高中物理-萬有引力定律教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

PAGE1PAGE教學(xué)設(shè)計“萬有引力定律”是高一物理曲線運動動力學(xué)部分“萬有引力與航天”一章中的重要內(nèi)容，而新課程理念下實驗教科書安排，先認識太陽與行星間引力規(guī)律，再學(xué)習(xí)萬有引力定律是有其道理的，這既符合歷史事實，更主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的探究思維能力和邏輯分析能力。在設(shè)計本節(jié)教案時，充分考慮這一新要求設(shè)計了如下的教學(xué)程序： 首先，通過視頻讓學(xué)生了解牛頓的在天文物理中的貢獻及發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，論證萬有引力的存在過程：從太陽與行星間引力的作用出發(fā)，根據(jù)類比事實將“平方反比關(guān)系”的作用力進行猜想和假設(shè)，檢驗和推廣，引導(dǎo)學(xué)生認識科學(xué)研究活動中根據(jù)事實和分析推理進行猜想、假設(shè)和驗證的重要性，在科學(xué)方法上它是本節(jié)課的重點，也是難點。 然后，結(jié)合“月—底檢驗”培養(yǎng)學(xué)生“提出問題→猜想與假設(shè)→理論分析→實驗觀測→驗證結(jié)論”的探究思維意識和能力。讓學(xué)生體會論證過程。 其次，我們按學(xué)習(xí)物理規(guī)律的常規(guī)方法學(xué)習(xí)了萬有引力定律，對其理解以及其內(nèi)容和表達公式是本節(jié)課的重點；對萬有引力及其規(guī)律、物體間距離的理解是本節(jié)課的難點。 最后，通實驗視頻了解引力常量的測量，認識引力常量的測量與發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的時間差，引導(dǎo)學(xué)生認識普通常見物體間的萬有引力太小而不易測量是造成100多年時間差的主要原因；認識學(xué)習(xí)中互相協(xié)作、互相借鑒的重要意義，培養(yǎng)其團隊精神。學(xué)情分析經(jīng)上節(jié)內(nèi)容中，學(xué)生用所學(xué)的“圓周運動”、“開普勒行星運動定律”和“牛頓運動定律”知識，經(jīng)歷了一系列科學(xué)探究過程，得出了太陽與行星間的引力特點，學(xué)生對天體運動的研究產(chǎn)生了極大的興趣和求知欲。本節(jié)課教師再引導(dǎo)學(xué)生從太陽與行星間引力的規(guī)律出發(fā)，通過視頻引導(dǎo)學(xué)生牛頓是如何發(fā)現(xiàn)萬有引力定律及論證過程，根據(jù)類比事實將“平方反比關(guān)系”的作用力進行猜想，假設(shè)和推廣，從太陽對行星的引力到地球?qū)υ虑虻囊Γ俚饺我馕矬w間的吸引力都滿足“平方反比的關(guān)系”。通過視頻理解萬有引力的發(fā)現(xiàn)過程，學(xué)生會帶著好奇和探究意識以及必要的檢驗論證，一路探究下去，最終得出萬有引力定律。使學(xué)生在理解掌握萬有引力定律的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了探究思維能力和良好的思維品質(zhì)，為學(xué)生終身發(fā)展打下基礎(chǔ)。效果分析借助影片展示將要學(xué)習(xí)的知識，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，讓他們在感慨和刺激中學(xué)習(xí)。本章內(nèi)容“注重科學(xué)探究，提倡教學(xué)方式多樣化”，即以物理知識和技能為載體，改革以書本為主、實驗為輔的傳統(tǒng)教學(xué)模式，將現(xiàn)代信息技術(shù)、多媒體技術(shù)應(yīng)用于物理教學(xué)中。播放牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的歷史過程視頻，讓學(xué)生領(lǐng)略科學(xué)的神奇，并由此產(chǎn)生問題，帶著問題去學(xué)習(xí)。通過以上一件小事，我反思我在教學(xué)中存在的很多問題。首先，落實不到位。本來應(yīng)該當(dāng)時落實沒能及時落實。再有就是教學(xué)過于死板，平時讓學(xué)生參與的機會較少，總是滿足于自己一言堂。不給學(xué)生機會出錯，而學(xué)生從自己的錯誤中得到的認識會更加深刻?？ㄎ牡显S扭稱實驗視頻，讓學(xué)生掌握科學(xué)理論需要事實來驗證。因此，在今后的教學(xué)中，只有不斷的充實自己提高自己，不斷的向周圍的人學(xué)習(xí)和請教，為早日成為一名合格的教師而努力。教材分析萬有引力定律是本章的核心，從內(nèi)容性質(zhì)與地位上看，本節(jié)內(nèi)容是對上一節(jié)“太陽與行星間的引力”的進一步外推，即：從天體運動推廣到地面上任何物體的運動；又是下一節(jié)掌握萬有引力理論在天文學(xué)上應(yīng)用的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。本節(jié)重點內(nèi)容是領(lǐng)會牛頓分析自然現(xiàn)象得出萬有引力定律的思想過程，引導(dǎo)學(xué)生理解萬有引力定律的推導(dǎo)思路和過程，掌握萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式，知道萬有引力定律得出的意義，知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律。本節(jié)難點是物體間距離的理解。另外本節(jié)內(nèi)容還注重是對學(xué)生“科學(xué)方法”教育和“情感態(tài)度與價值觀”的教育：使學(xué)生認識科學(xué)研究過程中根據(jù)事實和分析推理進行猜想、假設(shè)和檢驗的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力、概括能力和歸納總結(jié)能力。本節(jié)結(jié)合“月—地檢驗”，經(jīng)歷思維程序“提出問題→猜想與假設(shè)→理論分析→實驗觀測→驗證結(jié)論”培養(yǎng)學(xué)生探究思維能力；使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家們堅持不懈、勇往直前和一絲不茍的工作精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和善于探索的思維品質(zhì)。測評練習(xí)1．牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思維過程是下列的 ()．A．理想實驗——理論推導(dǎo)——實驗檢驗B．假想——理論推導(dǎo)——實驗檢驗C．假想——理論推導(dǎo)——規(guī)律形成D．實驗事實——假想——理論推導(dǎo)2．關(guān)于引力常量，下列說法正確的是()． A．引力常量是兩個質(zhì)量為1kg的質(zhì)點相距1m時的相互吸引力B．牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，給出了引力常量的值C．引力常量的測定，證明了萬有引力的存在D．引力常量的測定，使人們可以測出天體的質(zhì)量3．兩位質(zhì)量各為50kg的人相距1m時，他們之間的萬有引力的數(shù)量級約為()．A．10－7N B．107NC．10－11N D．1011N4．地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，一飛行器位于地球與月球之間，當(dāng)?shù)厍驅(qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊Υ笮∠嗟葧r，飛行器距月球球心的距離與月球球心距地球球心之間的距離之比為()A．1∶9B．9∶1C．1∶10D．10∶15．設(shè)想把物體放到地球中心，則此物體與地球間的萬有引力為（）A零B無窮大C某一有限值D無法確定6．假設(shè)地球自轉(zhuǎn)速度達到使赤道上的物體能“飄”起來(完全失重)．試估算一下，此時地球上的一天等于多少小時？(地球半徑取6.4×106m，g取10m/s2)考點補償練習(xí)：萬有引力和重力的區(qū)別和聯(lián)系萬有引力對物體的作用效果可以等效為兩個力的作用，一個是重力mg，另一個是物體隨地球自轉(zhuǎn)需要的向心力F向，可知：地面上的物體的重力隨緯度的增大而增大，故重力加速度g從赤道到兩極逐漸增加。在兩極：重力等于萬有引力，重力加速度最大。在赤道：F萬=F向+mg由于地球的自轉(zhuǎn)角速度很小，地球自轉(zhuǎn)帶來的影響很小，一般情況下認為：GMm/r2=mg，距地面越高，物體的重力加速度越小，距地面高度為h處的重力加速度為g’=（r/(r+h)）2g,其中r為地球半徑，g為地球表面重力加速度。自測題：1．假如地球自轉(zhuǎn)速度增大，關(guān)于物體的重力，下列說法中正確的是 ()． A．放在赤道地面上物體的萬有引力不變B．放在兩極地面上物體的重力不變 C．放在赤道地面上物體的重力減小D．放在兩極地面上物體的重力增大2．萬有引力定律首次揭示了自然界中物體間一種基本相互作用的規(guī)律，以下說法正確()．A．物體的重力不是地球?qū)ξ矬w的萬有引力引起的B．人造地球衛(wèi)星離地球越遠，受到地球的萬有引力越大C．人造地球衛(wèi)星繞地球運動的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供D．宇宙飛船內(nèi)的宇航員處于失重狀態(tài)是由于沒有受到萬有引力的作用3．在離地面高度等于地球半徑的高度處，重力加速度的大小是地球表面的重力加速度的()A．2倍B．1倍C.eq\f(1,2)倍D.eq\f(1,4)倍4．1990年5月，紫金山天文臺將他們發(fā)現(xiàn)的第2752號小行星命名為吳健雄星，該小行星的半徑為16km.若將此小行星和地球均看成質(zhì)量分布均勻的球體，小行星密度與地球相同．已知地球半徑R＝6400km，地球表面重力加速度為g.這個小行星表面的重力加速度為()A．400gB.eq\f(1,400)gC．20gD.eq\f(1,20)g課后反思物理學(xué)科的教學(xué)，講究的是科學(xué)性、嚴(yán)謹性、條理性。因此，有些表面上看起來相近的事物，其本質(zhì)卻是大相徑庭。而在日常的教學(xué)中有些規(guī)律我們自認為給學(xué)生以講的原理明確，條理清淅。但在學(xué)生理解時卻總是表現(xiàn)的似是而非，模棱兩可，這時就要求老師給他們指出一條迷霧中的光明之路。在第五章《萬有引力》的教學(xué)過程中，我就遇到了這樣的一個問題。下面就是我對此的一點反思。在第五章學(xué)習(xí)了萬有引力定律后，教材研究了天體的運動，衛(wèi)星的運動。對于這些運動，都近似認為是勻速圓周運動，而由于地球本身也在自轉(zhuǎn)，地球上的物體也隨地球一起字轉(zhuǎn)，也同樣在做勻速圓周運動。研究勻速圓周運動，著眼點一般是向心力由誰提供，由向心力產(chǎn)生的向心加速度如何隨物體的位置的改變而改變的規(guī)律等方面。在此，由于情況類型較多，有多有相似之處，所以學(xué)生分析起來往往感到困難，容易混淆，也容易出錯。課標(biāo)分析（1）猜想I：“天上”的力與“人間”的力可能出于同一本源？通過上節(jié)的分析，對于行星的運動規(guī)律可以解釋了。但是，牛頓接著設(shè)想：太陽與行星間的引力使得行星不能飛離太陽；而地面上的物體，如：蘋果被拋出后總要落回地面，是什么力使得蘋果不離開地球呢？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，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時，如在高山上似乎重力沒有明顯的減弱？還不夠遠嗎？這樣的高度比起天體之間的距離來，真的不算遠！再往遠處設(shè)想，如果物體延伸到月球那么遠，物體是否也會向月球那樣圍繞地球運動？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？建議在教學(xué)中，通過啟發(fā)式的設(shè)問，使牛頓的想法能夠激發(fā)學(xué)生的興趣與想像力，引發(fā)學(xué)生提出更多的問題。（2）月－地檢驗：這個大膽的想法要由事實檢驗。假定設(shè)想成立，月球與蘋果的地位相當(dāng)，則地球與月球（或蘋果）之間的引力大小應(yīng)該同樣遵從“平方反比”律，月球受到地球的引力就應(yīng)該比蘋果受到的引力小得多，已知月球軌道半徑約為地球半徑的60倍，即：月球受到地球的引力應(yīng)是蘋果受到引力的1/602，根據(jù)牛頓第二定律，月球軌道處的向心加速度就應(yīng)該是地面附近自由落體加速度的1/602，牛頓時代，重力加速度g、月－地距離、月球公轉(zhuǎn)周期都已能較精確地測定，可以讓學(xué)生做以下計算：已知：r月地=3．8×108m,T月=27．3天，g=9．8m/s2，求：a月/g=?解：用數(shù)據(jù)說明上述設(shè)想的正確性，牛頓的大膽設(shè)想經(jīng)受了事實的檢驗。至此，平方反比律已經(jīng)擴展到太陽與行星間、地球與月球間、地球與地面物體間。（3）猜想II：萬有引力定律牛頓作了更大膽地設(shè)想，任意兩個物體之間都存在這樣的力？很可能，因為一般物體的質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺察，于是上述結(jié)論被推廣到宇宙中的一切物體之間。今天，我們談及萬有引力定律，似乎早已是老生常談，但是牛頓當(dāng)時的魄力、膽識和驚人的想像力實在讓我們佩服！這最后一步假設(shè)，雖然無法得到直接驗證，但是我們沒有反駁它的理由，而且以后的無數(shù)事實都支持了這一點，我們在教學(xué)中很重視演繹推理，而往往忽視這種大膽的猜想、直覺、洞察力，這也是我們在實現(xiàn)情感、態(tài)度、價值觀的教學(xué)目標(biāo)時，應(yīng)該很好挖掘和利用的地方，物理學(xué)的許多重大理論的發(fā)現(xiàn)，不是簡單的實驗