2024-2025學(xué)年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用 第1節(jié) 萬有引力定律教案 粵教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第1節(jié)萬有引力定律教案粵教版必修2課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教材分析?024-2025學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第1節(jié)萬有引力定律教案粵教版必修2》的課程設(shè)計(jì)，以粵教版必修2教材為本，深入剖析萬有引力定律的基本概念及其在實(shí)際問題中的應(yīng)用。本節(jié)課著重引導(dǎo)學(xué)生理解萬有引力定律的內(nèi)涵，掌握萬有引力常量的意義，學(xué)會(huì)運(yùn)用萬有引力定律解決簡(jiǎn)單的天體運(yùn)動(dòng)問題。通過實(shí)例分析，讓學(xué)生體會(huì)萬有引力定律在解釋天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的重要作用，并與日常生活實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和實(shí)際應(yīng)用能力。同時(shí)，課程內(nèi)容與教材知識(shí)點(diǎn)緊密結(jié)合，符合高中物理教學(xué)大綱要求，注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，特別是科學(xué)思維與科學(xué)探究能力。學(xué)生將通過學(xué)習(xí)萬有引力定律，提升以下能力：

1.掌握萬有引力定律的基本原理，理解物理量的守恒與變化，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.能夠運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題，鍛煉模型建構(gòu)與問題解決的能力。

3.通過對(duì)天體運(yùn)動(dòng)實(shí)例的分析，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析和科學(xué)推理的能力。

4.激發(fā)對(duì)宇宙探索的好奇心，增強(qiáng)科學(xué)探究的主動(dòng)性與合作意識(shí)。

5.結(jié)合生活實(shí)際，提升對(duì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了相關(guān)知識(shí)：在進(jìn)入本節(jié)課之前，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)等基本物理知識(shí)，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有了初步認(rèn)識(shí)。此外，他們還掌握了向量運(yùn)算、平面幾何等數(shù)學(xué)工具，為理解萬有引力定律提供了基礎(chǔ)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高中階段的學(xué)生對(duì)探索宇宙、了解天體運(yùn)動(dòng)有較高的興趣。他們具有較強(qiáng)的邏輯思維能力和抽象思維能力，能夠通過數(shù)學(xué)表達(dá)式理解物理概念。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生更傾向于通過實(shí)例、實(shí)驗(yàn)和探究活動(dòng)來理解和掌握知識(shí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在理解萬有引力定律時(shí)，學(xué)生可能會(huì)對(duì)萬有引力常量的概念和運(yùn)用感到困惑，對(duì)天體運(yùn)動(dòng)問題中的復(fù)雜計(jì)算和實(shí)際應(yīng)用存在困難。此外，如何將萬有引力定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律相結(jié)合解決具體問題，對(duì)學(xué)生來說也是一個(gè)挑戰(zhàn)。在探究活動(dòng)中，學(xué)生可能需要更多引導(dǎo)來克服這些困難。四、教學(xué)資源1.硬件資源：多媒體教學(xué)設(shè)備、投影儀、天文望遠(yuǎn)鏡、物理實(shí)驗(yàn)器材（如質(zhì)量、距離測(cè)量工具）。

軟件資源：教學(xué)課件、物理模擬軟件、天文觀測(cè)軟件。

2.課程平臺(tái)：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、數(shù)字化教室。

3.信息化資源：電子課本、在線物理教育資源、教學(xué)視頻、互動(dòng)式學(xué)習(xí)軟件。

4.教學(xué)手段：講授、小組討論、實(shí)驗(yàn)演示、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、問題探究、案例分析、互動(dòng)問答、課后作業(yè)。五、教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解萬有引力定律的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問或不懂的地方。設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題，激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)萬有引力定律做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)。準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保教學(xué)過程的順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)萬有引力定律的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

回顧舊知：

簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。提出問題，檢查學(xué)生對(duì)舊知的掌握情況，為學(xué)習(xí)新課打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識(shí)講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解萬有引力定律知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。突出萬有引力常量的意義，強(qiáng)調(diào)定律的應(yīng)用，通過對(duì)比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞萬有引力定律的應(yīng)用問題展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

總結(jié)歸納：

在新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對(duì)萬有引力定律知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié)。強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對(duì)萬有引力定律知識(shí)的掌握情況。鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決問題。

錯(cuò)題訂正：

針對(duì)學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識(shí)拓展：

介紹與萬有引力定律相關(guān)的拓展知識(shí)，如天體運(yùn)動(dòng)的其他規(guī)律。拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

情感升華：

結(jié)合萬有引力定律內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的萬有引力定律內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)?？隙▽W(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-天文觀測(cè)報(bào)告：通過學(xué)校圖書館或在線資源，收集關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)和萬有引力定律應(yīng)用的實(shí)際觀測(cè)報(bào)告，如月球軌道的測(cè)定、行星運(yùn)動(dòng)的研究等。

-物理歷史資料：了解牛頓及其他科學(xué)家在萬有引力定律發(fā)現(xiàn)過程中的貢獻(xiàn)，包括科學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論研究等，強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的精神。

-互動(dòng)學(xué)習(xí)軟件：推薦學(xué)生使用校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上的物理學(xué)習(xí)軟件，如模擬天體運(yùn)動(dòng)的軟件，讓學(xué)生通過互動(dòng)體驗(yàn)加深對(duì)萬有引力定律的理解。

-科普書籍和文章：推薦關(guān)于宇宙、天文學(xué)的科普書籍和文章，如《宇宙簡(jiǎn)史》、《黑洞與時(shí)間彎曲》等，增加學(xué)生的背景知識(shí)。

-實(shí)驗(yàn)視頻和教程：提供關(guān)于萬有引力定律實(shí)驗(yàn)的視頻和教程，如如何利用簡(jiǎn)單的器材模擬天體運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生參與天文俱樂部或科學(xué)社團(tuán)，通過實(shí)地觀測(cè)和小組討論，將理論知識(shí)與實(shí)際觀測(cè)相結(jié)合。

-建議學(xué)生制作關(guān)于萬有引力定律的科學(xué)海報(bào)或展板，通過視覺表達(dá)方式，整理和展示學(xué)習(xí)成果。

-引導(dǎo)學(xué)生撰寫科普文章或小論文，深入探討萬有引力定律在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用，如航天技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航等。

-組織學(xué)生參與科學(xué)研討會(huì)或講座，邀請(qǐng)物理學(xué)家或航天專家分享最新的研究成果和技術(shù)進(jìn)展。

-鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間，通過圖書館、在線數(shù)據(jù)庫(kù)等資源，自主學(xué)習(xí)與天體物理相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)和理論。

-提供課后輔導(dǎo)和討論機(jī)會(huì)，幫助學(xué)生解決在拓展學(xué)習(xí)過程中遇到的困難和問題。七、重點(diǎn)題型整理1.計(jì)算題型：計(jì)算天體間的萬有引力

例題1：地球質(zhì)量約為M=5.97×10^24kg，月球質(zhì)量約為m=7.35×10^22kg，地球和月球之間的平均距離為r=3.84×10^8m。求地球?qū)υ虑虻娜f有引力。

解答：

根據(jù)萬有引力定律，F(xiàn)=G(Mm/r^2)，其中G為萬有引力常量，取G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2。

代入已知數(shù)值，計(jì)算得：

F=(6.67×10^-11N·m^2/kg^2)×(5.97×10^24kg)×(7.35×10^22kg)/(3.84×10^8m)^2

F≈1.98×10^20N

答案：地球?qū)υ虑虻娜f有引力約為1.98×10^20N。

2.應(yīng)用題型：分析天體運(yùn)動(dòng)

例題2：已知地球表面重力加速度g=9.8m/s^2，地球半徑R=6.37×10^6m。求地球質(zhì)量。

解答：

在地球表面，物體所受重力F=mg，根據(jù)萬有引力定律，F(xiàn)=G(Mm/R^2)。

將兩個(gè)公式聯(lián)立，得：

mg=G(Mm/R^2)

M=gR^2/G

代入已知數(shù)值，計(jì)算得：

M=(9.8m/s^2)×(6.37×10^6m)^2/(6.67×10^-11N·m^2/kg^2)

M≈5.99×10^24kg

答案：地球質(zhì)量約為5.99×10^24kg。

3.討論題型：比較不同天體的萬有引力

例題3：比較地球?qū)υ虑虻娜f有引力與地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的引力。

解答：

地球?qū)υ虑虻娜f有引力F1=G(M地m月/r地月^2)，地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的引力F2=G(M地m物/r地物^2)。

由于r地月遠(yuǎn)大于r地物，所以F1遠(yuǎn)小于F2。

答案：地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的引力大于地球?qū)υ虑虻娜f有引力。

4.分析題型：天體運(yùn)動(dòng)問題

例題4：假設(shè)地球表面有一物體質(zhì)量為m，從地面上以初速度v垂直于地面拋出，求物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度。

解答：

物體在最高點(diǎn)所受的萬有引力等于其拋出時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，即：

G(M地m/R地^2)=1/2mv^2

解得物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度v'：

v'=√(2G(M地/R地^2))

代入已知數(shù)值，計(jì)算得：

v'=√(2×6.67×10^-11N·m^2/kg^2×5.97×10^24kg/(6.37×10^6m)^2)

v'≈7.91×10^3m/s

答案：物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度約為7.91×10^3m/s。

5.探究題型：萬有引力與軌道速度

例題5：已知地球質(zhì)量M=5.97×10^24kg，地球半徑R=6.37×10^6m，求繞地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星的軌道速度。

解答：

衛(wèi)星繞地球表面運(yùn)行時(shí)，所受的萬有引力提供向心力，即：

G(Mm/R^2)=mv^2/R

解得衛(wèi)星的軌道速度v：

v=√(GM/R)

代入已知數(shù)值，計(jì)算得：

v=√(6.67×10^-11N·m^2/kg^2×5.97×10^24kg/(6.37×10^6m))

v≈7.91×10^3m/s

答案：繞地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星的軌道速度約為7.91×10^3m/s。八、板書設(shè)計(jì)①重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-萬有引力定律：F=G(Mm/r^2)

-萬有引力常量：G

-天體運(yùn)動(dòng)：圓周運(yùn)動(dòng)、橢圓軌道

-重力加速度：g

-向心力：F_c=mv^2/r

②詞、句：

-天體間的相互作用力

-萬有引力與物體質(zhì)量、距離的關(guān)系

-宇宙中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

-地球表面重力與萬有引力的聯(lián)系

-軌道速度與半徑的關(guān)系

③藝術(shù)性與趣味性：

-使用彩色的粉筆突出重點(diǎn)公式和概念，如用紅色表示萬有引力定律，藍(lán)色表示圓周運(yùn)動(dòng)等。

-設(shè)計(jì)圖表和示意圖，如展示地球和月球之間的萬有引力作用，標(biāo)注出不同天體的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。

-創(chuàng)意繪制天體運(yùn)動(dòng)的漫畫或簡(jiǎn)圖，增加趣味性，讓學(xué)生直觀感受天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-引入科學(xué)家牛頓的形象，通過插圖或簡(jiǎn)筆畫，呈現(xiàn)牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的歷史場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-在板書周圍添加與宇宙相關(guān)的趣味小知識(shí)或趣味問題，鼓勵(lì)學(xué)生思考和探索。課堂-通過提問：在課堂教學(xué)中，老師可以通過提問的方式了解學(xué)生對(duì)萬有引力定律的理解和應(yīng)用能力。例如，提問學(xué)生如何計(jì)算兩個(gè)天體之間的萬有引力，或者如何解釋天體運(yùn)動(dòng)中的圓周運(yùn)動(dòng)和橢圓軌道。

-觀察：老師可以觀察學(xué)生在課堂上的參與程度和表現(xiàn)，了解他們的學(xué)習(xí)興趣和注意力。觀察學(xué)生的互動(dòng)、討論和實(shí)驗(yàn)操作，以評(píng)估他們對(duì)萬有引力定律的掌握程度。

-測(cè)試：通過小測(cè)驗(yàn)或考試來評(píng)估學(xué)生對(duì)萬有引力定律知識(shí)的掌握情況。設(shè)計(jì)一些選擇題、計(jì)算題和解釋題，以檢測(cè)學(xué)生的理解和應(yīng)用能力。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)：

-認(rèn)真批改和點(diǎn)評(píng)：老師應(yīng)該認(rèn)真批改學(xué)生的作業(yè)，并及時(shí)給予反饋。對(duì)于正確的解答，老師可以給予肯定和鼓勵(lì)，對(duì)于錯(cuò)誤的解答，老師應(yīng)該指出錯(cuò)誤并提供正確的解答方法。

-及時(shí)反饋：老師應(yīng)該及時(shí)向?qū)W生反饋?zhàn)鳂I(yè)情況，讓學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)效果。對(duì)于作業(yè)完成得好的學(xué)生，老師可以給予表?yè)P(yáng)和獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)于作業(yè)完成得不好的學(xué)生，老師應(yīng)該給予指導(dǎo)和幫助，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

-鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力：通過作業(yè)評(píng)價(jià)，老師可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并及時(shí)給予指導(dǎo)和幫助。老師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力，提高他們的學(xué)習(xí)效果。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.利用多媒體資源豐富課堂：在萬有引力定律的教學(xué)中，我嘗試?yán)枚嗝襟w資源，如動(dòng)畫、圖片和視頻，來直觀展示天體運(yùn)動(dòng)和萬有引力定律的應(yīng)用。這種方法能夠吸引學(xué)生的注意力，幫助他們更好地理解抽象的物理概念。

2.引入實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)：我引入了一些天文觀測(cè)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生接觸到實(shí)際的科學(xué)研究，這有助于他們理解萬有引力定律在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用。

（二）存在主要問題

1.學(xué)生參與度不足：在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生參與