2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第七章 萬(wàn)有引力與宇宙航行 3 萬(wàn)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萬(wàn)有引力與宇宙航行3萬(wàn)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(jí)授課地點(diǎn)教具教材分析2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章“萬(wàn)有引力與宇宙航行”第三課“萬(wàn)有引力理論的成就”主要講述了牛頓萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程及其在科學(xué)史上的重要地位。本節(jié)課內(nèi)容與課本緊密相連，旨在讓學(xué)生了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景、數(shù)學(xué)表達(dá)式以及其應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和對(duì)物理學(xué)發(fā)展的認(rèn)識(shí)。核心素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)本課前，已具備一定的物理基礎(chǔ)知識(shí)，包括牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)、向心力等概念。此外，學(xué)生可能對(duì)開(kāi)普勒定律有一定的了解，但具體到萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用可能還不夠深入。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)物理學(xué)科普遍持有興趣，尤其是對(duì)于宇宙和天體運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象。學(xué)生在理解力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系方面具有較強(qiáng)的能力，但在處理涉及復(fù)雜公式和數(shù)學(xué)運(yùn)算的物理問(wèn)題時(shí)，可能存在一定的困難。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格各異，有的學(xué)生偏好通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察來(lái)理解物理現(xiàn)象，有的則更傾向于通過(guò)邏輯推理和公式推導(dǎo)來(lái)掌握知識(shí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律時(shí)，可能會(huì)遇到以下困難和挑戰(zhàn)：一是對(duì)牛頓萬(wàn)有引力定律公式的理解，特別是如何應(yīng)用公式解決實(shí)際問(wèn)題；二是將萬(wàn)有引力定律與日常生活中的現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，理解其普遍性；三是理解定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程及其對(duì)科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)史觀。教學(xué)資源-硬件資源：教學(xué)黑板、粉筆、直尺、圓規(guī)、計(jì)算器、電腦、投影儀、實(shí)物模型（如地球、月球模型）。

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、在線教育平臺(tái)。

-信息化資源：萬(wàn)有引力定律相關(guān)的教學(xué)視頻、科普文章、歷史圖片、互動(dòng)軟件。

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)、案例分析、小組討論、實(shí)驗(yàn)演示、科學(xué)史介紹。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細(xì)內(nèi)容：首先，通過(guò)播放一段關(guān)于宇宙航行的科普視頻，激發(fā)學(xué)生的興趣。然后，提出問(wèn)題：“宇宙中天體是如何相互作用的？”引導(dǎo)學(xué)生回顧已學(xué)知識(shí)，如牛頓運(yùn)動(dòng)定律和開(kāi)普勒定律。最后，引入本節(jié)課的主題：“萬(wàn)有引力定律”。

2.新課講授

（1）介紹萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景和歷史，通過(guò)講述牛頓的故事，讓學(xué)生了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。

（2）講解萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，包括公式推導(dǎo)和物理意義，通過(guò)實(shí)際例子讓學(xué)生理解公式的應(yīng)用。

（3）分析萬(wàn)有引力定律在科學(xué)史上的重要地位，以及其對(duì)現(xiàn)代科技發(fā)展的影響。

3.實(shí)踐活動(dòng)

（1）分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量不同質(zhì)量物體之間的引力，驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律的正確性。

（2）利用計(jì)算器計(jì)算地球和月球之間的引力，并分析引力大小與距離、質(zhì)量的關(guān)系。

（3）讓學(xué)生嘗試解決實(shí)際問(wèn)題，如計(jì)算衛(wèi)星軌道高度、地球表面重力加速度等。

4.學(xué)生小組討論

（1）討論萬(wàn)有引力定律的適用范圍，舉例說(shuō)明在哪些情況下可以使用該定律。

（2）探討萬(wàn)有引力定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用，如衛(wèi)星導(dǎo)航、天氣預(yù)報(bào)等。

（3）分析萬(wàn)有引力定律與其他物理定律的關(guān)系，如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、開(kāi)普勒定律等。

5.總結(jié)回顧

內(nèi)容：首先，回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景、數(shù)學(xué)表達(dá)式及其在科學(xué)史上的重要地位。然后，總結(jié)學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中的收獲，指出他們?cè)趯?shí)驗(yàn)、計(jì)算、解決問(wèn)題等方面的進(jìn)步。最后，提出以下問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考：

-萬(wàn)有引力定律是如何改變我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)的？

-萬(wàn)有引力定律在科技發(fā)展中的應(yīng)用有哪些？

-我們應(yīng)該如何學(xué)習(xí)物理定律，才能更好地應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題？

用時(shí)：導(dǎo)入新課（5分鐘），新課講授（15分鐘），實(shí)踐活動(dòng)（10分鐘），學(xué)生小組討論（10分鐘），總結(jié)回顧（5分鐘）。總計(jì)：35分鐘。

備注：本節(jié)課重難點(diǎn)在于理解萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及其應(yīng)用，以及將其與實(shí)際生活相聯(lián)系。通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)和小組討論，幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。知識(shí)點(diǎn)梳理1.萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景

-牛頓對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的觀察和開(kāi)普勒定律的研究

-牛頓的實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)過(guò)程

2.萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式

-引力公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-引力常數(shù)G的測(cè)定及其數(shù)值

-引力的性質(zhì)：引力是普遍存在的，大小與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與兩物體間距離的平方成反比

3.萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

-地球表面重力加速度的計(jì)算

-天體運(yùn)動(dòng)軌跡的預(yù)測(cè)（如行星軌道、衛(wèi)星軌道）

-引力勢(shì)能和動(dòng)能的關(guān)系

-引力做功與機(jī)械能守恒

4.萬(wàn)有引力定律在科學(xué)史上的重要地位

-完成了地面物理和天體物理的統(tǒng)一

-推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展，為經(jīng)典力學(xué)奠定了基礎(chǔ)

-促進(jìn)了科學(xué)方法和科學(xué)思維的進(jìn)步

5.萬(wàn)有引力定律與其他物理定律的關(guān)系

-與牛頓運(yùn)動(dòng)定律的結(jié)合，解釋了天體運(yùn)動(dòng)

-與開(kāi)普勒定律的對(duì)應(yīng)關(guān)系，揭示了天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

-與能量守恒定律的關(guān)系，解釋了天體運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換

6.萬(wàn)有引力定律的局限性

-在極端條件下（如接近黑洞或黑洞內(nèi)部），牛頓萬(wàn)有引力定律不再適用，需要相對(duì)論進(jìn)行修正

-在微觀尺度上，萬(wàn)有引力與其他基本相互作用相比非常弱，需要量子引力理論進(jìn)行描述

7.萬(wàn)有引力定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

-卡文迪許實(shí)驗(yàn)：測(cè)定萬(wàn)有引力常數(shù)G

-地面實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證地球表面重力加速度

-天文觀測(cè)：通過(guò)觀測(cè)天體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律

8.萬(wàn)有引力定律在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用

-衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：利用地球?qū)πl(wèi)星的引力進(jìn)行定位

-地球物理：研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地質(zhì)活動(dòng)

-天文觀測(cè)：解釋和預(yù)測(cè)天體運(yùn)動(dòng)

9.教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)

-重點(diǎn)：萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式、應(yīng)用實(shí)例

-難點(diǎn)：引力勢(shì)能和動(dòng)能的關(guān)系、萬(wàn)有引力定律的局限性

10.教學(xué)建議

-結(jié)合實(shí)際案例，幫助學(xué)生理解萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

-通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)，驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律的正確性

-引導(dǎo)學(xué)生思考萬(wàn)有引力定律在科學(xué)史上的意義

-強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力定律與其他物理定律的聯(lián)系和區(qū)別板書設(shè)計(jì)①萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景

-牛頓與開(kāi)普勒定律

-牛頓的實(shí)驗(yàn)與理論推導(dǎo)

②萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式

-公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-引力常數(shù)G

-引力性質(zhì)：普遍存在，反比于距離平方，正比于質(zhì)量乘積

③萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

-地球表面重力加速度

-天體運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)

-引力勢(shì)能與動(dòng)能關(guān)系

④萬(wàn)有引力定律在科學(xué)史上的地位

-地面與天體物理的統(tǒng)一

-經(jīng)典力學(xué)的奠定

-科學(xué)方法和思維的進(jìn)步

⑤萬(wàn)有引力定律與其他物理定律的關(guān)系

-與牛頓運(yùn)動(dòng)定律的結(jié)合

-與開(kāi)普勒定律的對(duì)應(yīng)

-與能量守恒定律的聯(lián)系

⑥萬(wàn)有引力定律的局限性

-極端條件下的適用性

-微觀尺度下的描述需求

⑦萬(wàn)有引力定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

-卡文迪許實(shí)驗(yàn)

-地面實(shí)驗(yàn)

-天文觀測(cè)

⑧萬(wàn)有引力定律在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用

-衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

-地球物理研究

-天文觀測(cè)解釋

⑨教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

-重點(diǎn)：引力公式應(yīng)用實(shí)例

-難點(diǎn)：引力勢(shì)能與動(dòng)能關(guān)系，定律局限性

⑩教學(xué)建議

-結(jié)合案例理解應(yīng)用

-實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)驗(yàn)證定律

-思考定律在科學(xué)史上的意義教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生在課堂上的參與度：通過(guò)提問(wèn)和回答問(wèn)題，觀察學(xué)生的積極性，記錄學(xué)生在課堂討論中的發(fā)言頻率和質(zhì)量。

-學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解程度：通過(guò)提問(wèn)學(xué)生的回答，評(píng)估他們對(duì)引力公式、引力性質(zhì)和引力定律的理解。

2.小組討論成果展示：

-學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力：檢查學(xué)生是否能夠正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)以驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律。

-學(xué)生對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的解決能力：觀察學(xué)生在討論中如何應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決實(shí)際問(wèn)題。

-學(xué)生的小組合作精神：評(píng)估學(xué)生在小組討論中的溝通和協(xié)作能力。

3.隨堂測(cè)試：

-課堂小測(cè)驗(yàn)：設(shè)計(jì)一些選擇題和簡(jiǎn)答題，測(cè)試學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解和應(yīng)用能力。

-實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)估：要求學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，評(píng)估他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中的操作技能和數(shù)據(jù)分析能力。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

-學(xué)生自我反思：鼓勵(lì)學(xué)生在課后進(jìn)行自我反思，記錄他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中的進(jìn)步和需要改進(jìn)的地方。

-學(xué)生互評(píng)：通過(guò)小組內(nèi)的互評(píng)，讓學(xué)生評(píng)價(jià)同伴的表現(xiàn)，培養(yǎng)他們的評(píng)價(jià)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-針對(duì)學(xué)生的理解程度：教師根據(jù)學(xué)生的回答和作業(yè)，提供具體的反饋，幫助他們識(shí)別和理解概念上的錯(cuò)誤。

-針對(duì)實(shí)驗(yàn)技能：對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范的學(xué)生，教師應(yīng)提供個(gè)別指導(dǎo)，確保他們掌握正確的實(shí)驗(yàn)技巧。

-針對(duì)學(xué)生的參與度：對(duì)于參與度較低的學(xué)生，教師應(yīng)通過(guò)個(gè)別交流或小測(cè)驗(yàn)鼓勵(lì)他們積極參與課堂活動(dòng)。

-針對(duì)學(xué)習(xí)策略：教師應(yīng)評(píng)估學(xué)生是否采用了有效的學(xué)習(xí)策略，如預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和總結(jié)，并給予相應(yīng)的指導(dǎo)。課后作業(yè)1.作業(yè)內(nèi)容：計(jì)算地球表面重力加速度。

-解答：已知地球質(zhì)量M≈5.97×10^24kg，地球半徑R≈6.37×10^6m，萬(wàn)有引力常數(shù)G≈6.674×10^-11N·m^2/kg^2。

-公式：g=G*M/R^2

-計(jì)算：g=(6.674×10^-11N·m^2/kg^2)*(5.97×10^24kg)/(6.37×10^6m)^2≈9.81m/s^2

-答案：地球表面重力加速度約為9.81m/s^2。

2.作業(yè)內(nèi)容：計(jì)算兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物體之間的引力。

-解答：已知m1=2kg，m2=5kg，兩物體間的距離r=0.1m。

-公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-計(jì)算：F=(6.674×10^-11N·m^2/kg^2)*(2kg*5kg)/(0.1m)^2≈6.674×10^-8N

-答案：兩個(gè)物體之間的引力約為6.674×10^-8N。

3.作業(yè)內(nèi)容：一個(gè)物體在地球表面以速度v0沿水平方向拋出，求物體落地時(shí)的速度v。

-解答：已知v0=20m/s，地球表面重力加速度g=9.81m/s^2。

-公式：v=sqrt(v0^2+2*g*h)，其中h為物體下落的高度

-計(jì)算：假設(shè)物體從地面拋出，h=0，則v=sqrt(20^2+2*9.81*0)=20m/s

-答案：物體落地時(shí)的速度為20m/s。

4.作業(yè)內(nèi)容：一個(gè)衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，已知衛(wèi)星軌道半徑r和地球質(zhì)量M，求衛(wèi)星的線速度v。

-解答：已知r=3.6×10^7m，M=5.97×10^24kg。

-公式：v=sqrt(G*M/r)

-計(jì)算：v=sqrt((6.674×10^-11N·m^2/kg^2)*(5.97×10^24kg)/(3.6×10^7m))≈7.9km/s

-答案：衛(wèi)星的線速度約為7.9km/s。

5.作業(yè)內(nèi)容：一個(gè)物體從地球表面以初速度v0豎直向上拋出，求物體達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)的速度v。

-解答：已知v0=10m/s，地球表面重力加速度g=9.81m/s^2。

-公式：v=v0-g*t，其中t為物體上升的時(shí)間

-計(jì)算：物體上升到最高點(diǎn)時(shí)，速度v=0，則t=v0/g=10m/s/9.81m/s^2≈1.02s

-答案：物體達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)的速度為0。教學(xué)反思與總結(jié)今天的課，總體來(lái)說(shuō)還是不錯(cuò)的。我嘗試了幾個(gè)新的教學(xué)方法，感覺(jué)挺有成效的。首先，我在導(dǎo)入環(huán)節(jié)用了那段宇宙航行的視頻，孩子們的興趣一下子就被挑起來(lái)了。他們對(duì)于宇宙的奧秘總是充滿好奇，這讓我意識(shí)到，激發(fā)學(xué)生的興趣是教學(xué)成功的第一步。

在講授新課的時(shí)候，我特別強(qiáng)調(diào)了萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式和其物理意義。我發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們對(duì)于公式的理解和應(yīng)用是本節(jié)課的一個(gè)難點(diǎn)。于是，我通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)幫助他們理解，比如地球表面重力加速度的計(jì)算，還有衛(wèi)星軌道高度的計(jì)算。通過(guò)這些例子，我看到他們的眼神開(kāi)始有了變化，從迷茫到逐漸明亮，我覺(jué)得這個(gè)方法是有效的。

實(shí)踐活動(dòng)部分，我讓他們分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這個(gè)環(huán)節(jié)孩子們都很活躍。他們通過(guò)自己的努力，測(cè)量出物體間的引力，這不僅能驗(yàn)證定律，還能提高他們的動(dòng)手能力。不過(guò)，我也注意到，有些組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，比如數(shù)據(jù)記錄不準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范等。這說(shuō)明，在今后的教學(xué)中，我需要更加細(xì)致地指導(dǎo)他們，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

小組討論的時(shí)候，我看到了學(xué)生們的思維碰撞。他們不僅討論了萬(wàn)有引力定律的適用范圍，還探討了它在生活