2024-2025學(xué)年高中物理 第六章 萬(wàn)有引力與航天 1 行星運(yùn)動(dòng)（1）說(shuō)課稿 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第六章萬(wàn)有引力與航天1行星運(yùn)動(dòng)（1）說(shuō)課稿新人教版必修2一、教材分析

本章節(jié)為高中物理必修2中的“萬(wàn)有引力與航天”部分，主要探討行星運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。通過(guò)分析開(kāi)普勒定律，引導(dǎo)學(xué)生理解行星運(yùn)動(dòng)軌跡、周期、速度等物理量之間的關(guān)系，進(jìn)而引出萬(wàn)有引力定律。本節(jié)課內(nèi)容與課本緊密相連，符合教學(xué)實(shí)際，有助于學(xué)生建立天體物理觀念。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析

本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、邏輯推理能力和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。通過(guò)分析行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)探究方法，理解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題，提升學(xué)生的邏輯推理能力和應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

①理解行星運(yùn)動(dòng)的三大定律，特別是第一定律的橢圓軌道特性和第三定律的周期平方與半長(zhǎng)軸立方成正比的關(guān)系。

②掌握萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)過(guò)程，以及如何將引力公式應(yīng)用于行星運(yùn)動(dòng)的分析中。

③能夠運(yùn)用萬(wàn)有引力定律解釋和預(yù)測(cè)行星的軌道特性，如軌道周期、速度和距離等。

2.教學(xué)難點(diǎn)

①橢圓軌道的理解與應(yīng)用，學(xué)生需要克服對(duì)非圓形軌道的直觀理解困難，以及如何計(jì)算橢圓軌道上的速度和加速度。

②萬(wàn)有引力常數(shù)的測(cè)定及其在物理學(xué)史上的重要性，學(xué)生需要理解如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定引力常數(shù)G的值。

③復(fù)雜行星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析，如多行星系統(tǒng)中的相互引力作用，需要學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具和物理規(guī)律進(jìn)行計(jì)算和分析。四、教學(xué)資源

-軟硬件資源：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）、物理實(shí)驗(yàn)器材（天平、刻度尺、計(jì)時(shí)器等）

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部教學(xué)平臺(tái)、在線(xiàn)教育平臺(tái)

-信息化資源：開(kāi)普勒定律的動(dòng)畫(huà)演示、萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)推導(dǎo)視頻、行星運(yùn)動(dòng)的相關(guān)科普文章

-教學(xué)手段：課堂講授、小組討論、實(shí)驗(yàn)演示、數(shù)學(xué)計(jì)算練習(xí)五、教學(xué)過(guò)程

一、導(dǎo)入新課

1.老師提問(wèn)：同學(xué)們，你們知道什么是行星運(yùn)動(dòng)嗎？請(qǐng)舉例說(shuō)明。

2.學(xué)生回答：行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。

3.老師總結(jié)：是的，行星運(yùn)動(dòng)是宇宙中非常普遍的現(xiàn)象。今天，我們將一起探究行星運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。

二、新課講授

1.講解開(kāi)普勒第一定律

a.老師展示開(kāi)普勒第一定律的動(dòng)畫(huà)演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察行星軌道。

b.學(xué)生觀察后，老師提問(wèn)：行星軌道是什么樣的？

c.學(xué)生回答：行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是橢圓形的。

d.老師總結(jié)：這就是開(kāi)普勒第一定律，行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是橢圓形的，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。

2.講解開(kāi)普勒第二定律

a.老師展示開(kāi)普勒第二定律的動(dòng)畫(huà)演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察行星速度。

b.學(xué)生觀察后，老師提問(wèn)：行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度是如何變化的？

c.學(xué)生回答：行星在近日點(diǎn)速度最快，遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最慢。

d.老師總結(jié)：這就是開(kāi)普勒第二定律，行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其線(xiàn)速度大小保持不變，即行星在軌道上不同位置的速度不同。

3.講解開(kāi)普勒第三定律

a.老師展示開(kāi)普勒第三定律的動(dòng)畫(huà)演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察行星周期。

b.學(xué)生觀察后，老師提問(wèn)：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期與軌道半徑有什么關(guān)系？

c.學(xué)生回答：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期與軌道半徑的立方成正比。

d.老師總結(jié)：這就是開(kāi)普勒第三定律，行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期與軌道半徑的立方成正比。

4.探究萬(wàn)有引力定律

a.老師提問(wèn)：為什么行星會(huì)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？

b.學(xué)生討論：可能是因?yàn)樘?yáng)對(duì)行星有吸引力。

c.老師講解萬(wàn)有引力定律：任何兩個(gè)物體之間都存在著相互吸引的力，這個(gè)力叫做萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力的大小與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離的平方成反比。

d.老師展示萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生理解定律的含義。

5.應(yīng)用萬(wàn)有引力定律

a.老師提問(wèn)：如何運(yùn)用萬(wàn)有引力定律解釋行星的運(yùn)動(dòng)？

b.學(xué)生討論：可以利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算行星的軌道、速度、加速度等。

c.老師舉例說(shuō)明：例如，我們可以計(jì)算地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期、速度和加速度。

三、課堂練習(xí)

1.老師提出問(wèn)題：請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算一下地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期。

2.學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算，老師巡視指導(dǎo)。

3.學(xué)生展示計(jì)算結(jié)果，老師點(diǎn)評(píng)并總結(jié)。

四、課堂小結(jié)

1.老師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容：開(kāi)普勒三大定律、萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用。

2.學(xué)生回顧所學(xué)知識(shí)，鞏固記憶。

3.老師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成相關(guān)的計(jì)算題和思考題。

五、課堂延伸

1.老師提問(wèn)：除了行星運(yùn)動(dòng)，還有哪些現(xiàn)象可以用萬(wàn)有引力定律解釋?zhuān)?/p>

2.學(xué)生討論：例如，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)、彗星運(yùn)動(dòng)等。

3.老師總結(jié)：萬(wàn)有引力定律在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，是研究天體運(yùn)動(dòng)的重要理論基礎(chǔ)。

六、課后反思

1.老師回顧本節(jié)課的教學(xué)過(guò)程，總結(jié)教學(xué)效果。

2.老師思考如何改進(jìn)教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.老師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為下一節(jié)課做好準(zhǔn)備。六、知識(shí)點(diǎn)梳理

1.行星運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律

-開(kāi)普勒第一定律：行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是橢圓形的，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。

-開(kāi)普勒第二定律：行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其線(xiàn)速度大小保持不變，即行星在軌道上不同位置的速度不同。

-開(kāi)普勒第三定律：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期與軌道半徑的立方成正比。

2.萬(wàn)有引力定律

-萬(wàn)有引力定律：任何兩個(gè)物體之間都存在著相互吸引的力，這個(gè)力叫做萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力的大小與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離的平方成反比。

-萬(wàn)有引力常數(shù)的測(cè)定：通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定引力常數(shù)G的值。

3.行星運(yùn)動(dòng)的計(jì)算

-行星軌道的計(jì)算：利用開(kāi)普勒定律和萬(wàn)有引力定律計(jì)算行星的軌道參數(shù)，如半長(zhǎng)軸、偏心率等。

-行星速度的計(jì)算：根據(jù)萬(wàn)有引力定律和行星軌道參數(shù)計(jì)算行星在不同位置的速度。

-行星加速度的計(jì)算：根據(jù)萬(wàn)有引力定律和行星軌道參數(shù)計(jì)算行星在不同位置上的加速度。

4.行星運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用

-衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)：利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算衛(wèi)星的軌道、速度和加速度。

-彗星運(yùn)動(dòng)：解釋彗星在太陽(yáng)系中的運(yùn)動(dòng)軌跡和周期性。

-行星探測(cè)：利用萬(wàn)有引力定律設(shè)計(jì)探測(cè)器的軌道和速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)行星的探測(cè)。

5.行星運(yùn)動(dòng)的歷史背景

-開(kāi)普勒定律的發(fā)現(xiàn)：介紹開(kāi)普勒如何通過(guò)觀察和計(jì)算總結(jié)出行星運(yùn)動(dòng)的三大定律。

-萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)：介紹牛頓如何通過(guò)蘋(píng)果落地的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律。

6.行星運(yùn)動(dòng)的相關(guān)概念

-軌道：行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的路徑。

-近日點(diǎn)：行星軌道上距離太陽(yáng)最近的點(diǎn)。

-遠(yuǎn)日點(diǎn)：行星軌道上距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的點(diǎn)。

-軌道周期：行星繞太陽(yáng)一周所需的時(shí)間。

-軌道速度：行星在軌道上運(yùn)動(dòng)的速度。

-軌道半徑：行星軌道的半長(zhǎng)軸長(zhǎng)度。

7.行星運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)工具

-橢圓方程：描述行星軌道的數(shù)學(xué)方程。

-萬(wàn)有引力公式：計(jì)算兩個(gè)物體之間萬(wàn)有引力的公式。

-牛頓第二定律：描述物體運(yùn)動(dòng)與受力關(guān)系的公式。七、板書(shū)設(shè)計(jì)

1.行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

①開(kāi)普勒第一定律：行星軌道是橢圓，太陽(yáng)位于焦點(diǎn)

②開(kāi)普勒第二定律：行星等面積原理，速度變化規(guī)律

③開(kāi)普勒第三定律：周期與軌道半徑的關(guān)系，T2∝a3

2.萬(wàn)有引力定律

①萬(wàn)有引力公式：F=G*(m1*m2)/r2

②引力常數(shù)：G的數(shù)值及其測(cè)量方法

③引力與質(zhì)量、距離的關(guān)系

3.行星運(yùn)動(dòng)計(jì)算

①軌道參數(shù)計(jì)算：半長(zhǎng)軸、偏心率

②行星速度計(jì)算：v=√(GM/r)

③行星加速度計(jì)算：a=GM/r2

4.行星運(yùn)動(dòng)實(shí)際應(yīng)用

①衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)

②彗星運(yùn)動(dòng)解釋

③行星探測(cè)

5.行星運(yùn)動(dòng)歷史背景

①開(kāi)普勒定律發(fā)現(xiàn)過(guò)程

②牛頓萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)

6.行星運(yùn)動(dòng)相關(guān)概念

①軌道定義

②近日點(diǎn)與遠(yuǎn)日點(diǎn)

③軌道周期

④軌道速度

⑤軌道半徑

7.行星運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)工具

①橢圓方程

②萬(wàn)有引力公式

③牛頓第二定律八、反思改進(jìn)措施

反思改進(jìn)措施

（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.融入多媒體教學(xué)：在講解行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，利用動(dòng)畫(huà)和視頻展示行星軌道、速度變化等，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受，提高學(xué)習(xí)興趣。

2.強(qiáng)化實(shí)踐操作：通過(guò)設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自動(dòng)手測(cè)量行星運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，加深對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解和運(yùn)用。

（二）存在主要問(wèn)題

1.學(xué)生對(duì)橢圓軌道的理解不夠深入：部分學(xué)生在理解行星軌道時(shí)，容易將橢圓軌道與圓形軌道混淆，需要加強(qiáng)這方面的教學(xué)。

2.學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用能力不足：在計(jì)算行星運(yùn)動(dòng)參數(shù)時(shí)，部分學(xué)生存在計(jì)算錯(cuò)誤，需要提高學(xué)生的計(jì)算能力和應(yīng)用能力。

3.教學(xué)評(píng)價(jià)方式單一：目前主要依靠課堂提問(wèn)和作業(yè)批改進(jìn)行評(píng)價(jià)，缺乏對(duì)學(xué)生綜合能力的全面評(píng)估。

（三）改進(jìn)措施

1.深入講解橢圓軌道：在講解開(kāi)普勒第一定律時(shí)，結(jié)合實(shí)際案例，讓學(xué)生理解橢圓軌道的特點(diǎn)，并通過(guò)課堂練習(xí)鞏固知識(shí)。

2.加強(qiáng)計(jì)算能力培養(yǎng)：在講解萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用時(shí)，設(shè)計(jì)一系列計(jì)算題，讓學(xué)生在練習(xí)中提高計(jì)算能力，同時(shí)講解解題思路，幫助學(xué)生掌握解題方法。

3.豐富教學(xué)評(píng)價(jià)方式：除了課堂提問(wèn)和作業(yè)批改，增加課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作、小組討論等評(píng)價(jià)方式，全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。同時(shí)，引入學(xué)生自評(píng)和互評(píng)，提高學(xué)生的自我反思和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

4.加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)：在課堂上，多提問(wèn)、多鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的思考。同