2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第七章 3 萬有引力理論的成就教學(xué)實(shí)錄 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章3萬有引力理論的成就教學(xué)實(shí)錄新人教版必修2學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級授課地點(diǎn)教具課程基本信息1.課程名稱：2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章《萬有引力理論的成就》

2.教學(xué)年級和班級：高一年級2班

3.授課時(shí)間：2024年10月15日星期二上午第二節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學(xué)生提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果的能力，加深對萬有引力定律的理解。

2.科學(xué)思維：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用歸納、演繹等科學(xué)方法，培養(yǎng)邏輯推理和批判性思維能力，理解物理規(guī)律的普遍性和適用性。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)理論對人類發(fā)展的重大意義，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和探索未知的精神。學(xué)情分析高一年級的學(xué)生正處于從初中向高中過渡的關(guān)鍵時(shí)期，他們在物理學(xué)科上的學(xué)習(xí)層次相對分散。大部分學(xué)生對物理學(xué)的基本概念和規(guī)律有一定的了解，但深度和廣度有限。在知識層面，學(xué)生對牛頓的運(yùn)動(dòng)定律和基本的力學(xué)知識較為熟悉，但對萬有引力定律的理解可能停留在記憶公式和簡單應(yīng)用上，缺乏對引力概念和其數(shù)學(xué)表達(dá)式的深入理解。

在能力方面，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力參差不齊。部分學(xué)生能夠熟練地進(jìn)行簡單的物理實(shí)驗(yàn)，但在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面存在困難。數(shù)據(jù)分析能力方面，學(xué)生能夠處理一些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，但對于復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和誤差分析還不夠熟練。

在素質(zhì)方面，學(xué)生的科學(xué)探究精神和合作學(xué)習(xí)能力有待提高。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，部分學(xué)生可能習(xí)慣于被動(dòng)接受知識，缺乏主動(dòng)探究和解決問題的意識。此外，學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中可能存在溝通不暢、分工不明確等問題。

行為習(xí)慣上，學(xué)生在課堂上普遍能夠保持一定的專注度，但自我管理能力仍有待加強(qiáng)，如部分學(xué)生容易分心、參與度不高。這些行為習(xí)慣對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生了一定的影響，使得學(xué)生在理解和應(yīng)用萬有引力定律時(shí)遇到障礙。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《高中物理》新人教版必修2教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備萬有引力定律相關(guān)的圖片、動(dòng)畫視頻、引力勢能和動(dòng)能轉(zhuǎn)換的圖表。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備彈簧測力計(jì)、鐵球、鉛球等，用于演示萬有引力定律。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，布置實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，確保實(shí)驗(yàn)安全和學(xué)生活動(dòng)空間。教學(xué)過程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：展示太空中的行星運(yùn)動(dòng)圖像，提出問題：“這些行星是如何相互吸引并保持軌道運(yùn)動(dòng)的？”

-回顧舊知：簡要回顧牛頓第一定律和第二定律，以及圓周運(yùn)動(dòng)的向心力概念。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：介紹萬有引力定律的提出背景、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及引力常量G的測定過程。

-舉例說明：通過地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)、月球繞地球的運(yùn)動(dòng)等實(shí)例，解釋萬有引力定律的實(shí)際應(yīng)用。

-互動(dòng)探究：分組討論萬有引力定律在不同場景下的應(yīng)用，如衛(wèi)星通信、天體運(yùn)動(dòng)等。

3.實(shí)驗(yàn)演示（約15分鐘）

-實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：展示萬有引力實(shí)驗(yàn)，包括鐵球與鉛球的吸引實(shí)驗(yàn)。

-實(shí)驗(yàn)過程：引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)變化。

-實(shí)驗(yàn)總結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與萬有引力定律的預(yù)期結(jié)果進(jìn)行對比。

4.鞏固練習(xí)（約30分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：發(fā)放練習(xí)題，包括計(jì)算題、選擇題和簡答題，讓學(xué)生獨(dú)立完成。

-教師指導(dǎo)：巡視教室，解答學(xué)生的疑問，檢查學(xué)生的練習(xí)情況。

5.小組討論（約15分鐘）

-分組討論：將學(xué)生分為小組，討論以下問題：

a.萬有引力定律在生活中的應(yīng)用有哪些？

b.萬有引力定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律之間的關(guān)系是什么？

c.如何根據(jù)萬有引力定律計(jì)算兩個(gè)物體之間的相互作用力？

-小組匯報(bào)：每組選派代表進(jìn)行匯報(bào)，分享討論成果。

6.案例分析（約20分鐘）

-案例展示：提供實(shí)際案例，如衛(wèi)星發(fā)射、宇宙飛船的軌道調(diào)整等。

-分析討論：引導(dǎo)學(xué)生分析案例中涉及的萬有引力定律的應(yīng)用，探討實(shí)際操作中的難點(diǎn)和解決方案。

7.總結(jié)與反思（約5分鐘）

-總結(jié)：回顧本節(jié)課的主要知識點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)萬有引力定律的重要性。

-反思：引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程中的收獲和不足，提出改進(jìn)措施。

8.布置作業(yè)（約2分鐘）

-作業(yè)布置：布置課后作業(yè)，包括完成教材上的相關(guān)練習(xí)題和撰寫一篇關(guān)于萬有引力定律在日常生活應(yīng)用的短文。知識點(diǎn)梳理1.萬有引力定律的提出背景：

-天體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的觀察與描述：如行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)、月球繞地球的運(yùn)動(dòng)等。

-牛頓對前人理論的研究與總結(jié)：如開普勒定律、伽利略的慣性定律等。

2.萬有引力定律的內(nèi)容：

-兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力與它們的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-引力的方向在兩質(zhì)點(diǎn)連線的方向上。

-引力常量G：一個(gè)實(shí)驗(yàn)測定的常數(shù)，用于計(jì)算兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力。

3.萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

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

其中，F(xiàn)為引力，G為引力常量，m1和m2為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，r為兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離。

4.萬有引力定律的應(yīng)用：

-天體運(yùn)動(dòng)：如行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)等。

-地面物體運(yùn)動(dòng)：如拋物線運(yùn)動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)等。

-生活中的應(yīng)用：如地球重力、衛(wèi)星通信等。

5.引力勢能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)換：

-在引力作用下，物體從高勢能位置運(yùn)動(dòng)到低勢能位置時(shí)，其動(dòng)能增加，勢能減少。

-引力勢能的公式：U=-G*(m1*m2)/r

其中，U為引力勢能，m1和m2為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，r為兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離。

6.萬有引力定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律的關(guān)系：

-牛頓第一定律：物體在沒有外力作用下，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

-牛頓第二定律：物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。

-牛頓第三定律：作用力和反作用力大小相等、方向相反。

7.萬有引力定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

-卡文迪許實(shí)驗(yàn)：通過測量兩個(gè)小球之間的引力，測定引力常量G。

-地面重力實(shí)驗(yàn)：測量地面物體的重力，驗(yàn)證萬有引力定律。

8.萬有引力定律的意義：

-完善了牛頓力學(xué)體系，使物理學(xué)達(dá)到一個(gè)新的高度。

-為天文學(xué)、航天工程等領(lǐng)域提供了重要的理論基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和邏輯思維能力。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.融入實(shí)際案例：在講解萬有引力定律時(shí)，我會(huì)嘗試結(jié)合實(shí)際生活中的案例，比如衛(wèi)星導(dǎo)航、地球引力對人類活動(dòng)的影響等，讓學(xué)生看到物理知識的應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

2.多媒體輔助教學(xué)：利用多媒體資源，如動(dòng)畫、視頻等，直觀展示萬有引力定律的物理現(xiàn)象，幫助學(xué)生更好地理解抽象的物理概念。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生參與度不足：在小組討論和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，部分學(xué)生參與度不高，可能是由于對物理學(xué)科的興趣不濃或者學(xué)習(xí)方法不當(dāng)。

2.教學(xué)節(jié)奏把握：有時(shí)候在講解新知識時(shí)，由于過于追求深度，導(dǎo)致教學(xué)節(jié)奏過快，部分學(xué)生跟不上進(jìn)度。

3.評價(jià)方式單一：目前的評價(jià)方式主要是通過作業(yè)和考試，缺乏對學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的評價(jià)。

反思改進(jìn)措施（三）改進(jìn)措施

1.提高學(xué)生參與度：通過設(shè)計(jì)更具互動(dòng)性的教學(xué)活動(dòng)，如角色扮演、實(shí)驗(yàn)競賽等，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生提問，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力。

2.優(yōu)化教學(xué)節(jié)奏：在講解新知識時(shí)，我會(huì)注意適時(shí)放慢節(jié)奏，確保每個(gè)學(xué)生都能跟上。對于較難理解的概念，我會(huì)采用分步講解的方式，幫助學(xué)生逐步掌握。

3.多元化評價(jià)方式：除了傳統(tǒng)的作業(yè)和考試，我還將引入課堂表現(xiàn)、小組合作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等多種評價(jià)方式，全面評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生參與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，提高他們的實(shí)際應(yīng)用能力。

4.加強(qiáng)師生互動(dòng)：通過定期組織課堂討論、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等，加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，了解他們的學(xué)習(xí)需求和困難，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

5.注重跨學(xué)科融合：在講解萬有引力定律時(shí)，我會(huì)嘗試將其與其他學(xué)科知識相結(jié)合，如數(shù)學(xué)、地理等，拓寬學(xué)生的知識面，提高他們的綜合素養(yǎng)。課后作業(yè)1.**計(jì)算題**：兩個(gè)質(zhì)量分別為5kg和10kg的物體相距2m，求它們之間的萬有引力大?。ㄒΤＡ縂=6.67×10^-11N·m^2/kg^2）。

-解答：F=G*(m1*m2)/r^2=6.67×10^-11*(5*10)/(2^2)=6.67×10^-11*50/4=1.6675×10^-9N

2.**應(yīng)用題**：地球半徑約為6.4×10^6m，月球繞地球的軌道半徑約為3.8×10^8m，求月球繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度。

-解答：向心加速度a=v^2/r，其中v是月球繞地球的線速度。月球繞地球的周期T約為27.3天，轉(zhuǎn)換為秒T=27.3*24*3600=2.36×10^6s。月球繞地球的軌道周長C=2πr=2π*3.8×10^8m。線速度v=C/T=(2π*3.8×10^8)/(2.36×10^6)≈3.08×10^3m/s。因此，a=(3.08×10^3)^2/(3.8×10^8)≈2.56×10^-3m/s^2。

3.**實(shí)驗(yàn)題**：設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證萬有引力定律，并記錄實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果。

-解答：實(shí)驗(yàn)步驟：

1.準(zhǔn)備兩個(gè)質(zhì)量已知的小球，一個(gè)彈簧測力計(jì)和一個(gè)刻度尺。

2.將兩個(gè)小球固定在細(xì)線上，保持一定距離。

3.使用彈簧測力計(jì)測量兩個(gè)小球之間的引力。

4.改變小球之間的距離，重復(fù)步驟3。

5.記錄不同距離下的引力值。

-結(jié)果：根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，繪制引力與距離平方的倒數(shù)的關(guān)系圖，驗(yàn)證萬有引力定律。

4.**思考題**：為什么地球上的物體都會(huì)受到地球的引力作用？

-解答：地球上的物體都會(huì)受到地球的引力作用，因?yàn)榈厍蚓哂匈|(zhì)量，根據(jù)萬有引力定律，任何兩個(gè)具有質(zhì)量的物體之間都會(huì)存在引力。地球的質(zhì)量非常大，因此它對地面上的物體產(chǎn)生的引力也足夠強(qiáng)，使得物體被吸引向地面。

5.**應(yīng)用題**：一顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為90分鐘，求衛(wèi)星的軌道半徑（地球半徑約為6.4×10^6m）。

-解答：衛(wèi)星的軌道半徑r可以通過周期T和地球半徑R來計(jì)算。衛(wèi)星的軌道半徑等于地球半徑加上衛(wèi)星軌道的高度h。首先，計(jì)算衛(wèi)星的軌道高度h=(T/2π)*v，其中v是衛(wèi)星的線速度。衛(wèi)星的線速度v=2πr/T。將v代入h的公式中，得到h=(T/2π)*(2πr/T)=r。因此，r=(T/2π)*(2πR/T)=R。所以，衛(wèi)星的軌道半徑r等于地球半徑R，即r=6.4×10^6m。衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑，即6.4×10^6m。板書設(shè)計(jì)1.萬有引力定律

①萬有引力定律公式：F=G*(m1*m2)/r^2

②引力常量：G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2

③引力的方向：沿兩質(zhì)點(diǎn)連線的方向

2.引力勢能

①引力勢能公式：U=-G*(m1*m2)/r

②勢能與距離的關(guān)系：隨著距離增加，引力勢能減小

③勢能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換：引力場中物體從高勢能位置向低勢能位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能增加

3.牛頓運(yùn)動(dòng)定律與萬有引力定律的關(guān)系

①牛頓第一定律：物體在沒有外力作用下，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

②牛頓第二定律：物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比

③牛頓第三定律：作用力和反作用力大小相等、方向相反

4.萬有引力定律的應(yīng)用

①天體運(yùn)動(dòng)：如行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)等

②地面物體運(yùn)動(dòng)：如拋物線運(yùn)動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)等

③生活中的應(yīng)用：如地球重力、衛(wèi)星通信等

5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

①卡文迪許實(shí)驗(yàn)：測定引力常量G

②地面重力實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證萬有引力定律課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

今天我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律，這是物理學(xué)中一個(gè)非常重要的定律，它揭示了物體之間相互吸引的規(guī)律。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解到：

1.萬有引力定律的內(nèi)容：兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力與它們的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

2.引力常量G：一個(gè)實(shí)驗(yàn)測定的常數(shù)，用于計(jì)算兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力。

3.引力的方向：在兩質(zhì)點(diǎn)連線的方向上。

4.引力勢能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)換：在引力作用下，物體從高勢能位置運(yùn)動(dòng)到低勢能位置時(shí)，其動(dòng)能增加，勢能減少。

5.萬有引力定律的應(yīng)用：在天體運(yùn)動(dòng)、地面物體運(yùn)動(dòng)以及生活中的多個(gè)方面都有廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)堂檢測：

為了檢測學(xué)生對本節(jié)課內(nèi)容的掌握情況，我們將進(jìn)行以下幾道題目的當(dāng)堂檢測：

1.**選擇題**：下列關(guān)于萬有引力定律的說法正確的是：

A.引力與距離的平方成正比

B.引力與距離的平方成反比

C.引力與質(zhì)量的乘積成正比

D.引力與質(zhì)量的乘積成反比

-答案：C

2.**計(jì)算題**：地球半徑約為6.4×10^6m，月球繞地球的軌道半徑約為3.8×10^8m，求月球繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度。

-答案：a≈2.56×10^-3m/s^2

3.**應(yīng)用題**：一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體被拋向空中，其初始速度為10m/s