2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第4章 萬(wàn)有引力定律及航天 習(xí)題課5 萬(wàn)有引力定律及航天教學(xué)實(shí)錄 魯科版必修第二冊(cè)

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章萬(wàn)有引力定律及航天習(xí)題課5萬(wàn)有引力定律及航天教學(xué)實(shí)錄魯科版必修第二冊(cè)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)間教材分析2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章“萬(wàn)有引力定律及航天”習(xí)題課5“萬(wàn)有引力定律及航天教學(xué)實(shí)錄”，魯科版必修第二冊(cè)。本章節(jié)以牛頓的萬(wàn)有引力定律為核心，結(jié)合航天應(yīng)用實(shí)例，旨在幫助學(xué)生理解萬(wàn)有引力定律的內(nèi)涵，掌握其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解釋自然現(xiàn)象的能力。

2.增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題的技能。

3.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析理解萬(wàn)有引力定律。

4.提升學(xué)生科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀，認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。學(xué)情分析本節(jié)課面對(duì)的是高中生，他們已經(jīng)具備了一定的物理知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)力學(xué)概念有一定的了解。在知識(shí)層面，學(xué)生對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律有一定的掌握，但對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解可能還停留在定性描述階段，對(duì)引力常量的數(shù)值和單位可能不太熟悉。在能力方面，學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力和邏輯思維能力，但在解決復(fù)雜物理問(wèn)題時(shí)，可能缺乏系統(tǒng)性和創(chuàng)新性。在素質(zhì)方面，學(xué)生的科學(xué)探究精神有待加強(qiáng)，對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的觀察和思考能力需要進(jìn)一步提升。

行為習(xí)慣上，學(xué)生在課堂上的參與度較高，但有時(shí)會(huì)因?yàn)閷?duì)物理概念的理解不夠深入而表現(xiàn)出困惑。在課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)航天領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例興趣濃厚，但可能對(duì)理論推導(dǎo)和數(shù)學(xué)計(jì)算感到挑戰(zhàn)。這些特點(diǎn)對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生了以下影響：

1.需要教師在講解萬(wàn)有引力定律時(shí)，既要注重理論推導(dǎo)的嚴(yán)謹(jǐn)性，又要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的興趣。

2.在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力和邏輯思維能力，通過(guò)實(shí)例分析幫助學(xué)生理解和應(yīng)用公式。

3.鼓勵(lì)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)和討論，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究精神和團(tuán)隊(duì)合作能力。

4.通過(guò)航天實(shí)例的引入，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣，提升他們的科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)方法與策略1.采用講授與討論相結(jié)合的方法，通過(guò)講解萬(wàn)有引力定律的基本原理，引導(dǎo)學(xué)生深入理解。

2.設(shè)計(jì)小組合作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)探究精神。

3.利用多媒體展示航天器發(fā)射和運(yùn)行的視頻，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律在實(shí)際應(yīng)用中的認(rèn)識(shí)。

4.通過(guò)角色扮演活動(dòng)，讓學(xué)生模擬航天員的工作，體驗(yàn)航天科技的魅力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)【導(dǎo)入環(huán)節(jié)】

用時(shí)：5分鐘

1.創(chuàng)設(shè)情境：播放一段關(guān)于航天員在太空中的生活片段，引導(dǎo)學(xué)生思考太空中的物體是如何運(yùn)動(dòng)的。

2.提出問(wèn)題：為什么宇航員在太空中可以漂?。康厍?qū)教炱饔性鯓拥淖饔茫?/p>

3.學(xué)生回答問(wèn)題，教師總結(jié)：地球?qū)教炱饔幸ψ饔茫购教炱鲊@地球運(yùn)動(dòng)。

【講授新課】

用時(shí)：15分鐘

1.引入牛頓的萬(wàn)有引力定律，講解其基本原理和公式。

2.通過(guò)實(shí)例分析，如地球?qū)υ虑虻囊Α⒌厍驅(qū)教炱鞯囊Φ?，幫助學(xué)生理解萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用。

3.講解引力常量的概念和數(shù)值，以及其在實(shí)際計(jì)算中的作用。

4.分析萬(wàn)有引力定律在航天領(lǐng)域的應(yīng)用，如地球同步衛(wèi)星、月球探測(cè)等。

【鞏固練習(xí)】

用時(shí)：10分鐘

1.學(xué)生獨(dú)立完成課后習(xí)題，教師巡視指導(dǎo)。

2.小組討論，共同解決難題。

3.教師選取典型習(xí)題進(jìn)行講解，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

【課堂提問(wèn)】

用時(shí)：5分鐘

1.提問(wèn)：如何計(jì)算兩個(gè)物體之間的引力？

2.提問(wèn)：地球?qū)教炱鞯囊εc地球?qū)ξ矬w的引力有何區(qū)別？

3.提問(wèn)：萬(wàn)有引力定律在航天領(lǐng)域的應(yīng)用有哪些？

【師生互動(dòng)環(huán)節(jié)】

用時(shí)：10分鐘

1.教師提問(wèn)，學(xué)生回答，教師點(diǎn)評(píng)。

2.學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，分享實(shí)驗(yàn)心得。

【核心素養(yǎng)拓展】

用時(shí)：5分鐘

1.教師提出問(wèn)題：如何將萬(wàn)有引力定律應(yīng)用于日常生活？

2.學(xué)生思考并回答，教師總結(jié)。

3.教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注航天科技的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)。

【總結(jié)】

用時(shí)：5分鐘

1.教師總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用。

2.學(xué)生回顧所學(xué)知識(shí)，提出疑問(wèn)，教師解答。

3.布置課后作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

【教學(xué)反思】

本節(jié)課通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、小組合作、實(shí)驗(yàn)探究等方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的參與度。在教學(xué)過(guò)程中，教師注重引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和創(chuàng)新能力。同時(shí)，通過(guò)課堂提問(wèn)和討論，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。在教學(xué)過(guò)程中，教師關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，針對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行差異化教學(xué)，使每個(gè)學(xué)生都能在課堂上有所收獲。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：

-《宇宙的奧秘》：介紹宇宙的起源、結(jié)構(gòu)以及宇宙中的天體運(yùn)動(dòng)，特別是對(duì)地球和其他行星的引力作用進(jìn)行深入探討。

-《航天科技發(fā)展史》：回顧人類航天技術(shù)的發(fā)展歷程，重點(diǎn)介紹航天器的設(shè)計(jì)原理和引力作用在航天任務(wù)中的應(yīng)用。

-《牛頓的萬(wàn)有引力定律及其影響》：分析萬(wàn)有引力定律對(duì)物理學(xué)發(fā)展的影響，以及它在現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)中的應(yīng)用。

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

-學(xué)生可以嘗試計(jì)算地球?qū)υ虑虻囊?，并分析月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期和速度。

-探究地球同步衛(wèi)星的軌道高度與地球引力的關(guān)系，以及同步衛(wèi)星在通信和氣象預(yù)報(bào)中的應(yīng)用。

-通過(guò)查閱資料，了解其他行星的引力作用，比較地球與其他行星引力的差異。

-學(xué)生可以嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律在地球表面的應(yīng)用，例如使用不同質(zhì)量的物體和彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

-鼓勵(lì)學(xué)生思考萬(wàn)有引力定律在航天器發(fā)射和返回地球過(guò)程中的作用，以及如何通過(guò)調(diào)整航天器的軌道來(lái)優(yōu)化任務(wù)。

-學(xué)生可以研究引力波的概念，了解引力波在宇宙學(xué)研究中的作用，以及引力波探測(cè)技術(shù)的最新進(jìn)展。教學(xué)反思與總結(jié)這節(jié)課下來(lái)，我覺(jué)得挺有收獲的，但也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方。

首先，我覺(jué)得導(dǎo)入環(huán)節(jié)做得還不錯(cuò)。通過(guò)播放航天員的視頻，學(xué)生們對(duì)萬(wàn)有引力定律有了直觀的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣。不過(guò)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生對(duì)于視頻中的科學(xué)現(xiàn)象還是不太理解，我可能在解釋時(shí)沒(méi)有做到深入淺出，以后得注意這一點(diǎn)。

在講授新課的過(guò)程中，我盡量結(jié)合實(shí)例來(lái)講解，比如地球?qū)υ虑虻囊Α⒌厍驅(qū)教炱鞯囊Φ?，這些實(shí)例讓學(xué)生更容易理解抽象的物理概念。但是，我也注意到，在講解引力常量的概念時(shí)，學(xué)生們的反應(yīng)并不熱烈，可能是因?yàn)檫@個(gè)概念比較抽象，我需要在今后的教學(xué)中尋找更生動(dòng)的教學(xué)方式。

鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，我設(shè)計(jì)了課后習(xí)題和小組討論，但感覺(jué)效果并不理想。有的學(xué)生對(duì)于習(xí)題的解答比較慢，討論時(shí)也缺乏深度。我覺(jué)得可能是我的問(wèn)題，我在講解習(xí)題時(shí)沒(méi)有給學(xué)生足夠的思考時(shí)間，或者在討論時(shí)沒(méi)有引導(dǎo)學(xué)生深入挖掘問(wèn)題。今后，我會(huì)在課堂上多留一些時(shí)間給學(xué)生，讓他們自己思考和討論。

課堂提問(wèn)環(huán)節(jié)，我盡量設(shè)計(jì)了一些開(kāi)放性的問(wèn)題，讓學(xué)生們能夠發(fā)揮自己的想象力。不過(guò)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生回答問(wèn)題時(shí)比較緊張，可能是因?yàn)樗麄儗?duì)自己的答案沒(méi)有足夠的信心。我應(yīng)該在今后的教學(xué)中，多鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己的想法，不要害怕犯錯(cuò)。

在師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，我盡量讓每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與到課堂討論中來(lái)。但是，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生還是不太敢發(fā)言，可能是因?yàn)樗麄儗?duì)物理知識(shí)的掌握不夠自信。我需要在今后的教學(xué)中，更多地關(guān)注這些學(xué)生的需求，給予他們更多的支持和鼓勵(lì)。

總體來(lái)說(shuō)，這節(jié)課的教學(xué)效果還是不錯(cuò)的。學(xué)生們?cè)谥R(shí)、技能、情感態(tài)度等方面都有所收獲和進(jìn)步。他們能夠理解萬(wàn)有引力定律的基本原理，能夠運(yùn)用這個(gè)原理解決一些簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題。在情感態(tài)度方面，學(xué)生們對(duì)物理學(xué)科的興趣有所提高，對(duì)科學(xué)技術(shù)的認(rèn)識(shí)也更加深刻。

當(dāng)然，也存在一些不足之處。比如，我在講解過(guò)程中可能過(guò)于注重知識(shí)的傳授，而忽視了學(xué)生的主體地位。在今后的教學(xué)中，我需要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

針對(duì)這些問(wèn)題，我提出以下改進(jìn)措施和建議：

1.在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，可以嘗試使用更多樣化的教學(xué)手段，比如實(shí)驗(yàn)演示、動(dòng)畫展示等，讓學(xué)生在直觀感受中理解物理現(xiàn)象。

2.在講授新課時(shí)，要注重引導(dǎo)學(xué)生思考，多設(shè)計(jì)一些啟發(fā)性的問(wèn)題，讓學(xué)生在思考中掌握知識(shí)。

3.在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，要給予學(xué)生更多的思考時(shí)間，鼓勵(lì)他們獨(dú)立解決問(wèn)題，同時(shí)也要注意對(duì)學(xué)生的個(gè)別輔導(dǎo)。

4.在課堂提問(wèn)環(huán)節(jié)，要營(yíng)造一個(gè)輕松、自由的課堂氛圍，讓學(xué)生敢于表達(dá)自己的想法。

5.在師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，要關(guān)注每個(gè)學(xué)生的需求，給予他們更多的支持和鼓勵(lì)，讓他們?cè)谡n堂上能夠積極參與。

我相信，通過(guò)不斷地反思和改進(jìn)，我的教學(xué)水平一定會(huì)得到提高，學(xué)生們也會(huì)在物理學(xué)習(xí)的道路上越走越遠(yuǎn)。課后作業(yè)1.題型：計(jì)算題

題目：一物體質(zhì)量為2kg，在地球表面受到的重力為9.8N。求地球?qū)υ撐矬w的萬(wàn)有引力。

答案：根據(jù)萬(wàn)有引力公式\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)，其中\(zhòng)(G\)為萬(wàn)有引力常量，約為\(6.67430\times10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2\)，\(m_1\)和\(m_2\)分別為兩個(gè)物體的質(zhì)量，\(r\)為它們之間的距離。在地球表面，\(r\)可近似為地球半徑，約為\(6.371\times10^6\,\text{m}\)。計(jì)算得到地球?qū)υ撐矬w的萬(wàn)有引力為\(F\approx2\times9.8\approx19.6\,\text{N}\)。

2.題型：應(yīng)用題

題目：地球同步衛(wèi)星的軌道高度約為3.6萬(wàn)公里。假設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為2200kg，求地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力。

答案：使用萬(wàn)有引力公式\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)，其中\(zhòng)(m_1\)為地球質(zhì)量，約為\(5.972\times10^{24}\,\text{kg}\)，\(m_2\)為衛(wèi)星質(zhì)量，\(r\)為衛(wèi)星到地球中心的距離，即地球半徑加上軌道高度，約為\(6.371\times10^6\,\text{m}+3.6\times10^7\,\text{m}\)。計(jì)算得到地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力約為\(F\approx6.67430\times10^{-11}\times\frac{5.972\times10^{24}\times2200}{(6.371\times10^6+3.6\times10^7)^2}\approx3.52\times10^3\,\text{N}\)。

3.題型：計(jì)算題

題目：一個(gè)物體從地球表面以初速度\(v_0\)水平拋出，忽略空氣阻力，求物體落地時(shí)的速度。

答案：物體在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)，落地時(shí)間\(t\)可以通過(guò)\(h=\frac{1}{2}gt^2\)計(jì)算得到，其中\(zhòng)(h\)為物體下落的高度，\(g\)為重力加速度，約為\(9.8\,\text{m/s}^2\)。水平方向的速度保持不變，為\(v_0\)。落地時(shí)豎直方向的速度\(v_y\)可以通過(guò)\(v_y=gt\)計(jì)算得到。最終速度\(v\)可以通過(guò)\(v=\sqrt{v_0^2+v_y^2}\)計(jì)算得到。

4.題型：應(yīng)用題

題目：地球上的兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為\(m_A=1\,\text{kg}\)和\(m_B=2\,\text{kg}\)，它們之間的距離為\(r=1\,\text{m}\)。求物體A對(duì)物體B的萬(wàn)有引力。

答案：使用萬(wàn)有引力公式\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)，其中\(zhòng)(m_1=1\,\text{kg}\)，\(m_2=2\,\text{kg}\)，\(r=1\,\text{m}\)。計(jì)算得到物體A對(duì)物體B的萬(wàn)有引力為\(F=6.67430\times10^{-11}\times\frac{1\times2}{1^2}\approx1.334860\times10^{-10}\,\text{N}\)。

5.題型：計(jì)算題

題目：一個(gè)物體從地球表面以初速度\(v_0\)垂直向上拋出，忽略空氣阻力，求物體上升的最大高度。

答案：物體在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)可以看作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，最大高度\(h\)可以通過(guò)\(h=\frac{v_0^2}{2g}\)計(jì)算得到，其中\(zhòng)(g\)為重力加速度，約為\(9.8\,\text{m/s}^2\)。上升過(guò)程中，物體的速度逐漸減小，最終減為零。因此，最大高度就是物體在上升過(guò)程中速度減為零時(shí)的高度。板書設(shè)計(jì)①萬(wàn)有引力定律

-定律內(nèi)容：任意兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)都相互吸引，吸引力與它們的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-公式表示：\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)

-引力常量：\(G=6.67430\times10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2\)

②引力常量

-定