2024-2025學(xué)年高中物理 第六章 萬有引力與航天 1 行星運(yùn)動(dòng)（2）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1行星運(yùn)動(dòng)（2）教案新人教版必修2課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂弧⒔滩姆治霰竟?jié)課為人教版物理必修2第六章“萬有引力與航天”的第一課時(shí)，內(nèi)容為行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系、牛頓三定律等基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，通過研究行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題。教材通過詳細(xì)的文字描述和圖表，展示了行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律，并通過實(shí)例讓學(xué)生了解這些定律在航天領(lǐng)域的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生通過觀察和分析，發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能夠運(yùn)用這些規(guī)律解釋實(shí)際問題。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，主要包括科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)方面的目標(biāo)。

1.科學(xué)思維：通過學(xué)習(xí)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用觀察、分析、推理等方法，從現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提升學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)推理能力。

2.科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的物理知識(shí)，通過小組合作、討論交流等方式，探究行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，提高學(xué)生合作探究和解決問題的能力。

3.科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過學(xué)習(xí)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)在航天等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣和好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。三、學(xué)情分析本節(jié)課的對(duì)象是高一年級(jí)的學(xué)生，他們已經(jīng)完成了初中階段的物理學(xué)習(xí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系、牛頓三定律等基礎(chǔ)知識(shí)有了一定的了解。在學(xué)習(xí)過程中，他們表現(xiàn)出不同的學(xué)習(xí)層次，知識(shí)、能力和素質(zhì)方面也各有差異。

1.知識(shí)層次：大部分學(xué)生對(duì)已學(xué)的物理知識(shí)掌握較好，但也有部分學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)掌握不扎實(shí)，對(duì)一些概念和公式的理解不夠深入。此外，學(xué)生對(duì)于天體物理和航天領(lǐng)域的知識(shí)了解較少，需要老師在教學(xué)中進(jìn)行補(bǔ)充和引導(dǎo)。

2.能力層次：學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出不同的能力水平。部分學(xué)生具有較強(qiáng)的邏輯思維和分析問題的能力，能夠獨(dú)立思考和解決物理問題；但也有部分學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)，缺乏解決問題的策略和思路，需要老師的引導(dǎo)和幫助。

3.素質(zhì)層次：學(xué)生的素質(zhì)差異也較明顯。大部分學(xué)生對(duì)物理學(xué)科有較高的興趣和好奇心，愿意參與課堂討論和實(shí)踐活動(dòng)；但也有部分學(xué)生對(duì)物理學(xué)科興趣不高，缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力。此外，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、合作交流、時(shí)間管理等方面的能力也有所不同。

4.行為習(xí)慣：學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出不同的行為習(xí)慣。大部分學(xué)生能夠遵守課堂紀(jì)律，認(rèn)真聽講、做筆記；但也有部分學(xué)生課堂注意力不集中，容易分心，對(duì)課堂學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響。

針對(duì)以上學(xué)情分析，教師在教學(xué)過程中應(yīng)關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，因材施教。對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)掌握不扎實(shí)的學(xué)生，要加強(qiáng)鞏固；對(duì)于能力層次較低的學(xué)生，要提供更多的思考和解決問題的機(jī)會(huì)，幫助他們建立自信；對(duì)于素質(zhì)層次不同的學(xué)生，要激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的學(xué)習(xí)積極性；同時(shí)，教師還要關(guān)注學(xué)生的行為習(xí)慣，引導(dǎo)他們養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高課堂學(xué)習(xí)效果。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材或?qū)W習(xí)資料，包括人教版物理必修2第六章“萬有引力與航天”的相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，如行星運(yùn)動(dòng)軌跡圖、引力定律公式等，以幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)。

3.實(shí)驗(yàn)器材：如果涉及實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性。例如，準(zhǔn)備行星模型、引力作用演示器材等，讓學(xué)生通過實(shí)際操作和觀察，加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，如分組討論區(qū)、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)等。將學(xué)生分為若干小組，每組配備相應(yīng)的討論區(qū)和實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，以便學(xué)生進(jìn)行合作交流和實(shí)驗(yàn)探究。

5.網(wǎng)絡(luò)資源：利用互聯(lián)網(wǎng)資源，尋找相關(guān)的在線教學(xué)資源，如行星運(yùn)動(dòng)模擬軟件、航天科技發(fā)展視頻等，以豐富教學(xué)內(nèi)容和提供更多的學(xué)習(xí)資源。

6.教學(xué)工具：準(zhǔn)備投影儀、計(jì)算機(jī)、白板等教學(xué)工具，以便進(jìn)行多媒體演示和板書教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

7.學(xué)習(xí)任務(wù)單：設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)單，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、分析、推理等方法，主動(dòng)探究行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并在課堂上進(jìn)行交流和分享。

8.反饋問卷：準(zhǔn)備反饋問卷，用于收集學(xué)生對(duì)課堂學(xué)習(xí)的反饋意見，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和策略，提高教學(xué)效果。五、教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律知識(shí)點(diǎn)。

-思考預(yù)習(xí)問題：針對(duì)預(yù)習(xí)問題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前了解行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律課題，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過故事、案例或視頻等方式，引出行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論、角色扮演、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握萬有引力與航天知識(shí)。

-解答疑問：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題。

-參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論、角色扮演、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，體驗(yàn)萬有引力與航天知識(shí)的應(yīng)用。

-提問與討論：針對(duì)不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律知識(shí)點(diǎn)。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握萬有引力與航天技能。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律知識(shí)點(diǎn)，掌握萬有引力與航天技能。

-通過實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題的能力。

-通過合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-提供拓展資源：提供與行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律相關(guān)的拓展資源（如書籍、網(wǎng)站、視頻等），供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

-反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律知識(shí)點(diǎn)和技能。

-通過拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

-通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-科普文章：提供關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)、萬有引力與航天領(lǐng)域的科普文章，幫助學(xué)生深入了解相關(guān)知識(shí)。

-視頻資源：推薦一些關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)、航天科技發(fā)展的視頻資源，通過視覺呈現(xiàn)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-航天項(xiàng)目實(shí)踐：介紹一些國內(nèi)外航天項(xiàng)目的實(shí)踐案例，讓學(xué)生了解航天技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

-物理實(shí)驗(yàn)：推薦一些與行星運(yùn)動(dòng)、萬有引力相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，加深對(duì)知識(shí)的理解。

2.拓展建議

-學(xué)生可以利用課后時(shí)間，閱讀提供的科普文章，加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)、萬有引力與航天領(lǐng)域的理解。

-觀看推薦的短視頻，通過視覺呈現(xiàn)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)。

-結(jié)合課堂所學(xué)，分析國內(nèi)外航天項(xiàng)目的實(shí)踐案例，了解航天技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

-動(dòng)手進(jìn)行推薦的物理實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)踐操作，加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)、萬有引力知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。七、典型例題講解例題1：

題目：一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在萬有引力作用下繞著一個(gè)固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，求物體運(yùn)動(dòng)的周期T。

答案：

根據(jù)萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，可以得出物體繞固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供，即：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*\frac{v^2}{r}

其中，G為萬有引力常數(shù)，M為固定點(diǎn)的質(zhì)量，r為物體與固定點(diǎn)的距離，v為物體運(yùn)動(dòng)的線速度。

由上式可得：

v=\sqrt{\frac{GM}{r}}

物體運(yùn)動(dòng)的周期T由下式給出：

T=2\*\pi\*\sqrt{\frac{r^3}{GM}}

例題2：

題目：一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在萬有引力作用下繞著一個(gè)固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，求物體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r。

答案：

根據(jù)萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，物體繞固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供，即：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*\frac{v^2}{r}

其中，G為萬有引力常數(shù)，M為固定點(diǎn)的質(zhì)量，r為物體與固定點(diǎn)的距離，v為物體運(yùn)動(dòng)的線速度。

由上式可得：

v=\sqrt{\frac{GM}{r}}

物體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r可以通過下式計(jì)算：

r=\frac{GM}{4\*\pi^2\*\mu}

其中，\mu為物體與固定點(diǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)角動(dòng)量。

例題3：

題目：一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在萬有引力作用下繞著一個(gè)固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，求物體運(yùn)動(dòng)的線速度v。

答案：

根據(jù)萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，物體繞固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供，即：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*\frac{v^2}{r}

其中，G為萬有引力常數(shù)，M為固定點(diǎn)的質(zhì)量，r為物體與固定點(diǎn)的距離，v為物體運(yùn)動(dòng)的線速度。

由上式可得：

v=\sqrt{\frac{GM}{r}}

物體運(yùn)動(dòng)的線速度v可以通過下式計(jì)算：

v=\sqrt{GM\*\frac{2\*\pi}{T}}

其中，T為物體運(yùn)動(dòng)的周期。

例題4：

題目：一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在萬有引力作用下繞著一個(gè)固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，求物體運(yùn)動(dòng)的加速度a。

答案：

根據(jù)牛頓第二定律，物體繞固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度由向心力提供，即：

F=m\*a

其中，F(xiàn)為向心力，m為物體的質(zhì)量，a為物體的加速度。

由萬有引力定律可得：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}

將向心力表達(dá)式與萬有引力定律結(jié)合，可得：

G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*a

解得：

a=\frac{GM}{r^2}

物體運(yùn)動(dòng)的加速度a可以通過下式計(jì)算：

a=\frac{GM}{r^2}

其中，G為萬有引力常數(shù)，M為固定點(diǎn)的質(zhì)量，r為物體與固定點(diǎn)的距離。

例題5：

題目：一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在萬有引力作用下繞著一個(gè)固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，求物體運(yùn)動(dòng)的角速度\omega。

答案：

根據(jù)萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，物體繞固定點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供，即：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*\frac{v^2}{r}

其中，G為萬有引力常數(shù)，M為固定點(diǎn)的質(zhì)量，r為物體與固定點(diǎn)的距離，v為物體運(yùn)動(dòng)的線速度。

由上式可得：

v=\sqrt{\frac{GM}{r}}

物體運(yùn)動(dòng)的角速度\omega可以通過下式計(jì)算：

\omega=\frac{v}{r}

其中，v為物體運(yùn)動(dòng)的線速度，r為物體與固定點(diǎn)的距離。八、板書設(shè)計(jì)①行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律：

-開普勒第一定律：行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。

-開普勒第二定律：行星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，與太陽的距離變化速率是恒定的。

-開普勒第三定律：行星軌道周期的平方與其軌道半徑的立方成正比。

②萬有引力與航天應(yīng)用：

-萬有引力是物體之間相互吸引的力，與質(zhì)量成正比，與距離的平方成反比。

-航天應(yīng)用：利用萬有引力定律，設(shè)計(jì)航天器軌道，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星發(fā)射、太空探索等。

③行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與實(shí)際應(yīng)用：

-行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：通過觀察和分析行星運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律。

-實(shí)際應(yīng)用：運(yùn)用行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，解釋天體現(xiàn)象，如行星運(yùn)動(dòng)軌跡、天體周期等。

④萬有引力與航天知識(shí)拓展：

-拓展知識(shí)：了解航天科技發(fā)展，如火箭發(fā)射、空間站建設(shè)、太空探索等。

-拓展思考：探討航天科技對(duì)人類社會(huì)的意義，如航天技術(shù)的發(fā)展對(duì)科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)增長、國際合作等方面的影響。

⑤行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)與科學(xué)探究：

-發(fā)現(xiàn)過程：通過觀察行星運(yùn)動(dòng)，科學(xué)家們提出了行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律。

-科學(xué)探究：運(yùn)用科學(xué)方法，如觀察、實(shí)驗(yàn)、推理等，探索行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.請(qǐng)學(xué)生根據(jù)行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律，解釋天體現(xiàn)象，如行星運(yùn)動(dòng)軌跡、天體周期等。

2.要求學(xué)生運(yùn)用萬有引力與航天知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的航天器軌道，并說明其原理。

3.引導(dǎo)學(xué)生通過觀察行星運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并嘗試用科學(xué)方法進(jìn)行驗(yàn)證。

4.鼓勵(lì)學(xué)生探討航天科技對(duì)人類社會(huì)的意義，如航天技術(shù)的發(fā)展對(duì)科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)增長、國際合作等方面的影