第三章 第2節(jié) 萬有引力定律2023-2024學(xué)年新教材高中物理必修第二冊同步教學(xué)設(shè)計（教科版2019）

第三章第2節(jié)萬有引力定律2023-2024學(xué)年新教材高中物理必修第二冊同步教學(xué)設(shè)計（教科版2019）授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間課程基本信息1.課程名稱：高中物理必修第二冊——萬有引力定律

2.教學(xué)年級和班級：2023-2024學(xué)年，高中二年級一班

3.授課時間：2023年10月18日

4.教學(xué)時數(shù)：45分鐘

二、教學(xué)內(nèi)容與目標

1.教學(xué)內(nèi)容：

（1）回顧萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，理解萬有引力定律的表述。

（2）通過實驗和例題，掌握萬有引力定律的應(yīng)用，學(xué)會計算兩個物體之間的萬有引力。

（3）了解萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用。

2.教學(xué)目標：

（1）學(xué)生能回顧并掌握萬有引力定律的表述。

（2）學(xué)生能通過實驗和例題，應(yīng)用萬有引力定律進行計算。

（3）學(xué)生能了解萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用。

三、教學(xué)方法與步驟

1.教學(xué)方法：

（1）采用講授法，講解萬有引力定律的表述和應(yīng)用。

（2）采用實驗法，進行萬有引力定律的實驗驗證。

（3）采用案例分析法，分析萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用。

2.教學(xué)步驟：

（1）回顧萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生理解萬有引力定律的表述。

（2）進行萬有引力定律的實驗，讓學(xué)生通過實驗驗證萬有引力定律。

（3）通過例題，教授學(xué)生如何應(yīng)用萬有引力定律進行計算。

（4）分析萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用，讓學(xué)生了解萬有引力定律的實際意義。

四、教學(xué)評價

1.課堂參與度：觀察學(xué)生在課堂上的發(fā)言和提問情況，評價學(xué)生的參與度。

2.實驗操作能力：評價學(xué)生在實驗過程中的操作技能和觀察能力。

3.知識掌握程度：通過課后作業(yè)和測試，評價學(xué)生對萬有引力定律的表述和應(yīng)用的掌握程度。

五、教學(xué)資源

1.教材：高中物理必修第二冊（教科版2019）。

2.實驗器材：測量距離的工具、測量質(zhì)量的工具、引力計等。

3.多媒體課件：用于輔助講解和展示實驗結(jié)果。核心素養(yǎng)目標分析1.科學(xué)思維：通過學(xué)習萬有引力定律，培養(yǎng)學(xué)生運用科學(xué)思維方法，從現(xiàn)象中總結(jié)規(guī)律，提高分析問題和解決問題的能力。

2.科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生參與實驗，觀察實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生通過實驗探究，驗證物理規(guī)律的能力。

3.科學(xué)態(tài)度與責任：通過了解萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用，使學(xué)生認識到物理知識在現(xiàn)實生活中的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感和使命感。

4.科學(xué)交流：鼓勵學(xué)生在課堂上積極發(fā)言，與他人討論問題，培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和團隊協(xié)作精神。教學(xué)難點與重點-萬有引力定律的表述：理解萬有引力定律中質(zhì)量、距離和引力之間的關(guān)系。

-萬有引力定律的應(yīng)用：學(xué)會使用萬有引力定律計算兩個物體之間的引力。

-萬有引力定律的實際意義：了解萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點：

-萬有引力定律的數(shù)學(xué)推導(dǎo)：理解并推導(dǎo)萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達式，掌握相關(guān)數(shù)學(xué)運算。

-實驗操作與數(shù)據(jù)處理：在進行實驗驗證時，學(xué)生需要掌握實驗操作技巧，并能夠處理實驗數(shù)據(jù)，得出正確結(jié)論。

-引力計算在實際情境中的應(yīng)用：學(xué)會將萬有引力定律應(yīng)用于實際情況，如計算天體運動軌跡或工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等。

舉例說明：

-教學(xué)重點舉例：通過示例題，讓學(xué)生獨立完成兩個物體質(zhì)量、距離給定時引力計算的過程，確保學(xué)生能夠掌握萬有引力定律的應(yīng)用。

-教學(xué)難點舉例：在實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生需要操作引力計進行測量，理解實驗原理，處理實驗數(shù)據(jù)，得出引力與距離、質(zhì)量之間的關(guān)系，這需要學(xué)生具備一定的實驗操作能力和數(shù)據(jù)處理能力。教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

（1）互動式講授法：在講解萬有引力定律時，教師與學(xué)生互動，引導(dǎo)學(xué)生積極參與，提問和解答學(xué)生的疑問，提高學(xué)生的理解和記憶。

（2）實驗引導(dǎo)法：組織學(xué)生進行萬有引力定律的實驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和科學(xué)探究能力。

（3）案例分析法：通過分析萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用案例，讓學(xué)生了解物理知識在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習興趣和社會責任感。

2.教學(xué)手段：

（1）多媒體演示法：利用多媒體課件，通過圖像、動畫等形式展示萬有引力定律的原理和應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習興趣和理解能力。

（2）在線教學(xué)法：利用教學(xué)軟件和網(wǎng)絡(luò)資源，開展在線學(xué)習活動，拓寬學(xué)生的學(xué)習渠道，提高學(xué)生的自主學(xué)習能力。

（3）互動評價法：通過學(xué)生之間的互動評價，促進學(xué)生之間的交流與合作，提高學(xué)生的溝通能力和團隊協(xié)作精神。教學(xué)過程1.導(dǎo)入新課

親愛的同學(xué)們，大家好！上一節(jié)課我們學(xué)習了牛頓的運動定律，今天我們將繼續(xù)深入學(xué)習物理學(xué)的另一個重要定律——萬有引力定律。萬有引力定律是描述物體之間引力相互作用的規(guī)律，它在天文學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。讓我們一起來探索和學(xué)習這個重要的定律吧！

2.知識回顧

同學(xué)們，我們先來回顧一下萬有引力定律的表述。萬有引力定律指出，任何兩個物體都相互吸引，這個引力的大小與兩個物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。記住，這個引力是作用在兩個物體之間的，而且是不受其他因素影響的。

3.實驗驗證

現(xiàn)在，我們來進行一個實驗，來驗證一下萬有引力定律。請大家準備好實驗器材，我們要測量不同質(zhì)量的物體之間的引力。

（教師引導(dǎo)學(xué)生進行實驗，學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)）

同學(xué)們，通過實驗我們觀察到了不同質(zhì)量的物體之間的引力，我們可以看到，質(zhì)量越大的物體之間的引力也越大。這與我們之前學(xué)過的萬有引力定律是一致的，對吧？

4.例題講解

（教師引導(dǎo)學(xué)生解題，學(xué)生跟隨教師的步驟進行計算）

同學(xué)們，我們根據(jù)萬有引力定律的公式進行了計算，得出了物體之間的引力。這個計算過程就是我們應(yīng)用萬有引力定律的過程，大家掌握了嗎？

5.應(yīng)用與拓展

現(xiàn)在，我們來討論一下萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用。請大家思考一下，萬有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用是什么？

（教師引導(dǎo)學(xué)生思考和回答，學(xué)生分享自己的思考）

同學(xué)們，萬有引力定律在天文學(xué)中用于計算和預(yù)測天體的運動軌跡，對吧？那我們再想想，在工程學(xué)中，萬有引力定律有什么應(yīng)用呢？

（教師引導(dǎo)學(xué)生思考和回答，學(xué)生分享自己的思考）

同學(xué)們，萬有引力定律在工程學(xué)中用于計算和預(yù)測建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對吧？我們可以看到，萬有引力定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用是非常廣泛的。

6.課堂小結(jié)

同學(xué)們，今天我們學(xué)習了萬有引力定律的表述、實驗驗證、應(yīng)用與拓展。希望大家能夠通過今天的課堂學(xué)習，深入理解并掌握萬有引力定律，并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到實際問題中。

7.作業(yè)布置

請大家課后完成課后作業(yè)，題目是：計算兩個質(zhì)量分別為5kg和10kg的物體，它們之間的距離是20m時的引力。

8.課堂結(jié)束

同學(xué)們，今天的課堂就到這里，我們下節(jié)課再見！如果大家有任何問題，請隨時向我提問，我會盡力幫助大家理解和掌握知識。謝謝大家！拓展與延伸1.拓展閱讀材料

為了幫助同學(xué)們更深入地了解萬有引力定律及其應(yīng)用，這里提供兩篇與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料。

材料一：《宇宙中的引力定律》

本文介紹了萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，以及它在宇宙中的應(yīng)用。通過閱讀這篇文章，同學(xué)們可以了解到萬有引力定律在天文學(xué)、航天工程等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，并深入理解其重要性。

材料二：《引力波與黑洞》

本文介紹了引力波的概念以及它是如何被發(fā)現(xiàn)的。引力波是黑洞合并時產(chǎn)生的現(xiàn)象，它的發(fā)現(xiàn)證明了萬有引力定律的正確性。通過閱讀這篇文章，同學(xué)們可以了解到萬有引力定律在現(xiàn)代物理學(xué)中的重要地位。

2.課后自主學(xué)習與探究

同學(xué)們在課后可以進行以下自主學(xué)習和探究活動：

活動一：自制引力計

同學(xué)們可以嘗試自己動手制作一個簡單的引力計，通過實驗來驗證萬有引力定律。在實驗過程中，注意觀察和記錄數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行計算和分析。

活動二：研究其他行星的運動軌跡

同學(xué)們可以利用萬有引力定律，計算和預(yù)測其他行星的運動軌跡。通過查閱相關(guān)資料，了解其他行星的運動特點，并嘗試解釋這些特點與萬有引力定律之間的關(guān)系。

活動三：探討萬有引力定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用

同學(xué)們可以思考和探討萬有引力定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，例如：建筑設(shè)計、地球衛(wèi)星軌道設(shè)計等。通過查找相關(guān)資料，了解這些應(yīng)用的具體原理和實施方法。教學(xué)反思與總結(jié)在今天的高中物理課堂上，我教授了萬有引力定律這一重要內(nèi)容。在教學(xué)過程中，我盡力引導(dǎo)學(xué)生通過實驗和例題來理解和掌握萬有引力定律，并探索其在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用。

在教學(xué)方法上，我采用了互動式講授法和實驗引導(dǎo)法。通過與學(xué)生的互動，我能夠更好地了解他們的疑問和需求，并針對性地進行解答和指導(dǎo)。同時，通過實驗的進行，學(xué)生們能夠親自觀察和驗證萬有引力定律，提高他們的實驗操作能力和科學(xué)探究能力。

在教學(xué)手段上，我充分利用了多媒體演示法和在線教學(xué)法。通過多媒體課件和教學(xué)軟件的使用，我能夠更直觀地展示萬有引力定律的原理和應(yīng)用，并提供了豐富的學(xué)習資源和學(xué)習渠道，讓學(xué)生們能夠自主地進行學(xué)習和探索。

在教學(xué)過程中，我注意到了一些教學(xué)難點和學(xué)生的問題。首先，學(xué)生在萬有引力定律的數(shù)學(xué)推導(dǎo)上存在一定的困難，我需要更加耐心地進行解釋和引導(dǎo)，幫助他們理解和掌握數(shù)學(xué)表達式。其次，學(xué)生在實驗操作和數(shù)據(jù)處理方面也需要進一步提高，我需要加強對他們的實驗指導(dǎo)和訓(xùn)練。

對于今后的教學(xué)，我會更加注重學(xué)生的參與和互動，鼓勵他們積極提問和思考，提高他們的學(xué)習興趣和主動性。我也會加強對學(xué)生的實驗指導(dǎo)和數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)，讓他們能夠更好地應(yīng)用所學(xué)的知識。此外，我還會繼續(xù)尋找更多的教學(xué)資源和教學(xué)方法，以豐富課堂教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習效果。課后作業(yè)1.請根據(jù)萬有引力定律的公式，計算兩個質(zhì)量分別為5kg和10kg的物體，它們之間的距離是20m時的引力。

答案：

F=G*(m1*m2)/r^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*(5*10)/(20*20)

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*50/(400)

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*50/400

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*50/400

F=1.335*10^-10N

2.請計算地球與月球之間的引力。已知地球的質(zhì)量為5.97*10^24kg，月球的質(zhì)量為7.342*10^22kg，地球與月球之間的平均距離為384,400km。

答案：

F=G*(M*m)/r^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*(5.97*10^24*7.342*10^22)/(384,400*10^3)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*5.97*10^24*7.342*10^22/(384,400*10^3)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*5.97*10^24*7.342*10^22/(147,120,000,000*10^6)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*5.97*10^24*7.342*10^22/(2,238,256,000,000,000,000)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*5.97*10^24*7.342*10^22/(2.238256*10^15)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*5.97*10^24*7.342*10^22/4.996184*10^30

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*5.97*10^24*7.342*10^22/4.996184*10^30

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*5.97*10^24*7.342*10^22/4.996184*10^30

F=1.685*10^20N

3.請計算地球與太陽之間的引力。已知地球的質(zhì)量為5.97*10^24kg，太陽的質(zhì)量為1.989*10^30kg，地球與太陽之間的平均距離為1.496*10^11m。

答案：

F=G*(M*m)/r^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*(1.989*10^30*5.97*10^24)/(1.496*10^11)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*1.989*10^30*5.97*10^24/(1.496*10^11)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*1.989*10^30*5.97*10^24/(2.279*10^22)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*1.989*10^30*5.97*10^24/(2.279*10^22)^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*1.989*10^30*5.97*10^24/(2.279*10^22)^2

F=3.285*10^23N

4.請計算兩個質(zhì)量分別為1kg和2kg的物體，它們之間的距離是3m時的引力。

答案：

F=G*(m1*m2)/r^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*(1*2)/(3*3)

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*2/(9)

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*2/9

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*2/9

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*2/9

F=1.08*10^-10N

5.請計算兩個質(zhì)量分別為10kg和20kg的物體，它們之間的距離是10m時的引力。

答案：

F=G*(m1*m2)/r^2

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*(10*20)/(10*10)

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*10*20/(100)

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*10*20/100

F=6.67*10^-11N*m^2/kg^2*10*20/100

F=1.335*10^-10N

板書設(shè)計1.重點知識點

①萬有引力定律的表述：任何兩個物體都相互吸引，這個引力的大小與兩個物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。

②萬有引力定律的應(yīng)用：學(xué)會使用萬有引力定律計算兩個物體之間的引力，了解萬有引力定律在天文學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用。

③實驗驗證：通過實驗觀察不同質(zhì)量的物體之間的引力，驗證萬有引力定律的正確性。

2.關(guān)鍵詞

①質(zhì)量：描述物體慣性大小的物理量，與物體所受外力的關(guān)系成反比。

②距離：描述物體之間的空間距離，與物體之間的相互作用力成反比。

③引力：物體之間的相互吸引作用力，由萬有引力定律描述。

3.趣味性

①通過制作一個簡單的引力計，讓學(xué)生親身體驗萬有引力定律的實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。

②利用多媒體課件展示天體運動軌跡，讓學(xué)生了解萬有引力定律在天文學(xué)中的應(yīng)用。

③通過討論和分享萬有引力定律在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用案例，提高學(xué)生的學(xué)習興趣和社會責任感。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.請根據(jù)萬有引力定律的公式