2024-2025學(xué)年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用 第2節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用教案 粵教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第2節(jié)萬有引力定律的應(yīng)用教案粵教版必修2授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間課程基本信息1.課程名稱：高中物理第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第2節(jié)——萬有引力定律的應(yīng)用

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高中二年級(jí)一班

3.授課時(shí)間：2024年10月10日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解萬有引力定律的應(yīng)用，提升科學(xué)思維能力。

2.通過分析實(shí)際問題，提高學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。

3.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，學(xué)會(huì)與他人共同探討問題。

4.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣和好奇心，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的動(dòng)力。

5.強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理學(xué)基本概念和原理的理解，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

（1）掌握萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件。

（2）理解萬有引力定律在實(shí)際問題中的應(yīng)用，如天體運(yùn)動(dòng)、地球上的物體運(yùn)動(dòng)等。

（3）掌握萬有引力常量的值及其意義。

（4）了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和探究能力。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

（1）萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式中的各物理量的含義及轉(zhuǎn)換。

（2）如何將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為萬有引力定律的應(yīng)用問題。

（3）萬有引力常量的測定方法及意義。

（4）引導(dǎo)學(xué)生理解萬有引力定律在現(xiàn)代科技領(lǐng)域的應(yīng)用，如衛(wèi)星導(dǎo)航、航天器發(fā)射等。

舉例說明：

重點(diǎn)舉例：地球上的物體受到的重力就是萬有引力的一種表現(xiàn)。地球的質(zhì)量約為5.97×10^24千克，地球半徑約為6371千米。根據(jù)萬有引力定律，兩個(gè)物體之間的引力大小與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。因此，地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力大小約為9.8米/秒^2。這個(gè)引力大小就是物體受到的重力。

難點(diǎn)舉例：在講解萬有引力定律的應(yīng)用時(shí)，可以舉例說明衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是利用萬有引力定律實(shí)現(xiàn)的。地球?qū)πl(wèi)星的引力使得衛(wèi)星沿著預(yù)定的軌道運(yùn)行，同時(shí)衛(wèi)星對(duì)地球的引力也使得地球受到一定的影響。通過精確計(jì)算衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡，我們可以準(zhǔn)確地確定地面上的位置。這種技術(shù)在軍事、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有粵教版必修2中第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第2節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：收集與萬有引力定律應(yīng)用相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，例如地球與月球之間的引力作用、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理等。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備以下實(shí)驗(yàn)器材：

a.彈簧測力計(jì)：用于測量物體之間的引力大小。

b.不同質(zhì)量的物體：如蘋果、書包等，用于實(shí)驗(yàn)中測量引力。

c.計(jì)時(shí)器：用于測量物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

d.尺子：用于測量物體的距離。

e.計(jì)算器：用于數(shù)據(jù)計(jì)算。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，將教室布置為分組討論區(qū)和實(shí)驗(yàn)操作區(qū)。在分組討論區(qū)，安排若干個(gè)小組座位，以便學(xué)生進(jìn)行小組討論；在實(shí)驗(yàn)操作區(qū)，設(shè)置實(shí)驗(yàn)器材擺放臺(tái)和實(shí)驗(yàn)操作空間，以便學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

5.教學(xué)軟件：確保教師和學(xué)生可以正常使用教學(xué)軟件，如PPT、視頻播放器等，以便進(jìn)行多媒體教學(xué)。

6.白板和粉筆：用于教師在課堂上進(jìn)行板書和重點(diǎn)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)。

7.投影儀：用于展示教材內(nèi)容和輔助材料，方便全體學(xué)生觀看。

8.網(wǎng)絡(luò)連接：確保教室內(nèi)的計(jì)算機(jī)可以正常連接互聯(lián)網(wǎng)，以便查找和分享相關(guān)信息。教學(xué)實(shí)施過程教師活動(dòng)：提前布置預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生閱讀教材中第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第2節(jié)的內(nèi)容，了解萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生自主閱讀教材，理解萬有引力定律的基本概念和應(yīng)用。

教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：教材、學(xué)習(xí)資料

作用和目的：幫助學(xué)生預(yù)習(xí)新課內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)做好鋪墊。

2.課中強(qiáng)化技能：

教師活動(dòng)：

（1）講解萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件，舉例說明其在實(shí)際問題中的應(yīng)用。

（2）引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際問題，將其轉(zhuǎn)化為萬有引力定律的應(yīng)用問題。

（3）講解萬有引力常量的測定方法及意義。

學(xué)生活動(dòng)：

（1）認(rèn)真聽講，記錄重點(diǎn)內(nèi)容。

（2）參與課堂討論，提出疑問。

（3）進(jìn)行小組合作，共同解決實(shí)際問題。

教學(xué)方法：講授法、合作學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：教材、多媒體資源、實(shí)驗(yàn)器材

作用和目的：通過課堂講解和實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生深入了解萬有引力定律的應(yīng)用，提高解決實(shí)際問題的能力。

舉例：教師提出一個(gè)實(shí)際問題：一個(gè)質(zhì)量為2千克的物體在地球表面受到的重力大小是多少？引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律進(jìn)行計(jì)算。

3.課后拓展應(yīng)用：

教師活動(dòng)：布置課后作業(yè)，要求學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題，如衛(wèi)星導(dǎo)航、航天器發(fā)射等。

學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生獨(dú)立完成課后作業(yè)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

教學(xué)方法：自主學(xué)習(xí)法

教學(xué)手段：教材、學(xué)習(xí)資料

作用和目的：鞏固課堂所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題的能力。

舉例：課后作業(yè)中提供一個(gè)實(shí)際問題：一顆質(zhì)量為500千克的衛(wèi)星發(fā)射升空，求衛(wèi)星離開地球表面后的軌道半徑。學(xué)生需要運(yùn)用萬有引力定律進(jìn)行計(jì)算，得出衛(wèi)星的軌道半徑。拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

（1）《自然雜志》：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程及其在現(xiàn)代科學(xué)中的應(yīng)用。

（2）《天文愛好者》：萬有引力定律在天文學(xué)中的重要應(yīng)用，如行星運(yùn)動(dòng)、黑洞等。

（3）《物理學(xué)進(jìn)展》：萬有引力常量的測定方法及其在科學(xué)研究中的意義。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

（1）研究萬有引力定律在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用，如地球物理學(xué)、生物力學(xué)等。

（2）了解萬有引力定律在科技發(fā)展中的重要地位，如衛(wèi)星導(dǎo)航、航天器發(fā)射等。

（3）探索萬有引力定律在未來的發(fā)展趨勢和研究方向。

內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)要與教材相符，知識(shí)點(diǎn)要全面。通過拓展閱讀和課后自主學(xué)習(xí)，學(xué)生可以更深入地了解萬有引力定律及其應(yīng)用，提高學(xué)科素養(yǎng)和科學(xué)思維能力。教學(xué)反思與總結(jié)然而，在教學(xué)過程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處。首先，在講解萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式時(shí)，我沒有給出足夠的實(shí)例來幫助學(xué)生理解各物理量的含義及轉(zhuǎn)換。其次，在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，我沒有給予每個(gè)小組足夠的指導(dǎo)，導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀存在偏差。此外，在課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，我沒有充分調(diào)動(dòng)所有學(xué)生的積極性，使得部分學(xué)生課堂參與度不高。

針對(duì)上述問題，我將在今后的教學(xué)中進(jìn)行改進(jìn)。首先，我將增加實(shí)例講解，讓學(xué)生更好地理解萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件。其次，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，我將加強(qiáng)指導(dǎo)，確保每個(gè)小組都能正確操作并得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，我將采取多種方式激發(fā)學(xué)生的課堂參與度，如提問、小組競賽等，讓每個(gè)學(xué)生都能積極參與課堂互動(dòng)。典型例題講解1.例題一：已知地球的質(zhì)量為5.97×10^24千克，半徑為6371千米，求地球表面物體受到的重力大小。

解答：根據(jù)萬有引力定律，地球?qū)ξ矬w的引力大小為F=G*M*m/R^2，其中G為萬有引力常量，取值為6.67×10^-11牛頓·米^2/千克^2。將地球的質(zhì)量和半徑代入公式，得到地球表面物體受到的重力大小為F=6.67×10^-11*5.97×10^24*m/6371^2。解得F約為9.8米/秒^2，即物體受到的重力大小。

2.例題二：一顆質(zhì)量為m的衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求衛(wèi)星的線速度。

解答：根據(jù)萬有引力定律，地球?qū)πl(wèi)星的引力提供了向心力，使得衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。向心力F=G*M*m/R^2，其中M為地球的質(zhì)量，R為衛(wèi)星軌道的半徑。由于衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力等于質(zhì)量m乘以線速度v的平方除以軌道半徑R，即F=m*v^2/R。將向心力的表達(dá)式代入，得到G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得v=sqrt(G*M/R)，即衛(wèi)星的線速度。

3.例題三：已知月球的質(zhì)量為7.34×10^22千克，半徑為1.74×10^6米，求月球表面物體受到的重力大小。

解答：根據(jù)萬有引力定律，月球?qū)ξ矬w的引力大小為F=G*M*m/R^2，將月球的質(zhì)量和半徑代入公式，得到月球表面物體受到的重力大小為F=6.67×10^-11*7.34×10^22*m/（1.74×10^6）^2。解得F約為1.62米/秒^2，即物體受到的重力大小。

4.例題四：一顆質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求衛(wèi)星的軌道半徑。

解答：根據(jù)萬有引力定律，月球?qū)πl(wèi)星的引力提供了向心力，使得衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。向心力F=G*M*m/R^2，其中M為月球的質(zhì)量，R為衛(wèi)星軌道的半徑。由于衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力等于質(zhì)量m乘以線速度v的平方除以軌道半徑R，即F=m*v^2/R。將向心力的表達(dá)式代入，得到G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得R=sqrt(G*M/v^2)，即衛(wèi)星的軌道半徑。

5.例題五：已知地球的質(zhì)量為5.97×10^24千克，月球的質(zhì)量為7.34×10^22千克，地球與月球之間的距離為3.84×10^8米，求地球?qū)υ虑虻囊Υ笮　?/p>

解答：根據(jù)萬有引力定律，地球?qū)υ虑虻囊Υ笮镕=G*M*m/R^2，將地球和月球的質(zhì)量和地球與月球之間的距離代入公式，得到地球?qū)υ虑虻囊Υ笮镕=6.67×10^-11*5.97×10^24*7.34×10^22/（3.84×10^8）^2。解得F約為2.0×10^20牛頓，即地球?qū)υ虑虻囊Υ笮?。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測1.課堂小結(jié)：

（1）本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式及適用條件，理解了萬有引力定律在實(shí)際問題中的應(yīng)用。

（2）通過實(shí)驗(yàn)操作，我們掌握了萬有引力定律的應(yīng)用，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

（3）我們了解了萬有引力常量的測定方法及意義，認(rèn)識(shí)到萬有引力定律在科學(xué)研究和科技發(fā)展中的重要性。

2.當(dāng)堂檢測：

（1）問題一：一個(gè)質(zhì)量為2千克的物體在地球表面受到的重力大小是多少？

解答：根據(jù)萬有引力定律，地球?qū)ξ矬w的引力大小為F=G*M*m/R^2，其中G為萬有引力常量，取值為6.67×10^-11牛頓·米^2/千克^2。將地球的質(zhì)量和半徑代入公式，得到地球表面物體受到的重力大小為F=6.67×10^-11*5.97×10^24*2/6371^2。解得F約為9.8牛頓，即物體受到的重力大小。

（2）問題二：一顆質(zhì)量為m的衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求衛(wèi)星的線速度。

解答：根據(jù)萬有引力定律，地球?qū)πl(wèi)星的引力提供了向心力，使得衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。向心力F=G*M*m/R^2，其中M為地球的質(zhì)量，R為衛(wèi)星軌道的半徑。由于衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力等于質(zhì)量m乘以線速度v的平方除以軌道半徑R，即F=m*v^2/R。將向心力的表達(dá)式代入，得到G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得v=sqrt(G*M/R)，即衛(wèi)星的線速度。

（3）問題三：已知月球的質(zhì)量為7.34×10^22千克，半徑為1.74×10^6米，求月球表面物體受到的重力大小。

解答：根據(jù)萬有引力定律，月球?qū)ξ矬w的引力大小為F=G*M*m/R^2，將月球的質(zhì)量和半徑代入公式，得到月球表面物體受到的重力大小為F=6.67×10^-11*7.34×10^22*m/（1.74×10^6）^2。解得F約為1.62米/秒^2，即物體受到的重力大小。

（4）問題四：一顆質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求衛(wèi)星的軌道半徑。

解答：根據(jù)萬有引力定律，月球?qū)πl(wèi)星的引力提供了向心力，使得衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。向心力F=G*M*m/R^2，其中M為月球的質(zhì)量，R為衛(wèi)星軌道的半徑。由于衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力等于質(zhì)量m乘以線速度v的平方除以軌道半徑R，即F=m*v^2/R。將向心力的表達(dá)式代入，得到G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得R=sqrt(G*M