模型。2、能完成太陽(yáng)與行星間引力關(guān)系的演繹推導(dǎo)。任務(wù)二：探究引力的統(tǒng)一性1：進(jìn)行月-地檢驗(yàn)（科學(xué)探究（科學(xué)思維）1地檢驗(yàn)。通過閱讀教材回答以下問題，學(xué)生交流討論，匯報(bào)月地檢驗(yàn)思路。問題2：月-地檢驗(yàn)的目的是什么？問題3：月-地檢驗(yàn)的驗(yàn)證原理是怎樣的？為什么從力的研究轉(zhuǎn)化為比較加速度？問題4：如何進(jìn)行驗(yàn)證？通過問題3讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到在牛頓時(shí)代人們已經(jīng)能夠比較精確地測(cè)定地球半徑、月地距離和重力加速度，月球的繞地加速度是可以粗略估算的。2：發(fā)現(xiàn)萬有引力定律（科學(xué)探究（科學(xué)思維（物理觀念）通過類比思考、層層深入，發(fā)散思維，啟發(fā)學(xué)生更大膽的猜想一切物體之間是否都存在引力作用，將太陽(yáng)與行星間的引力推廣到一切有質(zhì)量的物體之間，提出萬有引力的概念。通過以下問題，引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀教材，知道萬有引力定律內(nèi)容及意義。同時(shí)要向?qū)W生明確定律是否正確還需要經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。[問題鏈設(shè)計(jì)]問題1：用自己的話總結(jié)萬有引力定律的內(nèi)容。問題2：根據(jù)太陽(yáng)與行星間引力表達(dá)式，寫出萬有引力表達(dá)式。問題3：表達(dá)式中G的單位是怎樣的？問題4：萬有引力定律的得出其意義是什么？學(xué)生表現(xiàn)：1、能理解月-地檢驗(yàn)的原理，知道物理研究問題的方法。2、能闡明萬有引力定律的內(nèi)容、適用條件及意義。任務(wù)三：了解引力常量G的測(cè)定及其意義活動(dòng)1：設(shè)計(jì)測(cè)量引力常量的方法并交流。問題1：測(cè)量G的原理是什么？需要測(cè)量哪些物理量？2：各物理量該如何測(cè)量？3：你遇到了怎樣的困難？活動(dòng)2：結(jié)合教材和課件演示了解卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)原理?？ㄎ牡鲜?G2：引力常量的測(cè)定有何實(shí)際意義？通過問題1組織學(xué)生討論和分析卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)的精妙之處，學(xué)生能體會(huì)微小量放大的思想，感受實(shí)驗(yàn)之美。知道引力常量測(cè)定的實(shí)際意義。活動(dòng)3：演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐檢驗(yàn)卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)TG力常量的測(cè)定重要實(shí)際意義。學(xué)生表現(xiàn)：1、能知道卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)原理及精妙之處。2、能通過觀察實(shí)驗(yàn)解釋現(xiàn)象。3、知道引力常量測(cè)定的重要實(shí)際意義。【作業(yè)與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)】作業(yè)設(shè)計(jì)查閱資料，進(jìn)一步體會(huì)扭秤實(shí)驗(yàn)中的放大思想。0.5mr的含義。思考萬有引力與重力的關(guān)系。評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)依據(jù)1.任務(wù)鏈、問題鏈（口語(yǔ)報(bào)告）依據(jù)2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告依據(jù)3.課后作業(yè)完成情況依據(jù)4.學(xué)習(xí)活動(dòng)記錄表（持續(xù)性評(píng)價(jià)）【教學(xué)設(shè)計(jì)反思】追求課時(shí)目標(biāo)、教學(xué)活動(dòng)與評(píng)價(jià)的一致性。能夠及時(shí)評(píng)價(jià)，持續(xù)性評(píng)價(jià)，為學(xué)生建立成長(zhǎng)檔案。本節(jié)課讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)完整的科學(xué)探究過程，通過所設(shè)計(jì)的任務(wù)、活動(dòng)、以及評(píng)價(jià)等幫助學(xué)生積極主動(dòng)，深度學(xué)習(xí)，真實(shí)學(xué)習(xí)，在課堂中重視落實(shí)物理核心素養(yǎng)?；趯W(xué)生發(fā)展的教學(xué)結(jié)構(gòu)。課時(shí)設(shè)計(jì)緊緊圍繞單元設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)。建立一個(gè)整體有序新的內(nèi)在教學(xué)聯(lián)系，符合大單元設(shè)計(jì)理念。附件：學(xué)歷案、評(píng)價(jià)證據(jù)（口語(yǔ)報(bào)告）——人教版必修二《萬有引力與宇宙航行》第七章第2節(jié)萬有引力定律（學(xué)歷案）班級(jí) 姓名： 〖課標(biāo)要求〗通過史實(shí)，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義?！紝W(xué)習(xí)目標(biāo)〗了解從開普勒定律到萬有引力定律建立的過程中，眾多物理學(xué)家的貢獻(xiàn)。知道萬有引力定律的內(nèi)容、表達(dá)式和適用條件。理解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。理解月—地檢驗(yàn)。G的測(cè)定在科學(xué)史上的重大意義?！荚u(píng)價(jià)任務(wù)〗完成任務(wù)一（1）完成任務(wù)二（2、完成任務(wù)三（4）任務(wù)一：探究行星與太陽(yáng)間的引力。復(fù)習(xí)導(dǎo)入：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律〖建立模型〗根據(jù)開普勒第一定律：行星的軌道是，太陽(yáng)處在焦點(diǎn)之上。由于數(shù)學(xué)知識(shí)的有限，中學(xué)階段我們將橢圓軌道近似為圓形軌道，太陽(yáng)處在圓形軌道的圓心處。根據(jù)開普勒第二定律：行星繞太陽(yáng)的圓周運(yùn)動(dòng)是圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)行星的質(zhì)量為m，速度為v，行星與太陽(yáng)間的距離為r?！继岢鰡栴}〗是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？？？〖科學(xué)猜想〗（歷史回顧）：伽利略、開普勒以及法國(guó)在數(shù)學(xué)家笛卡爾都提出過：太陽(yáng)對(duì)行星的引力F應(yīng)該與有關(guān)。跟行星到太陽(yáng)距離的成反比。在前人研究的基礎(chǔ)上得出：“以任何方式改變速度（包括改變速度的方向）么繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)”的問題。不僅如此，牛頓還通過思考與研究闡述了普遍意義下的定律?！祭碚撏蒲荨?.向？問題2.根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，引力大小與什么因素有關(guān)？表達(dá)式又是怎樣的呢？問題3.如何利用已有天文學(xué)觀測(cè)成果（開普勒第三定律）？結(jié)論1：太陽(yáng)對(duì)行星的引力，與行星的質(zhì)量成，與行星和太陽(yáng)間距離的次方成，方向。4.和什么有關(guān)呢？結(jié)論2：行星對(duì)太陽(yáng)的的引力，與太陽(yáng)的質(zhì)量成，與太陽(yáng)和行星間距離的次方成，方向。5.F〖得出結(jié)論〗

mF'r2

MFF，你能歸納出什么？r2太陽(yáng)與行星間引力的大小與、成正比，與兩者距離的次方成比，方向。〖事實(shí)檢驗(yàn)1〗任務(wù)二：探究引力的統(tǒng)一性大膽猜想：地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，月球繞地球運(yùn)動(dòng)，它們 之間的作用力是同一種性質(zhì)的力嗎？這種力與地球?qū)渖咸O果的吸引力也是同一種性質(zhì)的力嗎？RT=27.3d2.36×106sg=9.8m/s2。檢驗(yàn)思路：（閱讀教材，匯報(bào)檢驗(yàn)思路）結(jié)論：太陽(yáng)和行星間的引力、地球和月球間的引力、地球?qū)Φ孛嫖矬w的重力都是種（）性質(zhì)的力！遵從（）的規(guī)律！〖大膽設(shè)想〗牛頓做了更大膽的設(shè)想：會(huì)不會(huì)任意兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在這種引力相互作用被推廣到宇宙中一切物體之間。稱之為定律。內(nèi) 容：自然界中都相互吸引，引力的方向，引力的大小。表達(dá)式： 說 明：式中質(zhì)量的單位用，距離的單位用，力的單位用。G是比例系數(shù)，叫作，適用于?！际聦?shí)檢驗(yàn)2〗任務(wù)三：了解引力常量G的測(cè)定及其意義英國(guó)物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里通過扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)量，比較準(zhǔn)確地得出了G的數(shù)值。通常取G＝ N·m2/kg2。（思考與討論）查閱資料，體會(huì)扭秤實(shí)驗(yàn)中的放大思想。G的數(shù)值測(cè)定在科學(xué)史上有著怎樣的重要意義？作業(yè)布置：查閱資料，進(jìn)一步體會(huì)扭秤實(shí)驗(yàn)中的放大思想。0.5mr的含義。思考萬有引力與重力的關(guān)系。評(píng)價(jià)證據(jù)萬有引力定律（一）表現(xiàn)性任務(wù)1.口語(yǔ)報(bào)告 萬有引力定律。學(xué)生口語(yǔ)報(bào)告分析（萬有引力定律）主試：××被試：××實(shí)際口語(yǔ)記錄口語(yǔ)報(bào)告分析主試：太陽(yáng)與行星間引力的推導(dǎo)中主要運(yùn)用了哪些當(dāng)時(shí)已有知識(shí)和規(guī)律？被試：開普勒定律；牛頓運(yùn)動(dòng)定律主試：太陽(yáng)與行星間引力表達(dá)式是否適用于天體對(duì)其表面物體的引力？牛頓是如何驗(yàn)證的？被試：月地檢驗(yàn)被試：假設(shè)地月間引力和地球表面重力是同一重力，則月球繞地運(yùn)動(dòng)的向心加速度約為地球表面重力加速度的1/3600.主試：“月地檢驗(yàn)”證實(shí)結(jié)論后，牛頓又有什么新的設(shè)想？被試：萬有引力主試：“萬有引力定律”的內(nèi)容？表達(dá)式？適用范圍？被試：略。主試：有了萬有引力定律之后，能否計(jì)算出天體間引力大