2024-2025學年新教材高中物理 第七章 3 萬有引力理論的成就教學實錄 新人教版必修2

2024-2025學年新教材高中物理第七章3萬有引力理論的成就教學實錄新人教版必修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：2024-2025學年新教材高中物理第七章《萬有引力理論的成就》

2.教學年級和班級：高一年級2班

3.授課時間：2024年10月15日星期二上午第二節(jié)課

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標1.科學探究：通過實驗和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學生提出假設、設計實驗、收集數(shù)據(jù)、分析結果的能力，加深對萬有引力定律的理解。

2.科學思維：引導學生運用歸納、演繹等科學方法，培養(yǎng)邏輯推理和批判性思維能力，理解物理規(guī)律的普遍性和適用性。

3.科學態(tài)度與責任：使學生認識到科學理論對人類發(fā)展的重大意義，培養(yǎng)嚴謹求實的科學態(tài)度和探索未知的精神。學情分析高一年級的學生正處于從初中向高中過渡的關鍵時期，他們在物理學科上的學習層次相對分散。大部分學生對物理學的基本概念和規(guī)律有一定的了解，但深度和廣度有限。在知識層面，學生對牛頓的運動定律和基本的力學知識較為熟悉，但對萬有引力定律的理解可能停留在記憶公式和簡單應用上，缺乏對引力概念和其數(shù)學表達式的深入理解。

在能力方面，學生的實驗操作能力和數(shù)據(jù)分析能力參差不齊。部分學生能夠熟練地進行簡單的物理實驗，但在設計實驗方案和解釋實驗結果方面存在困難。數(shù)據(jù)分析能力方面，學生能夠處理一些基礎的數(shù)據(jù)，但對于復雜的數(shù)據(jù)處理和誤差分析還不夠熟練。

在素質方面，學生的科學探究精神和合作學習能力有待提高。在傳統(tǒng)的教學模式下，部分學生可能習慣于被動接受知識，缺乏主動探究和解決問題的意識。此外，學生在團隊合作中可能存在溝通不暢、分工不明確等問題。

行為習慣上，學生在課堂上普遍能夠保持一定的專注度，但自我管理能力仍有待加強，如部分學生容易分心、參與度不高。這些行為習慣對課程學習產(chǎn)生了一定的影響，使得學生在理解和應用萬有引力定律時遇到障礙。教學資源準備1.教材：確保每位學生都有《高中物理》新人教版必修2教材。

2.輔助材料：準備萬有引力定律相關的圖片、動畫視頻、引力勢能和動能轉換的圖表。

3.實驗器材：準備彈簧測力計、鐵球、鉛球等，用于演示萬有引力定律。

4.教室布置：設置分組討論區(qū)，布置實驗操作臺，確保實驗安全和學生活動空間。教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：展示太空中的行星運動圖像，提出問題：“這些行星是如何相互吸引并保持軌道運動的？”

-回顧舊知：簡要回顧牛頓第一定律和第二定律，以及圓周運動的向心力概念。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：介紹萬有引力定律的提出背景、數(shù)學表達式以及引力常量G的測定過程。

-舉例說明：通過地球繞太陽的運動、月球繞地球的運動等實例，解釋萬有引力定律的實際應用。

-互動探究：分組討論萬有引力定律在不同場景下的應用，如衛(wèi)星通信、天體運動等。

3.實驗演示（約15分鐘）

-實驗準備：展示萬有引力實驗，包括鐵球與鉛球的吸引實驗。

-實驗過程：引導學生觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)變化。

-實驗總結：引導學生總結實驗結果，與萬有引力定律的預期結果進行對比。

4.鞏固練習（約30分鐘）

-學生活動：發(fā)放練習題，包括計算題、選擇題和簡答題，讓學生獨立完成。

-教師指導：巡視教室，解答學生的疑問，檢查學生的練習情況。

5.小組討論（約15分鐘）

-分組討論：將學生分為小組，討論以下問題：

a.萬有引力定律在生活中的應用有哪些？

b.萬有引力定律與牛頓運動定律之間的關系是什么？

c.如何根據(jù)萬有引力定律計算兩個物體之間的相互作用力？

-小組匯報：每組選派代表進行匯報，分享討論成果。

6.案例分析（約20分鐘）

-案例展示：提供實際案例，如衛(wèi)星發(fā)射、宇宙飛船的軌道調整等。

-分析討論：引導學生分析案例中涉及的萬有引力定律的應用，探討實際操作中的難點和解決方案。

7.總結與反思（約5分鐘）

-總結：回顧本節(jié)課的主要知識點，強調萬有引力定律的重要性。

-反思：引導學生反思學習過程中的收獲和不足，提出改進措施。

8.布置作業(yè)（約2分鐘）

-作業(yè)布置：布置課后作業(yè)，包括完成教材上的相關練習題和撰寫一篇關于萬有引力定律在日常生活應用的短文。知識點梳理1.萬有引力定律的提出背景：

-天體運動現(xiàn)象的觀察與描述：如行星繞太陽的運動、月球繞地球的運動等。

-牛頓對前人理論的研究與總結：如開普勒定律、伽利略的慣性定律等。

2.萬有引力定律的內(nèi)容：

-兩個質點之間的引力與它們的質量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-引力的方向在兩質點連線的方向上。

-引力常量G：一個實驗測定的常數(shù)，用于計算兩個質點之間的引力。

3.萬有引力定律的數(shù)學表達式：

-F=G*(m1*m2)/r^2

其中，F(xiàn)為引力，G為引力常量，m1和m2為兩個質點的質量，r為兩質點之間的距離。

4.萬有引力定律的應用：

-天體運動：如行星運動、衛(wèi)星運動等。

-地面物體運動：如拋物線運動、地球自轉等。

-生活中的應用：如地球重力、衛(wèi)星通信等。

5.引力勢能和動能的轉換：

-在引力作用下，物體從高勢能位置運動到低勢能位置時，其動能增加，勢能減少。

-引力勢能的公式：U=-G*(m1*m2)/r

其中，U為引力勢能，m1和m2為兩個質點的質量，r為兩質點之間的距離。

6.萬有引力定律與牛頓運動定律的關系：

-牛頓第一定律：物體在沒有外力作用下，保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。

-牛頓第二定律：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。

-牛頓第三定律：作用力和反作用力大小相等、方向相反。

7.萬有引力定律的實驗驗證：

-卡文迪許實驗：通過測量兩個小球之間的引力，測定引力常量G。

-地面重力實驗：測量地面物體的重力，驗證萬有引力定律。

8.萬有引力定律的意義：

-完善了牛頓力學體系，使物理學達到一個新的高度。

-為天文學、航天工程等領域提供了重要的理論基礎。

-培養(yǎng)學生的科學探究精神和邏輯思維能力。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.融入實際案例：在講解萬有引力定律時，我會嘗試結合實際生活中的案例，比如衛(wèi)星導航、地球引力對人類活動的影響等，讓學生看到物理知識的應用價值，激發(fā)他們的學習興趣。

2.多媒體輔助教學：利用多媒體資源，如動畫、視頻等，直觀展示萬有引力定律的物理現(xiàn)象，幫助學生更好地理解抽象的物理概念。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生參與度不足：在小組討論和實驗環(huán)節(jié)，部分學生參與度不高，可能是由于對物理學科的興趣不濃或者學習方法不當。

2.教學節(jié)奏把握：有時候在講解新知識時，由于過于追求深度，導致教學節(jié)奏過快，部分學生跟不上進度。

3.評價方式單一：目前的評價方式主要是通過作業(yè)和考試，缺乏對學生實際應用能力的評價。

反思改進措施（三）改進措施

1.提高學生參與度：通過設計更具互動性的教學活動，如角色扮演、實驗競賽等，讓學生在輕松愉快的氛圍中學習。同時，鼓勵學生提問，培養(yǎng)他們的自主學習能力。

2.優(yōu)化教學節(jié)奏：在講解新知識時，我會注意適時放慢節(jié)奏，確保每個學生都能跟上。對于較難理解的概念，我會采用分步講解的方式，幫助學生逐步掌握。

3.多元化評價方式：除了傳統(tǒng)的作業(yè)和考試，我還將引入課堂表現(xiàn)、小組合作、實驗報告等多種評價方式，全面評估學生的學習成果。同時，鼓勵學生參與項目式學習，提高他們的實際應用能力。

4.加強師生互動：通過定期組織課堂討論、實驗指導等，加強與學生的溝通，了解他們的學習需求和困難，及時調整教學策略。

5.注重跨學科融合：在講解萬有引力定律時，我會嘗試將其與其他學科知識相結合，如數(shù)學、地理等，拓寬學生的知識面，提高他們的綜合素養(yǎng)。課后作業(yè)1.**計算題**：兩個質量分別為5kg和10kg的物體相距2m，求它們之間的萬有引力大小（引力常量G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2）。

-解答：F=G*(m1*m2)/r^2=6.67×10^-11*(5*10)/(2^2)=6.67×10^-11*50/4=1.6675×10^-9N

2.**應用題**：地球半徑約為6.4×10^6m，月球繞地球的軌道半徑約為3.8×10^8m，求月球繞地球運動的向心加速度。

-解答：向心加速度a=v^2/r，其中v是月球繞地球的線速度。月球繞地球的周期T約為27.3天，轉換為秒T=27.3*24*3600=2.36×10^6s。月球繞地球的軌道周長C=2πr=2π*3.8×10^8m。線速度v=C/T=(2π*3.8×10^8)/(2.36×10^6)≈3.08×10^3m/s。因此，a=(3.08×10^3)^2/(3.8×10^8)≈2.56×10^-3m/s^2。

3.**實驗題**：設計一個實驗來驗證萬有引力定律，并記錄實驗步驟和結果。

-解答：實驗步驟：

1.準備兩個質量已知的小球，一個彈簧測力計和一個刻度尺。

2.將兩個小球固定在細線上，保持一定距離。

3.使用彈簧測力計測量兩個小球之間的引力。

4.改變小球之間的距離，重復步驟3。

5.記錄不同距離下的引力值。

-結果：根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，繪制引力與距離平方的倒數(shù)的關系圖，驗證萬有引力定律。

4.**思考題**：為什么地球上的物體都會受到地球的引力作用？

-解答：地球上的物體都會受到地球的引力作用，因為地球具有質量，根據(jù)萬有引力定律，任何兩個具有質量的物體之間都會存在引力。地球的質量非常大，因此它對地面上的物體產(chǎn)生的引力也足夠強，使得物體被吸引向地面。

5.**應用題**：一顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，周期為90分鐘，求衛(wèi)星的軌道半徑（地球半徑約為6.4×10^6m）。

-解答：衛(wèi)星的軌道半徑r可以通過周期T和地球半徑R來計算。衛(wèi)星的軌道半徑等于地球半徑加上衛(wèi)星軌道的高度h。首先，計算衛(wèi)星的軌道高度h=(T/2π)*v，其中v是衛(wèi)星的線速度。衛(wèi)星的線速度v=2πr/T。將v代入h的公式中，得到h=(T/2π)*(2πr/T)=r。因此，r=(T/2π)*(2πR/T)=R。所以，衛(wèi)星的軌道半徑r等于地球半徑R，即r=6.4×10^6m。衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑，即6.4×10^6m。板書設計1.萬有引力定律

①萬有引力定律公式：F=G*(m1*m2)/r^2

②引力常量：G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2

③引力的方向：沿兩質點連線的方向

2.引力勢能

①引力勢能公式：U=-G*(m1*m2)/r

②勢能與距離的關系：隨著距離增加，引力勢能減小

③勢能與動能的轉換：引力場中物體從高勢能位置向低勢能位置運動時，動能增加

3.牛頓運動定律與萬有引力定律的關系

①牛頓第一定律：物體在沒有外力作用下，保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)

②牛頓第二定律：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

③牛頓第三定律：作用力和反作用力大小相等、方向相反

4.萬有引力定律的應用

①天體運動：如行星運動、衛(wèi)星運動等

②地面物體運動：如拋物線運動、地球自轉等

③生活中的應用：如地球重力、衛(wèi)星通信等

5.實驗驗證

①卡文迪許實驗：測定引力常量G

②地面重力實驗：驗證萬有引力定律課堂小結，當堂檢測課堂小結：

今天我們學習了萬有引力定律，這是物理學中一個非常重要的定律，它揭示了物體之間相互吸引的規(guī)律。通過這節(jié)課的學習，我們了解到：

1.萬有引力定律的內(nèi)容：兩個質點之間的引力與它們的質量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

2.引力常量G：一個實驗測定的常數(shù)，用于計算兩個質點之間的引力。

3.引力的方向：在兩質點連線的方向上。

4.引力勢能和動能的轉換：在引力作用下，物體從高勢能位置運動到低勢能位置時，其動能增加，勢能減少。

5.萬有引力定律的應用：在天體運動、地面物體運動以及生活中的多個方面都有廣泛的應用。

當堂檢測：

為了檢測學生對本節(jié)課內(nèi)容的掌握情況，我們將進行以下幾道題目的當堂檢測：

1.**選擇題**：下列關于萬有引力定律的說法正確的是：

A.引力與距離的平方成正比

B.引力與距離的平方成反比

C.引力與質量的乘積成正比

D.引力與質量的乘積成反比

-答案：C

2.**計算題**：地球半徑約為6.4×10^6m，月球繞地球的軌道半徑約為3.8×10^8m，求月球繞地球運動的向心加速度。

-答案：a≈2.56×10^-3m/s^2

3.**應用題**：一個質量為2kg的物體被拋向空中，其初始速度為10m/s