2024-2025學年高中物理 第六章 萬有引力與航天 4 萬有引力理論的成就教案 新人教版必修2

2024-2025學年高中物理第六章萬有引力與航天4萬有引力理論的成就教案新人教版必修2學校授課教師課時授課班級授課地點教具課程基本信息1.課程名稱：高中物理第六章萬有引力與航天4萬有引力理論的成就

2.教學年級和班級：高二年級一班

3.授課時間：2024年10月10日

4.教學時數(shù)：45分鐘

二、教學目標

1.了解萬有引力理論的成就，掌握萬有引力定律及其應用。

2.通過探究萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，培養(yǎng)學生的科學思維和探索精神。

3.能夠運用萬有引力定律解釋實際問題，提高學生的實踐能力。

三、教學內(nèi)容

1.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程：牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，包括牛頓的蘋果實驗等。

2.萬有引力定律的表述：理解萬有引力定律的數(shù)學表達式，掌握質量、距離、引力之間的關系。

3.萬有引力定律的應用：通過實例講解萬有引力定律在航天、地球科學等領域的應用。

四、教學方法

1.采用問題驅動的教學方法，引導學生主動探究萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。

2.利用多媒體演示萬有引力定律的應用實例，增強學生的直觀感受。

3.開展小組討論，讓學生通過合作交流，共同解決問題。

五、教學資源

1.多媒體課件：包括萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程、應用實例等。

2.教學視頻：關于萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)和應用的短視頻。

3.練習題：針對本節(jié)課內(nèi)容的練習題，以鞏固所學知識。

六、教學評價

1.課堂表現(xiàn)：觀察學生在課堂上的參與程度、提問回答等情況，了解學生的學習狀態(tài)。

2.練習題完成情況：檢查學生練習題的完成質量，評估學生對知識的掌握程度。

3.小組討論報告：評估學生在小組討論中的表現(xiàn)，包括觀點闡述、合作交流等。核心素養(yǎng)目標分析1.科學思維：通過探究萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，培養(yǎng)學生的科學思維能力，使其能夠運用科學方法分析和解決問題。

2.科學探究：引導學生主動參與課堂探究活動，提升學生獨立思考和合作探究的能力。

3.科學態(tài)度與價值觀：通過了解萬有引力定律在航天等領域的應用，激發(fā)學生對物理科學的興趣和熱情，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和責任感。

4.實踐能力：通過實例講解和小組討論，提高學生運用萬有引力定律解決實際問題的能力。重點難點及解決辦法1.重點：

-萬有引力定律的表述及其數(shù)學表達式。

-萬有引力定律在航天等領域的應用。

2.難點：

-理解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，尤其是牛頓的蘋果實驗。

-掌握萬有引力定律在復雜情境中的應用。

解決辦法：

-通過多媒體演示和互動討論，生動形象地展示牛頓的蘋果實驗，幫助學生理解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。

-提供實際案例和問題，引導學生運用萬有引力定律進行分析和解決，從而突破復雜情境中的應用難點。

-分組討論和小組合作，鼓勵學生之間相互交流和分享，共同克服理解上的障礙。

-在課堂上及時提問和反饋，幫助學生及時發(fā)現(xiàn)和糾正自己的理解偏差。教學資源1.軟硬件資源：

-教室內(nèi)的投影儀和顯示屏。

-計算機和投影儀連接，用于展示多媒體課件。

-實驗室中的相關實驗設備和模型。

2.課程平臺：

-學校的學習管理系統(tǒng)（LMS），用于上傳教案、課件和作業(yè)。

3.信息化資源：

-多媒體課件和教學視頻。

-在線科學數(shù)據(jù)庫和萬有引力定律的相關文獻。

4.教學手段：

-互動討論和小組合作。

-實驗演示和觀察。

-問題驅動的學習和案例分析。教學過程設計1.導入新課（5分鐘）

目標：引起學生對萬有引力與航天知識的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們知道什么是萬有引力嗎？它與我們的生活有什么關系？”

展示一些關于航天飛行和萬有引力的圖片或視頻片段，讓學生初步感受其魅力或特點。

簡短介紹萬有引力與航天知識的基本概念和重要性，為接下來的學習打下基礎。

2.萬有引力基礎知識講解（10分鐘）

目標：讓學生了解萬有引力定律的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解萬有引力定律的定義，包括其主要組成元素或結構。

詳細介紹萬有引力定律的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學生理解。

通過實例或案例，讓學生更好地理解萬有引力定律的實際應用或作用。

3.萬有引力定律案例分析（20分鐘）

目標：通過具體案例，讓學生深入了解萬有引力定律的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的航天案例進行分析。

詳細介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學生全面了解萬有引力定律的多樣性或復雜性。

引導學生思考這些案例對實際生活或學習的影響，以及如何應用萬有引力定律解決實際問題。

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養(yǎng)學生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學生分成若干小組，每組選擇一個與萬有引力定律相關的主題進行深入討論。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：鍛煉學生的表達能力，同時加深全班對萬有引力定律的認識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學生和教師對展示內(nèi)容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結（5分鐘）

目標：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調萬有引力定律的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學習內(nèi)容，包括萬有引力定律的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調萬有引力定律在現(xiàn)實生活或學習中的價值和作用，鼓勵學生進一步探索和應用萬有引力定律。

布置課后作業(yè)：讓學生撰寫一篇關于萬有引力定律的短文或報告，以鞏固學習效果。知識點梳理1.萬有引力定律的定義及數(shù)學表達式：

-任意兩個物體都相互吸引，這個力叫做萬有引力。

-萬有引力的大小與兩個物體的質量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-數(shù)學表達式：F=G*(m1*m2)/r^2，其中F為萬有引力，G為萬有引力常數(shù)，m1和m2分別為兩個物體的質量，r為它們之間的距離。

2.萬有引力常數(shù)G的值：

-G的值為6.67430×10^-11N·m^2/kg^2。

3.萬有引力定律的應用：

-解釋行星運動：開普勒定律、牛頓第一定律。

-計算天體質量：通過觀測天體的軌道運動，利用萬有引力定律計算天體的質量。

-航天器軌道計算：計算航天器在地球或其他天體周圍的軌道運動，以及航天器的發(fā)射和返回。

4.牛頓的蘋果實驗：

-牛頓觀察到一個蘋果從樹上落下，引發(fā)了他對萬有引力的思考。

-實驗說明了地球上的物體都受到地球的吸引力，這個力使得物體朝向地球的中心運動。

5.地球的質量計算：

-通過觀測月球繞地球運動的周期和軌道半徑，利用萬有引力定律計算地球的質量。

6.航天器軌道的類型：

-圓形軌道：航天器在圓形軌道上運行時，速度和軌道半徑保持恒定。

-橢圓形軌道：航天器在橢圓形軌道上運行時，速度和軌道半徑會發(fā)生變化。

-拋物線軌道：航天器從地球發(fā)射后，經(jīng)過一段時間后返回地球。

7.萬有引力與航天技術的關系：

-萬有引力定律是航天技術的基礎，用于計算航天器的軌道、速度和燃料消耗。

-航天器的設計和控制需要精確了解和應用萬有引力定律。

8.萬有引力定律的局限性：

-萬有引力定律適用于質點間的引力計算，對于大質量物體或復雜結構的引力計算需要進一步的研究和理論。

-萬有引力定律無法解釋暗物質和暗能量的引力作用。典型例題講解1.例題一：計算兩個質量分別為m1和m2的物體在距離r處的萬有引力大小。

解答：根據(jù)萬有引力定律的數(shù)學表達式，F(xiàn)=G*(m1*m2)/r^2，將m1、m2和r的值代入公式計算得到萬有引力的大小。

2.例題二：已知地球的質量M和月球的質量m，計算地球對月球的萬有引力大小。

解答：根據(jù)萬有引力定律的數(shù)學表達式，F(xiàn)=G*(M*m)/r^2，其中r為地球和月球之間的距離。將M、m和r的值代入公式計算得到地球對月球的萬有引力大小。

3.例題三：計算地球表面上一物體的重力。

解答：地球表面上的物體受到的萬有引力等于其重力，即F=mg，其中m為物體的質量，g為重力加速度（約為9.8m/s^2）。將m和g的值代入公式計算得到物體的重力。

4.例題四：已知地球的質量M和地球表面上的物體質量m，計算物體在地球表面上的重力。

解答：物體在地球表面上的重力等于萬有引力，即F=G*(M*m)/R^2，其中R為地球的半徑。將M、m和R的值代入公式計算得到物體在地球表面上的重力。

5.例題五：計算航天器在距離地球表面r處的萬有引力大小，已知航天器的質量m和地球的質量M。

解答：根據(jù)萬有引力定律的數(shù)學表達式，F(xiàn)=G*(M*m)/r^2，將M、m和r的值代入公式計算得到航天器在距離地球表面r處的萬有引力大小。板書設計

①重點知識點：萬有引力定律的數(shù)學表達式F=G*(m1*m2)/r^2

②詞：萬有引力、引力常數(shù)、質點、距離、質量

③句：萬有引力定律是描述任意兩個物體之間相互吸引力的基本定律，引力的大小與兩個物體的質量的乘積成正比，與它們之間