2024-2025學(xué)年高中物理 第六章 萬有引力與航天 3 萬有引力定律（3）教案 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第六章萬有引力與航天3萬有引力定律（3）教案新人教版必修2主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來自2024-2025學(xué)年高中物理第六章《萬有引力與航天》第三節(jié)《萬有引力定律（3）》。本節(jié)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分：

1.萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及意義；

2.引力常量的測(cè)定方法及物理意義；

3.利用萬有引力定律解決實(shí)際問題，如天體運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等。

教學(xué)重點(diǎn)為萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及意義，引力常量的測(cè)定方法及物理意義。教學(xué)難點(diǎn)為利用萬有引力定律解決實(shí)際問題。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度三個(gè)方面的核心素養(yǎng)。通過學(xué)習(xí)萬有引力定律，使學(xué)生掌握科學(xué)的思維方法，能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行問題的分析和解決。在探究引力常量的過程中，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的能力。同時(shí)，通過對(duì)天體運(yùn)動(dòng)等實(shí)際問題的探討，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。此外，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的熱愛和好奇心，樹立正確的科學(xué)態(tài)度。學(xué)情分析學(xué)生在進(jìn)入高中物理《萬有引力與航天》這一章節(jié)的學(xué)習(xí)之前，已經(jīng)掌握了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)，具備了一定的數(shù)學(xué)推理和物理模型構(gòu)建能力。然而，對(duì)于萬有引力定律的理解和應(yīng)用，仍存在一定的困難。

1.知識(shí)層次分析

學(xué)生在初中階段已經(jīng)接觸過重力、地球引力等概念，但對(duì)萬有引力的深入理解尚不充分。他們對(duì)引力常量的概念、測(cè)定方法以及物理意義認(rèn)知不足，因此在理解萬有引力定律時(shí)會(huì)存在一定的障礙。

2.能力層次分析

學(xué)生在解決物理問題時(shí)，往往能夠運(yùn)用已學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，但對(duì)于涉及復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算和模型建構(gòu)的問題，處理能力相對(duì)較弱。此外，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析方面的能力有待提高。

3.素質(zhì)與行為習(xí)慣分析

大部分學(xué)生對(duì)物理學(xué)科具有好奇心，學(xué)習(xí)態(tài)度較為端正。然而，部分學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)缺乏自信，面對(duì)難題容易產(chǎn)生畏難情緒。此外，部分學(xué)生在課堂參與度不高，缺乏主動(dòng)提問和思考的習(xí)慣。

4.影響因素分析

學(xué)生的知識(shí)層次、能力層次以及素質(zhì)與行為習(xí)慣等因素，對(duì)《萬有引力與航天》這一章節(jié)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了一定的影響。教師在教學(xué)過程中需關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，針對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)，提高他們的學(xué)習(xí)效果。

針對(duì)學(xué)生的學(xué)情分析，教師在教學(xué)過程中應(yīng)注重以下幾點(diǎn)：

1.加強(qiáng)對(duì)萬有引力定律的基本概念和數(shù)學(xué)表達(dá)式的講解，幫助學(xué)生深入理解引力常量的概念、測(cè)定方法及物理意義。

2.通過實(shí)際例子和問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律進(jìn)行分析和解決，提高他們的實(shí)踐能力。

3.鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，培養(yǎng)他們主動(dòng)提問和思考的習(xí)慣。

4.針對(duì)不同層次的學(xué)生，設(shè)計(jì)不同難度的教學(xué)內(nèi)容和問題，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的自信心。

5.在教學(xué)過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度三個(gè)方面的核心素養(yǎng)。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法選擇

針對(duì)《萬有引力與航天》這一章節(jié)的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的學(xué)情分析，本節(jié)課將采用講授法、案例研究法和項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法等多種教學(xué)方法。

講授法：用于講解萬有引力定律的基本概念、數(shù)學(xué)表達(dá)式和引力常量的測(cè)定方法等基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生建立清晰的理論框架。

案例研究法：通過分析具體的航天案例，讓學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題，提高他們的實(shí)踐能力。

項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法：以小組合作的形式，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的航天器軌道計(jì)算項(xiàng)目，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和問題解決能力。

2.教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

為了提高學(xué)生的參與度和互動(dòng)性，本節(jié)課將設(shè)計(jì)以下教學(xué)活動(dòng)：

角色扮演：讓學(xué)生扮演航天科學(xué)家，進(jìn)行萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的情景模擬，增強(qiáng)他們對(duì)知識(shí)的理解和記憶。

實(shí)驗(yàn)：安排一個(gè)簡(jiǎn)易的引力實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)引力的作用，加深他們對(duì)萬有引力定律的認(rèn)識(shí)。

游戲：設(shè)計(jì)一個(gè)航天器軌道計(jì)算的游戲，讓學(xué)生在游戲中運(yùn)用萬有引力定律，提高他們的實(shí)踐能力。

3.教學(xué)媒體和資源使用

為了提高教學(xué)效果，本節(jié)課將使用以下教學(xué)媒體和資源：

PPT：制作詳細(xì)的PPT，展示萬有引力定律的基本概念、數(shù)學(xué)表達(dá)式和引力常量的測(cè)定方法等知識(shí)要點(diǎn)。

視頻：播放航天發(fā)射和軌道計(jì)算的相關(guān)視頻，幫助學(xué)生直觀地理解航天器的運(yùn)動(dòng)和萬有引力定律的應(yīng)用。

在線工具：使用在線計(jì)算工具，讓學(xué)生進(jìn)行航天器軌道的計(jì)算和實(shí)踐，提高他們的問題解決能力。教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解《萬有引力與航天》第六章第三節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問或不懂的地方。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題，激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)萬有引力定律的應(yīng)用和實(shí)際問題解決做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)。

準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保教學(xué)過程的順利進(jìn)行。

設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)萬有引力定律的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問題或設(shè)置懸念，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的萬有引力定律的基本概念，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學(xué)生對(duì)舊知的掌握情況，為本節(jié)課新課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識(shí)講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及意義，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

突出重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，通過對(duì)比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞萬有引力定律的應(yīng)用展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。

鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)萬有引力定律的應(yīng)用，提高實(shí)踐能力。

在新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對(duì)萬有引力定律知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié)。

強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對(duì)萬有引力定律知識(shí)的掌握情況。

鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決實(shí)際問題。

錯(cuò)題訂正：

針對(duì)學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。

引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識(shí)拓展：

介紹與萬有引力定律相關(guān)的拓展知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

情感升華：

結(jié)合萬有引力定律的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)萬有引力定律的心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的萬有引力定律的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

肯定學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的萬有引力定律的應(yīng)用，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。知識(shí)點(diǎn)梳理本節(jié)課主要涉及以下知識(shí)點(diǎn)：

1.萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：F=G(m1*m2)/r^2，其中F表示兩個(gè)物體之間的引力，G為萬有引力常量，m1和m2分別為兩個(gè)物體的質(zhì)量，r為兩個(gè)物體之間的距離。

2.引力常量G的測(cè)定方法：通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體之間的引力，然后根據(jù)萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式求解G的值。引力常量G的物理意義：它是一個(gè)常數(shù)，表示萬有引力的強(qiáng)度。

3.利用萬有引力定律解決實(shí)際問題：通過萬有引力定律，我們可以計(jì)算出任意兩個(gè)物體之間的引力，從而解決一些實(shí)際問題，如天體運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等。

4.地球表面的重力加速度：g，地球表面的重力加速度約為9.8m/s^2。它是由地球質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的，可以用來計(jì)算物體在地球表面的重力。

5.物體的重力：Fg，物體的重力是指物體受到的地球引力，其大小可以用公式Fg=mg計(jì)算，其中m為物體的質(zhì)量，g為地球表面的重力加速度。

6.物體的質(zhì)量：m，物體的質(zhì)量是一個(gè)基本物理量，表示物體所含物質(zhì)的多少。質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，與物體的形狀、狀態(tài)和位置無關(guān)。

7.物體的重量：W，物體的重量是指物體在某個(gè)引力場(chǎng)中受到的引力，其大小可以用公式W=mg計(jì)算，其中m為物體的質(zhì)量，g為該引力場(chǎng)中的重力加速度。

8.天體運(yùn)動(dòng)：天體（如行星、衛(wèi)星等）在太空中的運(yùn)動(dòng)遵循萬有引力定律，通過萬有引力定律，我們可以計(jì)算出天體之間的引力，從而預(yù)測(cè)天體的運(yùn)動(dòng)軌跡。

9.衛(wèi)星軌道：衛(wèi)星繞地球或其他天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌道遵循萬有引力定律。通過萬有引力定律，我們可以計(jì)算出衛(wèi)星軌道的形狀和大小，從而設(shè)計(jì)衛(wèi)星發(fā)射和導(dǎo)航系統(tǒng)。

10.宇宙速度：為了使物體逃離地球引力，物體需要達(dá)到一定的速度，稱為宇宙速度。宇宙速度的大小約為11.2km/s。課后作業(yè)1.計(jì)算兩個(gè)物體之間的引力：已知物體的質(zhì)量分別為m1=2kg和m2=3kg，兩個(gè)物體之間的距離為r=10m，求這兩個(gè)物體之間的引力。

答案：F=G(m1*m2)/r^2=6.67*10^-11*(2*3)/(10^2)=3.98*10^-10N

2.測(cè)定引力常量G：已知兩個(gè)物體之間的引力為F=1.5N，物體的質(zhì)量分別為m1=2kg和m2=3kg，兩個(gè)物體之間的距離為r=0.5m，求引力常量G。

答案：G=F*r^2/(m1*m2)=1.5*(0.5)^2/(2*3)=0.2967N*m^2/kg^2

3.計(jì)算衛(wèi)星的軌道半徑：已知地球的引力常量G=6.67*10^-11N*m^2/kg^2，地球的質(zhì)量M=5.97*10^24kg，衛(wèi)星的質(zhì)量m=1000kg，衛(wèi)星繞地球的周期T=24h，求衛(wèi)星的軌道半徑。

答案：r=G*M/(4*π^2*T^2)=6.67*10^-11*5.97*10^24/(4*π^2*24^2*3600^2)=6371km

4.計(jì)算地球表面的重力加速度：已知地球的質(zhì)量M=5.97*10^24kg，地球的半徑R=6371km，求地球表面的重力加速度g。

答案：g=G*M/(R^2)=6.67*10^-11*5.97*10^24/(6371*10^3)^2=9.8m/s^2

5.計(jì)算物體的重力：已知物體的質(zhì)量m=2kg，地球表面的重力加速度g=9.8m/s^2，求物體的重力Fg。

答案：Fg=mg=2*9.8=19.6N教學(xué)反思與改進(jìn)首先，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)萬有引力定律的應(yīng)用時(shí)，對(duì)于實(shí)際問題的解決存在一定的困難。這可能是因?yàn)閷W(xué)生在實(shí)際問題的理解和分析上缺乏經(jīng)驗(yàn)。因此，我計(jì)劃在未來的教學(xué)中，增加更多實(shí)際問題的討論和分析，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用萬有引力定律。

其次，我在課堂上的互動(dòng)探究環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的參與度不高，部分學(xué)生不愿意主動(dòng)提出問題和觀點(diǎn)。這可能是因?yàn)閷W(xué)生在課堂上缺乏自信心，或者對(duì)物理學(xué)習(xí)缺乏興趣。因此，我計(jì)劃在未來的教學(xué)中，通過鼓勵(lì)學(xué)生提問、表?yè)P(yáng)學(xué)生的積極表現(xiàn)等方式，提高學(xué)生的參與度和興趣。

再次，我在課堂上使用了一些多媒體資源和實(shí)驗(yàn)，以幫助學(xué)生更好地理解和掌握萬有引力定律。然而，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的操作和理解不夠到位。因此，我計(jì)劃在未來的教學(xué)中，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)