2024-2025學年高中物理 第七章 萬有引力與宇宙航行 第二節(jié) 萬有引力定律教案 新人教版必修第二冊

2024-2025學年高中物理第七章萬有引力與宇宙航行第二節(jié)萬有引力定律教案新人教版必修第二冊授課內容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教材分析本節(jié)課為人教版物理必修第二冊第七章“萬有引力與宇宙航行”的第二節(jié)“萬有引力定律”。該節(jié)內容主要包括萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)、表達式以及適用條件。通過本節(jié)課的學習，學生應掌握萬有引力定律的基本知識，了解萬有引力常量的測定，并能運用萬有引力定律分析實際問題。

教學目標：

1.理解萬有引力定律的內容及適用范圍；

2.掌握萬有引力常量的測定方法；

3.能運用萬有引力定律分析物體間的引力作用；

4.培養(yǎng)學生的實驗操作能力和科學思維。

教學重點：

1.萬有引力定律的表達式及適用條件；

2.萬有引力常量的測定方法。

教學難點：

1.萬有引力定律的微觀解釋；

2.運用萬有引力定律分析實際問題。

教學方法：

1.采用問題驅動法，引導學生探究萬有引力定律；

2.利用實驗現(xiàn)象，鞏固萬有引力定律的知識；

3.案例分析，培養(yǎng)學生的實際問題解決能力。

教學過程：

1.導入：通過回顧上節(jié)課的內容，引導學生進入本節(jié)課的學習；

2.新課導入：介紹萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，講解定律的表達式及適用條件；

3.案例分析：分析實際問題，運用萬有引力定律解決問題；

4.實驗操作：進行萬有引力常量的測定實驗，鞏固知識；

5.課堂小結：總結本節(jié)課的主要內容；

6.作業(yè)布置：布置相關練習題，鞏固所學知識。

教學評價：

1.學生能熟練掌握萬有引力定律的表達式及適用條件；

2.學生能理解并解釋實際問題中的引力作用；

3.學生能獨立完成萬有引力常量的測定實驗；

4.學生能運用科學思維分析萬有引力定律的相關問題。核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，包括科學探究、科學思維、實驗操作和科學態(tài)度。通過本節(jié)課的學習，學生應具備以下核心素養(yǎng)目標：

1.科學探究：通過觀察和分析實際問題，引導學生運用萬有引力定律進行探究，培養(yǎng)學生的發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力。

2.科學思維：培養(yǎng)學生運用科學思維分析萬有引力定律的相關問題，包括理解萬有引力定律的微觀解釋，運用邏輯推理和數(shù)學運算解決實際問題。

3.實驗操作：通過進行萬有引力常量的測定實驗，培養(yǎng)學生獨立操作實驗儀器的技能，提高學生的實驗觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力。

4.科學態(tài)度：培養(yǎng)學生對待科學問題的嚴謹態(tài)度，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和交流與表達能力，使學生在解決問題過程中能夠堅持科學方法和科學精神。重點難點及解決辦法重點：

1.萬有引力定律的表達式及適用條件；

2.萬有引力常量的測定方法；

3.運用萬有引力定律分析實際問題。

難點：

1.萬有引力定律的微觀解釋；

2.運用萬有引力定律解決復雜實際問題。

解決辦法：

1.對于萬有引力定律的微觀解釋，可以通過舉例說明萬有引力在微觀粒子間的應用，如原子內部的電子與質子的引力作用，以幫助學生理解。

2.對于運用萬有引力定律解決復雜實際問題，可以提供具體的案例，引導學生運用所學知識進行分析，如行星運動、衛(wèi)星軌道等，同時鼓勵學生自主尋找生活中的實例進行練習。

3.通過互動討論和小組合作，激發(fā)學生的思考和探索興趣，引導學生主動解決問題，提高學生的解決問題的能力。

4.提供豐富的學習資源，如科普文章、視頻等，幫助學生深入了解萬有引力定律的應用，拓寬學生的知識視野。教學方法與手段教學方法：

1.問題驅動法：通過提出與生活實際相關的問題，引發(fā)學生的思考和探究，激發(fā)學生的學習興趣和主動性。例如，在講解萬有引力定律時，可以提出問題：“為什么地球上的物體不會飛向太空？”引導學生思考萬有引力在地球上的作用。

2.案例分析法：提供具體的案例，讓學生運用所學知識進行分析，培養(yǎng)學生的實際問題解決能力。例如，分析行星運動、衛(wèi)星軌道等案例，讓學生運用萬有引力定律解釋這些現(xiàn)象。

3.小組合作法：組織學生進行小組合作，鼓勵學生相互討論、交流想法，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和交流與表達能力。例如，在實驗環(huán)節(jié)，學生可以分組進行實驗操作，共同探討實驗結果。

教學手段：

1.多媒體設備：利用多媒體設備展示相關圖片、視頻等教學資源，生動形象地展示萬有引力定律的應用，增強學生的直觀感受，提高學習效果。例如，在講解萬有引力定律時，可以播放地球引力作用的視頻，讓學生更直觀地理解萬有引力的作用。

2.教學軟件：運用教學軟件進行課堂互動，如在線問答、互動討論等，激發(fā)學生的思考和探究興趣，提高學生的學習主動性。例如，在講解萬有引力定律的適用條件時，可以通過教學軟件進行實時問答，鞏固學生的知識。

3.虛擬實驗室：利用虛擬實驗室軟件，讓學生模擬實驗操作，培養(yǎng)學生的實驗操作能力和科學思維。例如，在講解萬有引力常量的測定實驗時，可以讓學生在虛擬實驗室中進行實驗操作，觀察實驗結果，提高學生的實驗技能。

4.學習平臺：利用學習平臺進行課后輔導和作業(yè)布置，方便學生隨時隨地學習，提高教學效果和效率。例如，在課后可以通過學習平臺布置相關練習題，讓學生鞏固所學知識，并提供在線解答和反饋。教學流程一、導入新課（用時5分鐘）

同學們，今天我們將要學習的是《萬有引力與宇宙航行》這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個問題：“你們在日常生活中是否遇到過物體相互吸引的情況？”比如，地球上的物體為什么會掉落到地面上？這個問題與我們將要學習的內容密切相關。通過這個問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索萬有引力的奧秘。

二、新課講授（用時10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解萬有引力定律的基本概念。萬有引力定律是描述物體間引力相互作用的規(guī)律。任何兩個物體都存在相互吸引的力，這個力的大小與兩個物體的質量和距離有關。

2.案例分析：接下來，我們來看一個具體的案例。這個案例展示了萬有引力定律在實際中的應用，以及它如何幫助我們解決問題。例如，我們可以討論地球對物體的引力作用，以及行星之間的引力相互作用。

3.重點難點解析：在講授過程中，我會特別強調萬有引力定律的表達式及適用條件這兩個重點。對于難點部分，我會通過舉例和比較來幫助大家理解。

三、實踐活動（用時10分鐘）

1.分組討論：學生們將分成若干小組，每組討論一個與萬有引力相關的實際問題。

2.實驗操作：為了加深理解，我們將進行一個簡單的實驗操作。這個操作將演示萬有引力定律的基本原理。例如，我們可以進行一個物體掉落實驗，觀察物體的自由落體運動。

3.成果展示：每個小組將向全班展示他們的討論成果和實驗操作的結果。

四、學生小組討論（用時10分鐘）

1.討論主題：學生將圍繞“萬有引力在實際生活中的應用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵提出自己的觀點和想法，并與其他小組成員進行交流。

2.引導與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個引導者，幫助學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結回顧（用時5分鐘）

今天的學習，我們了解了萬有引力定律的基本概念、重要性和應用。同時，我們也通過實踐活動和小組討論加深了對萬有引力的理解。我希望大家能夠掌握這些知識點，并在日常生活中靈活運用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請隨時向我提問。知識點梳理1.萬有引力定律：任何兩個物體都存在相互吸引的力，這個力的大小與兩個物體的質量和距離有關，力的方向在兩個物體的連線上。

2.萬有引力常量：萬有引力常量是一個物理常數(shù)，用符號G表示，它的值約為6.674×10^-11N·m^2/kg^2。

3.適用條件：萬有引力定律適用于任何兩個物體之間的引力相互作用，無論物體的形狀、狀態(tài)和材料如何。

4.質量：質量是物體所含物質的多少，是一個基本物理量，用符號m表示。

5.距離：距離是指兩個物體之間的空間間隔，可以用直線距離或曲線距離來表示。

6.引力：引力是指物體之間由于萬有引力定律而產生的相互吸引的力。

7.引力作用：引力作用是指物體之間的引力相互影響，包括吸引和排斥兩種情況。

8.地球引力：地球引力是指地球對物體產生的引力，它是使物體掉落到地面上的力。

9.行星運動：行星運動是指行星在太陽引力作用下的運動，包括橢圓軌道運動和自轉運動。

10.衛(wèi)星軌道：衛(wèi)星軌道是指衛(wèi)星在地球引力作用下的運動軌跡，包括圓形軌道和橢圓形軌道。

11.宇宙速度：宇宙速度是指物體在不受阻力作用下，克服地球引力逃離地球的速度。

12.重力加速度：重力加速度是指物體在地球表面受到的重力作用所產生的加速度，它的值約為9.8m/s^2。

13.地球質量：地球質量是指地球所含物質的總量，它的值約為5.97×10^24kg。

14.地球半徑：地球半徑是指從地球中心到地球表面的距離，它的值約為6371km。

15.物體掉落：物體掉落是指物體在地球引力作用下，從高處向低處運動的過程。

16.自由落體：自由落體是指物體在不受其他力作用下，僅受重力作用下的運動。

17.向心力：向心力是指物體在做圓周運動時，指向圓心的力。

18.向心加速度：向心加速度是指物體在做圓周運動時，指向圓心的加速度。

19.離心力：離心力是指物體在做圓周運動時，指向圓外的力。

20.離心加速度：離心加速度是指物體在做圓周運動時，指向圓外的加速度。

21.牛頓第二定律：牛頓第二定律是指物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質量成反比，用公式F=ma表示。

22.牛頓第三定律：牛頓第三定律是指任何兩個物體之間的相互作用力大小相等、方向相反。

23.牛頓運動定律：牛頓運動定律是指物體在沒有外力作用下，保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)。

24.經(jīng)典力學：經(jīng)典力學是指描述宏觀物體運動的物理學分支，包括牛頓運動定律和萬有引力定律。

25.相對論：相對論是指由愛因斯坦提出的物理學理論，包括狹義相對論和廣義相對論。

26.量子力學：量子力學是指描述微觀粒子運動的物理學分支，它與經(jīng)典力學在宏觀物體運動上有很大的不同。

27.黑洞：黑洞是指質量非常大、引力非常強的天體，其引力作用連光也無法逃脫。

28.宇宙膨脹：宇宙膨脹是指宇宙在大尺度上不斷膨脹的現(xiàn)象，這是現(xiàn)代宇宙學的一個重要發(fā)現(xiàn)。

29.宇宙速度極限：宇宙速度極限是指物體在宇宙中運動時，由于宇宙膨脹等因素，所能達到的最高速度。

30.宇宙背景輻射：宇宙背景輻射是指宇宙中存在的均勻輻射，它是大爆炸理論的一個重要證據(jù)。反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.引入現(xiàn)代教育技術：利用多媒體教學軟件，通過動畫、視頻等形式，形象生動地展示萬有引力定律的應用，提高學生的學習興趣和理解能力。

2.設計開放性實驗：鼓勵學生進行創(chuàng)新性實驗設計，如設計實驗驗證萬有引力定律在不同情況下的適用性，培養(yǎng)學生的實驗操作能力和科學思維。

3.引入實際案例分析：結合生活中的實際案例，讓學生運用萬有引力定律進行問題分析和解決，提高學生的實際問題解決能力。

（二）存在主要問題

1.教學組織問題：在實驗環(huán)節(jié)，部分學生未能充分參與到實驗操作中，導致實驗效果不理想。

2.教學方法問題：部分學生反映，對于萬有引力定律的微觀解釋和復雜實際問題解決方法理解不夠透徹。

3.教學評價問題：現(xiàn)有的評價方式過于側重于理論知識掌握程度，忽視了學生的實際操作能力和問題解決能力的評價。

（三）改進措施

1.優(yōu)化教學組織：在實驗環(huán)節(jié)，增加分組數(shù)量，確保每位學生都有機會參與到實驗操作中，提高實驗效果。

2.加強教學方法改進：針對萬有引力定律的微觀解釋和復雜實際問題解決方法，采用更加直觀的教學手段，如實物展示、模型制作等，幫助學生加深理解。

3.完善教學評價：增加實際操作能力和問題解決能力的評價比重，采用多元化評價方式，如小組討論、實驗報告等，全面評價學生的學習成果。板書設計1.重點知識點：

①萬有引力定律：任何兩個物體都存在相互吸引的力，這個力的大小與兩個物體的質量和距離有關，力的方向在兩個物體的連線上。

②萬有引力常量：萬有引力常量是一個物理常數(shù)，用符號G表示，它的值約為6.674×10^-11N·m^2/kg^2。

③適用條件：萬有引力定律適用于任何兩個物體之間的引力相互作用，無論物體的形狀、狀態(tài)和材料如何。

（二）萬有引力的微觀解釋

1.重點知識點：

①微觀解釋：萬有引力定律在微觀粒子間的應用，如原子內部的電子與質子的引力作用。

②引力作用：物體之間的引力相互影響，包括吸引和排斥兩種情況。

③質量：質量是物體所含物質的多少，是一個基本物理量，用符號m表示。

（三）萬有引力定律的實際應用

1.重點知識點：

①地球引力：地球引力是指地球對物體產生的引力，它是使物體掉落到地面上的力。

②行星運動：行星在太陽引力作用下的運動，包括橢圓軌道運動和自轉運動。

③衛(wèi)星軌道：衛(wèi)星在地球引力作用下的運動軌跡，包括圓形軌道和橢圓形軌道。

在板書設計中，可以采用圖表、圖形和顏色標注等元素，使板書更具藝術性和趣味性。例如，在介紹萬有引力定律時，可以使用圖表展示物體的質量、距離和引力之間的關系，使用顏色標注引力方向。在介紹萬有引力定律的實際應用時，可以使用圖形展示行星軌道和衛(wèi)星軌道，以及它們在引力作用下的運動狀態(tài)。通過這些設計，可以激發(fā)學生的學習興趣和主動性，幫助他們更好地理解和記憶知識。課后拓展1.拓展內容：

（1）閱讀材料：《萬有引力與宇宙航行》相關的科普文章，如《宇宙中的引力》、《引力透鏡效應》等。

（2）視頻資源：《宇宙奇跡：引力》、《引力波的發(fā)現(xiàn)》等紀錄片。

（3）在線課程：《萬有引力定律》、《宇宙航行原理》等在線課程。

2.拓展要求：

（1）閱讀理解：學生需在課后閱讀提供的科普文章，理解萬有引力定律及其在宇宙中的應用。

（2）視頻觀看：學生需在課后觀看提供的紀錄片，了解引力在宇宙中的重要性和引力波的發(fā)現(xiàn)過程。

（3）在線學習：學生可在課后自主選擇在線課程進行學習，加深對萬有引力定律和宇宙航行的理解。

（4）問題探討：學生可提出關于萬有引力定律和宇宙航行的問題，教師將在課堂或課后提供必要的指導和幫助。

（5）實驗設計：學生可嘗試設計實驗來驗證萬有引力定律，如制作簡易的引力