2024-2025學年新教材高中物理 第七章 萬有引力與宇宙航行 3 萬有引力理論的成就教學實錄 新人教版必修2

2024-2025學年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行3萬有引力理論的成就教學實錄新人教版必修2學校授課教師課時授課班級授課地點教具教材分析2024-2025學年新教材高中物理第七章“萬有引力與宇宙航行”第三課“萬有引力理論的成就”主要講述了牛頓萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程及其在科學史上的重要地位。本節(jié)課內(nèi)容與課本緊密相連，旨在讓學生了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景、數(shù)學表達式以及其應(yīng)用，培養(yǎng)學生的科學探究能力和對物理學發(fā)展的認識。核心素養(yǎng)目標學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學生在學習本課前，已具備一定的物理基礎(chǔ)知識，包括牛頓運動定律、圓周運動、向心力等概念。此外，學生可能對開普勒定律有一定的了解，但具體到萬有引力定律及其應(yīng)用可能還不夠深入。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

學生對物理學科普遍持有興趣，尤其是對于宇宙和天體運動等現(xiàn)象。學生在理解力與運動關(guān)系方面具有較強的能力，但在處理涉及復(fù)雜公式和數(shù)學運算的物理問題時，可能存在一定的困難。學生的學習風格各異，有的學生偏好通過實驗觀察來理解物理現(xiàn)象，有的則更傾向于通過邏輯推理和公式推導(dǎo)來掌握知識。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學生在學習萬有引力定律時，可能會遇到以下困難和挑戰(zhàn)：一是對牛頓萬有引力定律公式的理解，特別是如何應(yīng)用公式解決實際問題；二是將萬有引力定律與日常生活中的現(xiàn)象聯(lián)系起來，理解其普遍性；三是理解定律的發(fā)現(xiàn)過程及其對科學發(fā)展的推動作用，培養(yǎng)學生的科學史觀。教學資源-硬件資源：教學黑板、粉筆、直尺、圓規(guī)、計算器、電腦、投影儀、實物模型（如地球、月球模型）。

-課程平臺：學校內(nèi)部教學網(wǎng)絡(luò)平臺、在線教育平臺。

-信息化資源：萬有引力定律相關(guān)的教學視頻、科普文章、歷史圖片、互動軟件。

-教學手段：多媒體教學、案例分析、小組討論、實驗演示、科學史介紹。教學流程1.導(dǎo)入新課

詳細內(nèi)容：首先，通過播放一段關(guān)于宇宙航行的科普視頻，激發(fā)學生的興趣。然后，提出問題：“宇宙中天體是如何相互作用的？”引導(dǎo)學生回顧已學知識，如牛頓運動定律和開普勒定律。最后，引入本節(jié)課的主題：“萬有引力定律”。

2.新課講授

（1）介紹萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景和歷史，通過講述牛頓的故事，讓學生了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。

（2）講解萬有引力定律的數(shù)學表達式，包括公式推導(dǎo)和物理意義，通過實際例子讓學生理解公式的應(yīng)用。

（3）分析萬有引力定律在科學史上的重要地位，以及其對現(xiàn)代科技發(fā)展的影響。

3.實踐活動

（1）分組進行實驗，通過測量不同質(zhì)量物體之間的引力，驗證萬有引力定律的正確性。

（2）利用計算器計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）讓學生嘗試解決實際問題，如計算衛(wèi)星軌道高度、地球表面重力加速度等。

4.學生小組討論

（1）討論萬有引力定律的適用范圍，舉例說明在哪些情況下可以使用該定律。

（2）探討萬有引力定律在實際生活中的應(yīng)用，如衛(wèi)星導(dǎo)航、天氣預(yù)報等。

（3）分析萬有引力定律與其他物理定律的關(guān)系，如牛頓運動定律、開普勒定律等。

5.總結(jié)回顧

內(nèi)容：首先，回顧本節(jié)課所學內(nèi)容，強調(diào)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景、數(shù)學表達式及其在科學史上的重要地位。然后，總結(jié)學生在實踐活動中的收獲，指出他們在實驗、計算、解決問題等方面的進步。最后，提出以下問題，引導(dǎo)學生思考：

-萬有引力定律是如何改變我們對宇宙的認識的？

-萬有引力定律在科技發(fā)展中的應(yīng)用有哪些？

-我們應(yīng)該如何學習物理定律，才能更好地應(yīng)用于實際問題？

用時：導(dǎo)入新課（5分鐘），新課講授（15分鐘），實踐活動（10分鐘），學生小組討論（10分鐘），總結(jié)回顧（5分鐘）。總計：35分鐘。

備注：本節(jié)課重難點在于理解萬有引力定律的數(shù)學表達式及其應(yīng)用，以及將其與實際生活相聯(lián)系。通過實踐活動和小組討論，幫助學生加深對知識的理解和應(yīng)用能力。知識點梳理1.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景

-牛頓對天體運動的觀察和開普勒定律的研究

-牛頓的實驗和理論推導(dǎo)過程

2.萬有引力定律的數(shù)學表達式

-引力公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-引力常數(shù)G的測定及其數(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

3.萬有引力定律的應(yīng)用

-地球表面重力加速度的計算

-天體運動軌跡的預(yù)測（如行星軌道、衛(wèi)星軌道）

-引力勢能和動能的關(guān)系

-引力做功與機械能守恒

4.萬有引力定律在科學史上的重要地位

-完成了地面物理和天體物理的統(tǒng)一

-推動了物理學的發(fā)展，為經(jīng)典力學奠定了基礎(chǔ)

-促進了科學方法和科學思維的進步

5.萬有引力定律與其他物理定律的關(guān)系

-與牛頓運動定律的結(jié)合，解釋了天體運動

-與開普勒定律的對應(yīng)關(guān)系，揭示了天體運動的規(guī)律

-與能量守恒定律的關(guān)系，解釋了天體運動的能量轉(zhuǎn)換

6.萬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），牛頓萬有引力定律不再適用，需要相對論進行修正

-在微觀尺度上，萬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行描述

7.萬有引力定律的實驗驗證

-卡文迪許實驗：測定萬有引力常數(shù)G

-地面實驗：驗證地球表面重力加速度

-天文觀測：通過觀測天體運動驗證萬有引力定律

8.萬有引力定律在現(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)星的引力進行定位

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

-天文觀測：解釋和預(yù)測天體運動

9.教學中的重點和難點

-重點：萬有引力定律的數(shù)學表達式、應(yīng)用實例

-難點：引力勢能和動能的關(guān)系、萬有引力定律的局限性

10.教學建議

-結(jié)合實際案例，幫助學生理解萬有引力定律的應(yīng)用

-通過實驗和觀測，驗證萬有引力定律的正確性

-引導(dǎo)學生思考萬有引力定律在科學史上的意義

-強調(diào)萬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①萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)背景

-牛頓與開普勒定律

-牛頓的實驗與理論推導(dǎo)

②萬有引力定律的數(shù)學表達式

-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

③萬有引力定律的應(yīng)用

-地球表面重力加速度

-天體運動軌跡預(yù)測

-引力勢能與動能關(guān)系

④萬有引力定律在科學史上的地位

-地面與天體物理的統(tǒng)一

-經(jīng)典力學的奠定

-科學方法和思維的進步

⑤萬有引力定律與其他物理定律的關(guān)系

-與牛頓運動定律的結(jié)合

-與開普勒定律的對應(yīng)

-與能量守恒定律的聯(lián)系

⑥萬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

⑦萬有引力定律的實驗驗證

-卡文迪許實驗

-地面實驗

-天文觀測

⑧萬有引力定律在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用

-衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

-地球物理研究

-天文觀測解釋

⑨教學重點與難點

-重點：引力公式應(yīng)用實例

-難點：引力勢能與動能關(guān)系，定律局限性

⑩教學建議

-結(jié)合案例理解應(yīng)用

-實驗與觀測驗證定律

-思考定律在科學史上的意義教學評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

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

-學生對萬有引力定律的理解程度：通過提問學生的回答，評估他們對引力公式、引力性質(zhì)和引力定律的理解。

2.小組討論成果展示：

-學生對實驗數(shù)據(jù)的分析能力：檢查學生是否能夠正確記錄實驗數(shù)據(jù)，并分析數(shù)據(jù)以驗證萬有引力定律。

-學生對復(fù)雜問題的解決能力：觀察學生在討論中如何應(yīng)用萬有引力定律解決實際問題。

-學生的小組合作精神：評估學生在小組討論中的溝通和協(xié)作能力。

3.隨堂測試：

-課堂小測驗：設(shè)計一些選擇題和簡答題，測試學生對萬有引力定律的理解和應(yīng)用能力。

-實驗報告評估：要求學生提交實驗報告，評估他們在實驗中的操作技能和數(shù)據(jù)分析能力。

4.學生自評與互評：

-學生自我反思：鼓勵學生在課后進行自我反思，記錄他們在學習過程中的進步和需要改進的地方。

-學生互評：通過小組內(nèi)的互評，讓學生評價同伴的表現(xiàn)，培養(yǎng)他們的評價能力和團隊合作精神。

5.教師評價與反饋：

-針對學生的理解程度：教師根據(jù)學生的回答和作業(yè)，提供具體的反饋，幫助他們識別和理解概念上的錯誤。

-針對實驗技能：對于實驗操作不規(guī)范的學生，教師應(yīng)提供個別指導(dǎo)，確保他們掌握正確的實驗技巧。

-針對學生的參與度：對于參與度較低的學生，教師應(yīng)通過個別交流或小測驗鼓勵他們積極參與課堂活動。

-針對學習策略：教師應(yīng)評估學生是否采用了有效的學習策略，如預(yù)習、復(fù)習和總結(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，萬有引力常數(shù)G≈6.674×10^-11N·m^2/kg^2。

-公式：g=G*M/R^2

-計算：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：計算兩個質(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

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

-答案：兩個物體之間的引力約為6.674×10^-8N。

3.作業(yè)內(nèi)容：一個物體在地球表面以速度v0沿水平方向拋出，求物體落地時的速度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：物體落地時的速度為20m/s。

4.作業(yè)內(nèi)容：一個衛(wèi)星繞地球做圓周運動，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：一個物體從地球表面以初速度v0豎直向上拋出，求物體達到最高點時的速度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為物體上升的時間

-計算：物體上升到最高點時，速度v=0，則t=v0/g=10m/s/9.81m/s^2≈1.02s

-答案：物體達到最高點時的速度為0。教學反思與總結(jié)今天的課，總體來說還是不錯的。我嘗試了幾個新的教學方法，感覺挺有成效的。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了。他們對于宇宙的奧秘總是充滿好奇，這讓我意識到，激發(fā)學生的興趣是教學成功的第一步。

在講授新課的時候，我特別強調(diào)了萬有引力定律的數(shù)學表達式和其物理意義。我發(fā)現(xiàn)，學生們對于公式的理解和應(yīng)用是本節(jié)課的一個難點。于是，我通過幾個簡單的例子來幫助他們理解，比如地球表面重力加速度的計算，還有衛(wèi)星軌道高度的計算。通過這些例子，我看到他們的眼神開始有了變化，從迷茫到逐漸明亮，我覺得這個方法是有效的。

實踐活動部分，我讓他們分組進行實驗，這個環(huán)節(jié)孩子們都很活躍。他們通過自己的努力，測量出物體間的引力，這不僅能驗證定律，還能提高他們的動手能力。不過，我也注意到，有些組在實驗過程中遇到了一些問題，比如數(shù)據(jù)記錄不準確、實驗操作不規(guī)范等。這說明，在今后的教學中，我需要更加細致地指導(dǎo)他們，確保實驗的準確性。

小組討論的時候，我看到了學生們的思維碰撞。他們不僅討論了萬有引力定律的適用范圍，還探討了它在生活