2024-2025學(xué)年高中物理 第七章 萬有引力與宇宙航行 第三節(jié) 萬有引力理論的成就教案 新人教版必修第二冊

2024-2025學(xué)年高中物理第七章萬有引力與宇宙航行第三節(jié)萬有引力理論的成就教案新人教版必修第二冊科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中物理第七章萬有引力與宇宙航行第三節(jié)萬有引力理論的成就教案新人教版必修第二冊課程基本信息1.課程名稱：高中物理萬有引力與宇宙航行

2.教學(xué)年級和班級：高二年級一班

3.授課時(shí)間：2024年10月15日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)（45分鐘）核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解萬有引力定律的表述，掌握萬有引力常量的概念及測定方法。

2.能夠運(yùn)用萬有引力定律分析實(shí)際問題，如行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等。

3.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，通過探究萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)。

4.提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過小組合作討論，學(xué)會(huì)提出問題、假設(shè)、制定計(jì)劃和實(shí)施實(shí)驗(yàn)。

5.增強(qiáng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，能夠從各種信息源獲取相關(guān)信息，提高信息處理和分析能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

（1）萬有引力定律的表述：自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小與兩物體的質(zhì)量的乘積成正比，與兩物體間距離的平方成反比，作用力在兩個(gè)物體的連線上。

（2）萬有引力常量的概念及測定方法：萬有引力常量是表示萬有引力定律中比例系數(shù)的常數(shù)，通常用符號(hào)G表示。G的測定方法主要有扭秤實(shí)驗(yàn)和行星軌道法。

（3）萬有引力定律的應(yīng)用：能夠運(yùn)用萬有引力定律分析實(shí)際問題，如行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等。

（4）科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)：通過探究萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家們的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

（1）萬有引力定律的數(shù)學(xué)表述：學(xué)生難以理解兩個(gè)物體間引力與質(zhì)量乘積成正比、與距離平方成反比的數(shù)學(xué)關(guān)系。

（2）萬有引力常量的測定方法：學(xué)生難以理解扭秤實(shí)驗(yàn)和行星軌道法測定萬有引力常量的原理和過程。

（3）萬有引力定律在實(shí)際問題中的應(yīng)用：學(xué)生難以將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際問題中，如行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等。

（4）科學(xué)家的創(chuàng)新意識(shí)：學(xué)生難以理解科學(xué)家在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律過程中所展現(xiàn)的創(chuàng)新意識(shí)和敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的精神。

針對以上重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師應(yīng)采取有針對性的教學(xué)方法，如通過具體案例、動(dòng)畫演示、實(shí)驗(yàn)操作等方式，幫助學(xué)生理解和掌握核心知識(shí)。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組討論、提問和分享，提高學(xué)生的參與度和積極性。教學(xué)資源1.軟硬件資源：多媒體教室、物理實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算器、投影儀、白板等。

2.課程平臺(tái)：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)、物理學(xué)科論壇、在線教育平臺(tái)等。

3.信息化資源：萬有引力定律相關(guān)的視頻教程、科普文章、科學(xué)家的傳記、衛(wèi)星軌道動(dòng)畫等。

4.教學(xué)手段：講授法、案例分析法、討論法、實(shí)驗(yàn)法、小組合作法等。

教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，合理運(yùn)用各種教學(xué)資源，提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。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)萬有引力定律內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確萬有引力定律教學(xué)目標(biāo)和萬有引力定律重難點(diǎn)。

準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保萬有引力定律教學(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：

提出問題或設(shè)置懸念，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入萬有引力定律學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的重力概念，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學(xué)生對重力概念的掌握情況，為萬有引力定律新課學(xué)習(xí)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。

突出萬有引力定律重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)萬有引力常量的測定方法難點(diǎn)，通過對比、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：

設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)萬有引力定律知識(shí)的應(yīng)用，提高實(shí)踐能力。

在萬有引力定律新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對萬有引力定律知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié)。

強(qiáng)調(diào)萬有引力定律的重點(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，共同解決萬有引力定律問題。

錯(cuò)題訂正：

針對學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的萬有引力定律錯(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內(nèi)容相關(guān)的拓展知識(shí)，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)萬有引力定律的心得和體會(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)萬有引力定律重點(diǎn)和難點(diǎn)。

肯定學(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)的萬有引力定律內(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。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.掌握萬有引力定律的表述，理解萬有引力常量的概念及測定方法。

2.能夠運(yùn)用萬有引力定律分析實(shí)際問題，如行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等。

3.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，學(xué)習(xí)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)。

4.提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過小組合作討論，學(xué)會(huì)提出問題、假設(shè)、制定計(jì)劃和實(shí)施實(shí)驗(yàn)。

5.增強(qiáng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，能夠從各種信息源獲取相關(guān)信息，提高信息處理和分析能力。

具體到知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生將能夠：

1.準(zhǔn)確地描述萬有引力定律，并理解其數(shù)學(xué)表述。

2.掌握萬有引力常量的概念，并了解其測定方法，如扭秤實(shí)驗(yàn)和行星軌道法。

3.能夠運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題，如計(jì)算兩個(gè)物體之間的引力大小。

4.理解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家的創(chuàng)新意識(shí)和敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的精神。

5.能夠運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行探究，如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果等。課后作業(yè)1.請用簡潔的語言描述萬有引力定律的數(shù)學(xué)表述。

答案：萬有引力定律的數(shù)學(xué)表述為F=G*(m1*m2)/r^2，其中F表示引力大小，G表示萬有引力常量，m1和m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，r表示兩個(gè)物體之間的距離。

2.根據(jù)萬有引力定律，如果兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為5kg和10kg，它們之間的距離為2m，請計(jì)算它們之間的引力大小。

答案：G=6.67*10^-11N·m^2/kg^2，F(xiàn)=G*(5kg*10kg)/(2m)^2=1.67*10^-9N。

3.請簡述萬有引力常量的測定方法。

答案：萬有引力常量G的測定方法主要有扭秤實(shí)驗(yàn)和行星軌道法。扭秤實(shí)驗(yàn)是通過測量扭秤的扭轉(zhuǎn)角度和所施加的力來計(jì)算G值；行星軌道法是通過觀測行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道和周期來推算G值。

4.請解釋為什么行星軌道是圓形的。

答案：行星軌道大致呈圓形是因?yàn)槿f有引力提供的向心力使行星保持在軌道上運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律，向心力F=m*v^2/r，其中m表示行星質(zhì)量，v表示行星運(yùn)動(dòng)速度，r表示行星與太陽之間的距離。向心力與行星質(zhì)量成正比，與行星運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比，與行星與太陽之間的距離成反比。由于行星質(zhì)量不變，所以向心力與行星運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比。而行星運(yùn)動(dòng)速度與軌道半徑成正比，因此行星軌道大致呈圓形。

5.請舉例說明如何運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題。

答案：例如，已知地球質(zhì)量約為5.97*10^24kg，地球半徑約為6371km，可以計(jì)算地球表面的重力加速度g。g=G*(M/R^2)=6.67*10^-11N·m^2/kg^2*(5.97*10^24kg)/(6371*10^3m)^2≈9.81m/s^2。這樣我們就得到了地球表面的重力加速度，這個(gè)值在物理學(xué)和工程學(xué)中有廣泛的應(yīng)用。板書設(shè)計(jì)1.萬有引力定律的表述：F=G*(m1*m2)/r^2

2.萬有引力常量的概念及測定方法：扭秤實(shí)驗(yàn)和行星軌道法

3.萬有引力定律的應(yīng)用：行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等

4.科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)：牛頓、開普勒等

5.科學(xué)探究能力培養(yǎng)：問題提出、假設(shè)制定、計(jì)劃實(shí)施、結(jié)果分析

6.信息素養(yǎng)提升：信息獲取、處理和分析教學(xué)反思與總結(jié)2.在教學(xué)萬有引力常量的測定方法時(shí)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對扭秤實(shí)驗(yàn)和行星軌道法的原理和過程不夠熟悉。為了幫助學(xué)生更好地理解這些內(nèi)容，我采用了動(dòng)畫演示和案例分析的方法，讓學(xué)生直觀地了解實(shí)驗(yàn)原理和過程。同時(shí)，我還鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，提出自己的疑問和觀點(diǎn)，通過互動(dòng)探究來加深對知識(shí)點(diǎn)的理解。

3.在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題方面存在一定的困難。為了幫助學(xué)生更好地運(yùn)用這一知識(shí)點(diǎn)，我提供了具體的例題講解和練習(xí)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握萬有引力定律的應(yīng)用。同時(shí)，我還鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，互相幫助解決問題，通過合作學(xué)習(xí)來提高解決問題的能力。

4.在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)家精神方面存在一定的困難。為了幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)家的精神，我提供了科學(xué)家傳記和故事，讓學(xué)生了解科學(xué)家們的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，我還鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，分享自己的觀點(diǎn)和感受，通過情感交流來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

5.在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在信息素養(yǎng)方面存在一定的困難。為了幫助學(xué)生更好地提升信息素養(yǎng)，我提供了相關(guān)的信息資源和指導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)從各種信息源獲取相關(guān)信息，提高信息處理和分析能力。同時(shí)，我還鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，分享自己的信息獲取和處理經(jīng)驗(yàn)，通過互動(dòng)交流來提升信息素養(yǎng)。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律，包括萬有引力定律的表述、萬有引力常量的概念及測定方法、萬有引力定律的應(yīng)用以及科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)。

1.萬有引力定律的表述是F=G*(m1*m2)/r^2，其中F表示引力大小，G表示萬有引力常量，m1和m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，r表示兩個(gè)物體之間的距離。

2.萬有引力常量G的測定方法主要有扭秤實(shí)驗(yàn)和行星軌道法。扭秤實(shí)驗(yàn)是通過測量扭秤的扭轉(zhuǎn)角度和所施加的力來計(jì)算G值；行星軌道法是通過觀測行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道和周期來推算G值。

3.萬有引力定律的應(yīng)用包括行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等。我們可以運(yùn)用萬有引力定律來解釋行星為什么沿著橢圓形軌道運(yùn)動(dòng)，以及衛(wèi)星為什么沿著圓形軌道運(yùn)動(dòng)。

4.通過學(xué)習(xí)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，我們了解了科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)。牛頓通過觀察蘋果落地，提出了萬有引力定律，開普勒通過觀測行星運(yùn)動(dòng)，提出了行星運(yùn)動(dòng)定律。這些科學(xué)家通過不懈的努力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯?，為我們揭示了宇宙的奧秘。

當(dāng)堂檢測：

1.請用簡潔的語言描述萬有引力定律的數(shù)學(xué)表述。

答案：萬有引力定律的數(shù)學(xué)表述為F=G*(m1*m2)/r^2，其中F表示引力大小，G表示萬有引力常量，m1和m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，r表示兩個(gè)物體之間的距離。

2.根據(jù)萬有引力定律，如果兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為5kg和10kg，它們之間的距離為2m，請計(jì)算它們之間的引力大小。

答案：G=6.67*10^-11N·m^2/kg^2，F(xiàn)=G*(5kg*10kg)/(2m)^2=1.67*10^-9N。

3.請簡述萬有引力常量的測定方法。

答案：萬有引力常量G的測定方法主要有扭秤實(shí)驗(yàn)和行星軌道法。扭秤實(shí)驗(yàn)是通過測量扭秤的扭轉(zhuǎn)角度和所施加的力來計(jì)算G值；行星軌道法是通過觀測行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道和周期來推算G值。

4.請解釋為什么行星軌道是圓形的。

答案：行星軌道大致呈圓形是因?yàn)槿f有引力提供的向心力使行星保持在軌道上運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律，向心力F=m*v^2/r，其中m表示行星質(zhì)量，v表示行星運(yùn)動(dòng)速度，r表示行星與太陽之間的距離。向心力與行星質(zhì)量成正比，與行星運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比，與行星與太陽之間的距離成反比。由于行星質(zhì)量不