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萬有引力定律 第六章萬有引力與航天 說課人 洪新強(qiáng) 教學(xué)方法 教學(xué)目標(biāo) 教材分析 學(xué)生分析 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 教學(xué)過程 說課內(nèi)容 教材分析 本節(jié)的地位和作用 萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是人類第一次揭示自然界中一種基本相互作用的規(guī)律 在人類認(rèn)識自然的歷史上樹立了一座里程碑 對人類文化的發(fā)展有巨大的影響 教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識 本節(jié)內(nèi)容是對上節(jié)內(nèi)容的進(jìn)一步外推 是下節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ) 本節(jié)主要講述了萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程和牛頓憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明萬有引力的思路與方法 是猜想 假設(shè)與驗(yàn)證相結(jié)合的內(nèi)容 學(xué)情分析 從知識結(jié)構(gòu)來看 在學(xué)習(xí)萬有引力定律前 學(xué)生已經(jīng)對力 重力 向心力 太陽對行星的引力 加速度 重力加速度 向心加速度等概念有了較好的理解 并且掌握自由落體運(yùn)動和圓周運(yùn)動等運(yùn)動規(guī)律 能熟練運(yùn)動牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)問題 已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬有引力定律的起點(diǎn)能力 從知識建構(gòu)的歷史進(jìn)程來看 在上一節(jié)中學(xué)生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程 從中向?qū)W生滲透了發(fā)現(xiàn)問題 提出問題 猜想假設(shè) 推理論證等方法思想 學(xué)生已經(jīng)具備了基本的探究能力 但利用已有知識創(chuàng)造新的知識規(guī)律的能力較弱 知識與技能 教學(xué)目標(biāo) 1 了解萬有引力定律得出的過程和思路 知道地面上物體所受重力與天體間的引力是同一性質(zhì)的力 2 理解萬有引力定律的含義及公式的適用范圍 知道公式中r的物理意義 3 理解萬有引力常量的意義及測定方法 了解卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn) 1 推導(dǎo)萬有引力公式 體會地面上物體所受重力與天體間引力是同一性質(zhì)的力 2 查閱相關(guān)資料 自創(chuàng)情景親自推導(dǎo)進(jìn)行 月 地 檢測 過程與方法 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1 讓學(xué)生在這種充滿大膽的猜想 巧妙的驗(yàn)證中體驗(yàn)科學(xué)探索的精神與方法 2 事物的偶然性與必然性的辯證關(guān)系 3 科學(xué)理論必須受實(shí)踐的檢驗(yàn) 科學(xué)理論也是發(fā)展的 1 萬有引力的建立過程 2 對萬有引力內(nèi)容的理解及應(yīng)用 1 天上 的力與 人間 的力可能出于同一本源這一想法的產(chǎn)生2 創(chuàng)設(shè)情景進(jìn)行 月 地 檢測 教學(xué)重 難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 教學(xué)難點(diǎn) 2 通過課堂活動 用問題引領(lǐng)學(xué)生在物理情景中主動參與構(gòu)建知識的過程 1 用牛頓的敏銳的物理思維引領(lǐng)學(xué)生思考 重 難點(diǎn)突破 教學(xué)方法 1 對萬有引力定律的推理 采用分析推理 歸納總結(jié)的方法 2 對疑難問題的處理 采用講授法 例證法 本節(jié)課先介紹萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的思路 然后運(yùn)用科學(xué)推理得出萬有引力定律 重在邏輯思維和滲透物理學(xué)的研究方法 因此 根據(jù)教材編排的意圖和教材內(nèi)容的特點(diǎn) 結(jié)合高一學(xué)生的知識基礎(chǔ)和認(rèn)識能力 在教學(xué)中運(yùn)用設(shè)問 提問 多媒體教學(xué)等綜合手段 體現(xiàn)教師在教學(xué)中的主導(dǎo)地位 通過提出的問題讓學(xué)生積極的思考 并展開討論 得出問題的結(jié)論 通過問題回顧并引發(fā)進(jìn)一步猜想 創(chuàng)設(shè)情景 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行 月 地檢驗(yàn) 解放思想 更大膽的猜想得到萬有引力定律 自主學(xué)習(xí) 對定律深入解讀 學(xué)習(xí)引力常量測定 教學(xué)過程 問題1 行星為什么能夠繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)而不會飛離太陽 問題2 行星與太陽間的引力與什么因素有關(guān) 問題3 可以根據(jù)哪些已知規(guī)律推導(dǎo)出推出太陽與行星間的引力遵從的是什么樣的規(guī)律 問題回顧 引發(fā)猜想 設(shè)計(jì)意圖 通過設(shè)置三個(gè)回憶性問題幫助學(xué)生回顧上節(jié)課所學(xué)的太陽與行星間引力規(guī)律 回顧萬有引力定律 發(fā)現(xiàn)之旅 前半程 教學(xué)過程 又是什么力使得地面的物體不能離開地球總要落回地面呢 提出新的問題 創(chuàng)設(shè)情境 再現(xiàn)歷史 再現(xiàn)牛頓當(dāng)時(shí)的思考情景 蘋果為什么落向牛頓呢 蘋果受到重力又是怎么產(chǎn)生的呢 是由于地球?qū)μO果的吸引產(chǎn)生的嗎 猜想地球?qū)μO果的引力和太陽對行星的引力是否根本就是同一種力 將蘋果延伸到月球那么遠(yuǎn) 蘋果還受重力嗎 預(yù)設(shè)問題 萬有引力定律 設(shè)計(jì)意圖 通過再現(xiàn)牛頓當(dāng)年由蘋果落地而引發(fā)思維遐想 引導(dǎo)學(xué)生通過觀察蘋果的運(yùn)動 借鑒牛頓的思維在一層層遞進(jìn)和深入的問題啟發(fā)下 通過師生互動 生生互動 進(jìn)而大膽猜測 突破難點(diǎn) 使接下來出現(xiàn)的 月 地檢測 自然而合理 同時(shí)牛頓的大膽而敏銳的想法也激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與想像力 展示牛頓的猜想 蘋果不離開地球 是否也是由于地球?qū)μO果的引力造成的 地球?qū)μO果的引力和太陽對行星的引力是否根本就是同一種力呢 若真是這樣 物體離地面越遠(yuǎn) 其受到地球的引力就應(yīng)該越小 可是地面上的物體距地面很遠(yuǎn)時(shí) 如在高山上 似乎重力沒有明顯地減弱 是物體離地面不夠遠(yuǎn)嗎 再往遠(yuǎn)處設(shè)想 如果物體延伸到地月距離那么遠(yuǎn) 物體是否也會像月球那樣圍繞地球運(yùn)動 地球?qū)υ虑虻牧?地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的力 太陽對行星的力 也許真是同一種力 牛頓的猜想 創(chuàng)設(shè)情景月 地檢驗(yàn) r月 R地 設(shè)計(jì)意圖 1 變課本中直接描述為形象化的情景展示 通過層層遞進(jìn)而巧妙地設(shè)問 讓學(xué)生在情景中思考討論 體會牛頓的智慧和邏輯思維的魅力 2 利用牛頓時(shí)代已知的數(shù)據(jù) 讓學(xué)生結(jié)組討論 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 推導(dǎo)并得出結(jié)果 最后將推導(dǎo)過程結(jié)果通過投影展示 3 用無可辯駁的事實(shí)證明猜想的正確性 增強(qiáng)了學(xué)生的理性認(rèn)識 突破了又一難點(diǎn) 月 地檢驗(yàn)過程展示 已知 重力加速度g 9 8m s2 地球的半徑R 6 4 106m 月 地的距離r 3 84 108m 月球的公轉(zhuǎn)周期T 27 3天 設(shè)質(zhì)量為m的物體在月球軌道上運(yùn)動的加速度 月球公轉(zhuǎn)的向心加速度 為a 則 讓數(shù)據(jù)說話 用不可辯駁的事實(shí)印證猜想 問題預(yù)設(shè) 更大膽設(shè)想 是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力 萬有引力定律 自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引 引力的方向在他們的連線上 引力大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比 與它們之間間的距離r的二次方成反比 即 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)萬有引力定律 設(shè)計(jì)意圖 提出問題 讓學(xué)生帶著問題閱讀教材 通過教師設(shè)問 學(xué)生自主閱讀思考 做到有的放矢 最后引導(dǎo)學(xué)生討論總結(jié)回答問題 在增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)表達(dá)能力的同時(shí) 讓學(xué)生加深體會對萬有引力定律及公式的理解 卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn) 萬有引力常量測定 通過展示卡文迪許的扭秤裝置 讓學(xué)生了解引力常量的測定方法 并觀察體會實(shí)驗(yàn)裝置的巧妙 最后得出引力常量的數(shù)值以及意義 引力常量G 6 67 10 11N m2 kg2 意義 1 為萬有引力定律的普遍意義奠定了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 2 使萬有引力定律有了更大的實(shí)用價(jià)值 萬有引力常量測定 要使兩物體間萬有引力減小到原來的1 4 可采用的方法是 A 使兩物體的質(zhì)量各減少一半 距離保持不變B 使兩物體間距離增至原來的2倍 質(zhì)量不變C 使其中一個(gè)物體質(zhì)量減為原來的1 4 距離不變D 使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1 4 課堂練習(xí) 學(xué)生活動 學(xué)生展示結(jié)果 設(shè)計(jì)意圖 通過練習(xí)加深學(xué)生對萬有引力定律的理解 并會靈活應(yīng)用萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 課堂小結(jié) 課后作業(yè) 教材 問題與練習(xí) 第2 3題 一 月 地檢驗(yàn)1 牛頓的猜想 天上 的力與 人間 的力可能是同種性質(zhì)的力 2 驗(yàn)證 月 地檢驗(yàn) 3 結(jié)論 地面上的重力和地球語月球間的吸引力是相同性質(zhì)的力 二 萬有引力定律1 內(nèi)容 自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引 引力的方向在它們的連線上 引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比 與它們之間的距離r的二次方成反比 2 表達(dá)式 三 引力常量的測量1 測量者 卡文迪許2 測量裝置 扭秤裝置3 意義 1 為萬有引力定律的普遍意義奠定了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 2 使萬有引力定律有了更大的實(shí)用價(jià)值 板書設(shè)計(jì) 教學(xué)反思 萬有引力的得出是牛頓 站在巨人的肩膀上 的結(jié)果 也是牛頓天