萬(wàn)有引力與航天教材分析及教法建議

關(guān)于萬(wàn)有引力與航天教材分析及教法建議第1頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

第七章萬(wàn)有引力與航天

1行星的運(yùn)動(dòng)

2太陽(yáng)與行星間的引力

3萬(wàn)有引力定律

4萬(wàn)有引力理論的成就

5宇宙航行

6經(jīng)典力學(xué)的局限性第2頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一.課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容1.通過(guò)有關(guān)事實(shí)了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程.知道萬(wàn)有引力定律.認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義,體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用2.會(huì)計(jì)算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度.知道第二宇宙速度和第三宇宙速度3.初步了解經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀,知道相對(duì)論對(duì)人類認(rèn)識(shí)世界的影響4.初步了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象,知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn),體會(huì)量子論的建立深化了人類對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)5.通過(guò)實(shí)例,了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就,體會(huì)經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立的價(jià)值與意義,認(rèn)識(shí)經(jīng)典力學(xué)的使用范圍和局限性6.體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)人們認(rèn)識(shí)自然的重要作用.舉例說(shuō)明物理學(xué)的進(jìn)展對(duì)于自然科學(xué)的促進(jìn)作用.第3頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二.教材意圖分析1.本章教材是應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的研究。牛頓運(yùn)用其運(yùn)動(dòng)定律研究天體運(yùn)動(dòng)并結(jié)合開普勒定律建立了萬(wàn)有引力定律。2.本章通過(guò)介紹人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)過(guò)程和牛頓建立萬(wàn)有引力定律的過(guò)程是對(duì)學(xué)生進(jìn)行“過(guò)程與方法”“情感態(tài)度與價(jià)值觀”教育的好教材。3.充分展現(xiàn)萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的科學(xué)過(guò)程，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力4.增進(jìn)科學(xué)與生活、社會(huì)的聯(lián)系。第4頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二5.注重科學(xué)文化、科學(xué)精神、人文精神的熏陶●領(lǐng)略前輩科學(xué)家不屈不饒的探索精神和一絲不茍的科學(xué)態(tài)度●開闊學(xué)生的視野，激勵(lì)對(duì)未知的探索（黑洞）●認(rèn)識(shí)科學(xué)總是在探索更廣泛適用的理論中發(fā)展●體會(huì)名人名言的哲理開普勒、牛頓、愛(ài)因斯坦、霍金，馬克·吐溫、蕭伯納、梁?jiǎn)⒊?.正確評(píng)價(jià)經(jīng)典力學(xué)，能夠讓學(xué)生知道科學(xué)成就總是不斷發(fā)展的，一個(gè)新的科學(xué)理論的建立并不意味著原有科學(xué)理論的推翻，而是原有科學(xué)理論在一定條件下成為新理論的一部分第5頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、教科書關(guān)于發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的線索和思路開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律為萬(wàn)有引力規(guī)律的發(fā)現(xiàn)做出了什么貢獻(xiàn)？根據(jù)普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)公式，可以推導(dǎo)出：太陽(yáng)對(duì)行星的引力。（m為行星質(zhì)量、r為行星運(yùn)動(dòng)半徑）那么，行星對(duì)太陽(yáng)的引力有什么規(guī)律？根據(jù)牛頓第三定律可以分析出：。（M為太陽(yáng)質(zhì)量）太陽(yáng)與行星間的相互引力有什么規(guī)律？

由于以上F和的大小是相等的，所以：星體間相互引力規(guī)律適用于地球上的物體嗎？

牛頓進(jìn)行了月－地檢驗(yàn)：說(shuō)明天上和地下的物體都遵從以下相同的規(guī)律：，這就是萬(wàn)有引力定律。公式中的G為引力常量。引力常量G的值等于多少？卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室測(cè)出了G的值，這使得萬(wàn)有引力的定量計(jì)算成為可能，我們能據(jù)此計(jì)算出星體質(zhì)量第6頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二高考要求萬(wàn)有引力定律：二級(jí)要求環(huán)繞速度：二級(jí)要求第二宇宙速度和第三宇宙速度：一級(jí)要求經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀：一級(jí)要求一般出選擇題：例如2011年全國(guó)卷19.衛(wèi)星電話信號(hào)需要通地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星電話通話，則從你發(fā)出信號(hào)至對(duì)方接收到信號(hào)所需最短時(shí)間最接近于（可能用到的數(shù)據(jù)：月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為3.8×105m/s）A.0.1sB..25sC.0.5sD.1s第7頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三.課時(shí)分配建議(共11課時(shí)共計(jì)四周)1.行星的運(yùn)動(dòng)1課時(shí)2太陽(yáng)與行星間的引力1+1課時(shí)3萬(wàn)有引力定律4萬(wàn)有引力理論的成就2+1課時(shí)5宇宙航行2+1課時(shí)6經(jīng)典力學(xué)的局限性1課時(shí)復(fù)習(xí)評(píng)估1課時(shí)第8頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、教材分析與教法建議

第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)

這一節(jié)是起始教材對(duì)全章起引領(lǐng)性的作用。為萬(wàn)有引力定律的學(xué)習(xí)起鋪墊性的作用。本節(jié)結(jié)論性的知識(shí)較少，但包含著的科學(xué)史料十分豐富。

教材是從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度描述天體運(yùn)動(dòng)的。第9頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二教學(xué)設(shè)計(jì)以問(wèn)題探究與史料講解相結(jié)合的方式組織課堂教學(xué)。探究地心說(shuō)與日心說(shuō)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)探究開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律建立的過(guò)程。探究橢圓軌道特征探究開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的物理意義第10頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)太陽(yáng)與行星間的引力本節(jié)屬于科學(xué)過(guò)程教育的素材；是探究性比較強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容；教材是從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)研究的；知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)是一種演繹推理的結(jié)構(gòu)。第三節(jié)萬(wàn)有引力定律這節(jié)是對(duì)第二節(jié)教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步外推，是第四節(jié)教材學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是本章的重點(diǎn)知識(shí)；內(nèi)容的教學(xué)采用猜想、假設(shè)與驗(yàn)證相結(jié)合,將演繹推理與歸納相結(jié)合;使學(xué)生體會(huì)到物理理論必須接受實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。處理方法：這兩節(jié)內(nèi)容結(jié)合起來(lái)是一個(gè)比較完整的探究過(guò)程，從問(wèn)題的提出、猜想與假設(shè)、演繹與推理、結(jié)論得出、檢驗(yàn)論證等，是很好的探究性學(xué)習(xí)過(guò)程，所以我們打算在這里合起來(lái)上一節(jié)課，這樣有利于學(xué)生形成完整的探究過(guò)程，第11頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2、探究設(shè)計(jì)(是本章的重要內(nèi)容

)問(wèn)題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)？猜想與假設(shè)：太陽(yáng)對(duì)行星的引力F應(yīng)該與行星到太陽(yáng)的距離r有關(guān)。簡(jiǎn)化模型：行星軌道按照“圓”來(lái)處理。演繹與推理：根據(jù)牛頓第二定律和開普勒定律進(jìn)行計(jì)算。結(jié)論的得出：引力大小跟行星到太陽(yáng)距離的二次方成反比……合理外推：（猜想）地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的力、太陽(yáng)對(duì)行星的力可能出于同一本源萬(wàn)有引力的檢驗(yàn)：月-地檢驗(yàn)得出結(jié)論：萬(wàn)有引力定律的得出萬(wàn)有引力定律最早證據(jù)（卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)）第12頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第4節(jié)萬(wàn)有引力理論的成就本節(jié)是屬于應(yīng)用性知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容；使萬(wàn)有引力定律在應(yīng)用中得到進(jìn)一步檢驗(yàn)；通過(guò)教學(xué)使學(xué)生演繹思維能力得到進(jìn)一步訓(xùn)練；教材的立意是使學(xué)生感受用物理理論探索未知世界的科學(xué)魅力，激發(fā)探究未知世界興趣。

第13頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2、教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室稱量地球的質(zhì)量計(jì)算天體的質(zhì)量預(yù)見(jiàn)并發(fā)現(xiàn)未知行星補(bǔ)充：冥王星為何出局設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題是分析萬(wàn)有引力提供向心力。．第14頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)宇宙航行介紹萬(wàn)有引力的實(shí)踐性成就，萬(wàn)有引力理論使人類實(shí)現(xiàn)“飛天”夢(mèng)想；本節(jié)是航天部分的重要知識(shí)；三個(gè)宇宙速度重點(diǎn)理解第一宇宙速度；通過(guò)我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展介紹激發(fā)學(xué)生科學(xué)獻(xiàn)身精神；同時(shí)又拓展了學(xué)生科普知識(shí)。

第15頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2、教學(xué)設(shè)計(jì)（1）宇宙速度：引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度物理意義，區(qū)別環(huán)繞速度與發(fā)射速度；（2）在“夢(mèng)想成真”

欄目里，簡(jiǎn)述人類航天事業(yè)的發(fā)展史；（3）在“科學(xué)漫步”欄目里，介紹黑洞概念；（4）在“STS”欄目里，著重于展示航天事業(yè)與人類生活的關(guān)系。（5）各種航天器的介紹，補(bǔ)充有關(guān)“地球同步衛(wèi)星”的定量計(jì)算和分析．了解太陽(yáng)同步極地軌道氣象衛(wèi)星等。

第16頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性本節(jié)是全章的終結(jié)性教材，屬于介紹性質(zhì)的教材；目的使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)物理學(xué)理論的發(fā)展與適用范圍；引領(lǐng)學(xué)生思考科學(xué)的價(jià)值觀;教材的立意是使學(xué)生了解近代物理知識(shí)第17頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2、教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的思路按照物理學(xué)理論在三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行。（1）從低速到高速的討論中，介紹愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論知識(shí)；（2）在“科學(xué)漫步”欄目里，介紹時(shí)間、空間都與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)；（3）在宏觀與微觀的介紹中，使學(xué)生知道量子力學(xué)能夠正確地描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律；（