2024-2025學(xué)年高中物理 第六章 萬(wàn)有引力與航天 3 萬(wàn)有引力定律（1）教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第六章萬(wàn)有引力與航天3萬(wàn)有引力定律（1）教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版必修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)間教材分析嘿，各位親愛(ài)的同學(xué)們，今天我們要一起探索物理的奇妙世界，特別是萬(wàn)有引力與航天這一章的“萬(wàn)有引力定律”。我們將會(huì)從生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象出發(fā)，一步步揭開宇宙中的神秘面紗。準(zhǔn)備好一起飛向知識(shí)的宇宙了嗎？（???）核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)探究方法，理解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。

2.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，分析和解決與萬(wàn)有引力相關(guān)的問(wèn)題。

3.增強(qiáng)學(xué)生對(duì)宇宙奧秘的好奇心，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣和熱情。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：萬(wàn)有引力定律的理解與應(yīng)用。

難點(diǎn)：萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)過(guò)程和實(shí)際應(yīng)用中的計(jì)算問(wèn)題。

解決辦法：

1.重點(diǎn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和生活中的實(shí)例，幫助學(xué)生直觀理解萬(wàn)有引力定律的基本概念。

2.難點(diǎn)：結(jié)合具體案例，引導(dǎo)學(xué)生逐步推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律公式，并通過(guò)練習(xí)鞏固計(jì)算技巧。同時(shí)，利用小組合作學(xué)習(xí)，共同探討解決復(fù)雜問(wèn)題的方法。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生人手一冊(cè)新教材《高中物理》必修2，第六章相關(guān)頁(yè)碼。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與萬(wàn)有引力定律相關(guān)的圖片、圖表、宇宙探索視頻等多媒體素材，以增強(qiáng)直觀教學(xué)效果。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備彈簧測(cè)力計(jì)、鉛球、地球模型等，用于演示萬(wàn)有引力現(xiàn)象。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，安排實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，確保教學(xué)活動(dòng)順利進(jìn)行。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過(guò)程：

開場(chǎng)提問(wèn)：“同學(xué)們，你們有沒(méi)有想過(guò)，為什么蘋果會(huì)從樹上掉下來(lái)？而不是飛向天空？”

展示一些關(guān)于地球衛(wèi)星、行星運(yùn)動(dòng)的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受宇宙引力的魅力。

簡(jiǎn)短介紹萬(wàn)有引力定律的基本概念和它在物理學(xué)中的重要性，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.萬(wàn)有引力定律基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解萬(wàn)有引力定律的基本概念、組成部分和原理。

過(guò)程：

講解萬(wàn)有引力定律的定義，介紹牛頓如何通過(guò)觀察蘋果落地和月球繞地球運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，提出了萬(wàn)有引力定律。

使用圖表或示意圖展示萬(wàn)有引力公式F=G*(m1*m2)/r^2，幫助學(xué)生理解引力的大小與距離和質(zhì)量的關(guān)系。

3.萬(wàn)有引力定律案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過(guò)具體案例，讓學(xué)生深入了解萬(wàn)有引力定律的特性和重要性。

過(guò)程：

選擇地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)、人造衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)等案例進(jìn)行分析。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解萬(wàn)有引力定律在解釋天體運(yùn)動(dòng)中的作用。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)現(xiàn)代航天技術(shù)的影響，以及如何利用萬(wàn)有引力定律設(shè)計(jì)更高效的衛(wèi)星系統(tǒng)。

小組討論：將學(xué)生分成小組，討論如何改進(jìn)現(xiàn)有的人造衛(wèi)星軌道，提高衛(wèi)星的運(yùn)行效率。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與萬(wàn)有引力定律相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論，如“地球重力與高度的關(guān)系”。

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(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)萬(wàn)有引力定律的認(rèn)識(shí)和理解。

過(guò)程：

各組代表依次上臺(tái)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(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力定律的重要性和意義。

過(guò)程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括萬(wàn)有引力定律的定義、公式、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力定律在解釋宇宙現(xiàn)象和航天技術(shù)中的應(yīng)用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索引力的奧秘。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生撰寫一篇關(guān)于萬(wàn)有引力定律在航天領(lǐng)域應(yīng)用的短文或報(bào)告，以鞏固學(xué)習(xí)效果。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-牛頓萬(wàn)有引力定律的歷史背景資料，介紹牛頓的生平及其科學(xué)貢獻(xiàn)。

-宇宙中的引力現(xiàn)象，如黑洞、中子星等天體的引力特性。

-地球引力場(chǎng)的分布，包括重力加速度隨高度和緯度的變化。

-航天器軌道力學(xué)，探討不同軌道類型（如地球同步軌道、低地球軌道）的引力影響。

-引力波的探測(cè)和研究，介紹引力波的基本概念和探測(cè)技術(shù)。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生閱讀關(guān)于牛頓生平和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的書籍，了解科學(xué)家的研究過(guò)程和思維方式。

-組織學(xué)生觀看科普視頻，如《宇宙的奇跡：引力波的故事》，以直觀的方式理解引力波的發(fā)現(xiàn)。

-建議學(xué)生利用在線教育平臺(tái)，如KhanAcademy或Coursera，學(xué)習(xí)更多關(guān)于引力理論和航天工程的知識(shí)。

-推薦學(xué)生閱讀《黑洞與時(shí)間彎曲：愛(ài)因斯坦的宇宙》等科普書籍，了解引力與時(shí)空的關(guān)系。

-組織學(xué)生進(jìn)行小組項(xiàng)目，模擬設(shè)計(jì)一個(gè)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，考慮引力對(duì)衛(wèi)星軌道的影響。

-建議學(xué)生參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如制作簡(jiǎn)易的引力實(shí)驗(yàn)裝置，觀察不同質(zhì)量物體之間的引力作用。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校的科學(xué)俱樂(lè)部或天文社團(tuán)，與其他對(duì)物理學(xué)感興趣的同學(xué)交流學(xué)習(xí)。

-建議學(xué)生關(guān)注最新的科學(xué)新聞，了解引力相關(guān)的最新研究成果和航天技術(shù)的進(jìn)展。

-組織學(xué)生參觀當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)博物館或天文館，通過(guò)實(shí)物和展覽加深對(duì)引力現(xiàn)象的理解。

-推薦學(xué)生閱讀《宇宙簡(jiǎn)史》等經(jīng)典科普作品，拓寬對(duì)宇宙和引力的認(rèn)識(shí)。課后作業(yè)1.作業(yè)題目：地球表面的重力加速度約為9.8m/s2，一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體在地球表面受到的重力是多少？

解答：使用公式F=m*g，其中m是物體的質(zhì)量，g是重力加速度。

F=2kg*9.8m/s2=19.6N

答案：物體受到的重力是19.6牛頓。

2.作業(yè)題目：假設(shè)兩個(gè)物體分別具有質(zhì)量m1=10kg和m2=20kg，它們之間的距離為r=2m。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，它們之間的引力是多少？

解答：使用公式F=G*(m1*m2)/r2，其中G是萬(wàn)有引力常數(shù)，G≈6.67430×10^-11N·m2/kg2。

F=(6.67430×10^-11N·m2/kg2)*(10kg*20kg)/(2m)2

F=(6.67430×10^-11N·m2/kg2)*(200kg2)/4m2

F=(6.67430×10^-11N·m2/kg2)*(50kg2)/m2

F=3.33565×10^-9N

答案：它們之間的引力是3.33565×10^-9牛頓。

3.作業(yè)題目：一個(gè)物體在地球表面上的重力是24N。如果這個(gè)物體被帶到月球表面，其重力將變?yōu)槎嗌?？（假設(shè)月球的重力加速度是地球的1/6）

解答：首先計(jì)算物體在地球上的質(zhì)量，使用公式m=F/g，其中F是重力，g是地球的重力加速度。

m=24N/9.8m/s2≈2.45kg

然后計(jì)算物體在月球上的重力，使用公式F'=m*g'，其中g(shù)'是月球的重力加速度。

F'=2.45kg*(9.8m/s2/6)≈4.0N

答案：物體在月球上的重力大約是4.0牛頓。

4.作業(yè)題目：一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體被拋向太空，其速度為5m/s，方向與地球表面成30度角。忽略空氣阻力，計(jì)算物體在地球表面上的勢(shì)能和動(dòng)能。

解答：勢(shì)能的計(jì)算使用公式E_p=m*g*h，其中h是物體的高度。

動(dòng)能的計(jì)算使用公式E_k=0.5*m*v2，其中v是物體的速度。

假設(shè)物體拋出時(shí)的高度為0，則勢(shì)能為0。

E_k=0.5*0.5kg*(5m/s)2=0.5*0.5kg*25m2/s2=6.25J

答案：物體在地球表面上的勢(shì)能為0，動(dòng)能為6.25焦耳。

5.作業(yè)題目：地球質(zhì)量為5.972×10^24kg，月球質(zhì)量為7.342×10^22kg，地球到月球的平均距離為3.844×10^8m。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，計(jì)算地球和月球之間的引力。

解答：使用公式F=G*(m1*m2)/r2，其中G是萬(wàn)有引力常數(shù)，G≈6.67430×10^-11N·m2/kg2。

F=(6.67430×10^-11N·m2/kg2)*(5.972×10^24kg*7.342×10^22kg)/(3.844×10^8m)2

F=(6.67430×10^-11N·m2/kg2)*(4.362×10^46kg2)/(1.484×10^17m2)

F=2.566×10^20N

答案：地球和月球之間的引力約為2.566×10^20牛頓。板書設(shè)計(jì)①萬(wàn)有引力定律

-定律內(nèi)容：任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)都相互吸引，引力的大小與兩質(zhì)點(diǎn)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：F=G*(m1*m2)/r2

-引力常數(shù)：G≈6.67430×10^-11N·m2/kg2

②引力與質(zhì)量的關(guān)系

-質(zhì)量越大，引力越大。

-質(zhì)量是引力作用的基礎(chǔ)。

③引力與距離的關(guān)系

-距離越遠(yuǎn)，引力越小。

-距離的平方關(guān)系體現(xiàn)了引力的衰減速度。

④實(shí)際應(yīng)用

-地球表面重力加速度：g≈9.8m/s2

-天體運(yùn)動(dòng)：行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)、衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)等。

⑤引力與日常生活的聯(lián)系

-重力與物體下落速度的關(guān)系。

-地球重力對(duì)物體重量和重力的區(qū)別。教學(xué)反思教學(xué)一節(jié)課，總是充滿了期待和挑戰(zhàn)。今天我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力定律，這個(gè)看似抽象的概念，卻與我們的生活息息相關(guān)。在回顧這節(jié)課的教學(xué)過(guò)程時(shí)，我想分享一些心得和反思。

首先，我覺(jué)得課堂的導(dǎo)入環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵。我選擇了生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象——蘋果從樹上掉落，這個(gè)簡(jiǎn)單的例子讓學(xué)生們立刻產(chǎn)生了好奇心。我看到他們眼中閃爍著對(duì)宇宙奧秘的渴望，這讓我感到非常欣慰。通過(guò)展示宇宙探索的視頻，我試圖激發(fā)他們對(duì)科學(xué)研究的興趣，同時(shí)也讓他們對(duì)萬(wàn)有引力定律有了初步的認(rèn)識(shí)。

在講解基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，我采用了圖表和公式相結(jié)合的方式。我發(fā)現(xiàn)，對(duì)于物理公式，學(xué)生們往往感到陌生和畏懼。因此，我盡量用簡(jiǎn)單易懂的語(yǔ)言解釋公式的來(lái)源和意義，并結(jié)合實(shí)例來(lái)幫助他們理解。例如，我通過(guò)地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的例子，讓學(xué)生們直觀地看到引力如何影響天體的運(yùn)動(dòng)。

案例分析環(huán)節(jié)是本節(jié)課的難點(diǎn)，也是重點(diǎn)。我選擇了幾個(gè)典型的案例，如地球同步衛(wèi)星和月球繞地球運(yùn)動(dòng)，這些案例不僅讓學(xué)生們了解了萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用，還激發(fā)了他們對(duì)未來(lái)航天技術(shù)的好奇。在討論環(huán)節(jié)，學(xué)生們積極參與，提出了很多有創(chuàng)意的想法，這讓我感到非常驚喜。

在小組討論中，我看到了學(xué)生們合作解決問(wèn)題的能力。他們通過(guò)討論，不僅加深了對(duì)知識(shí)的理解，還學(xué)會(huì)了如何表達(dá)自己的觀點(diǎn)。這種互動(dòng)式的教學(xué)方式，讓我看到了學(xué)生們?cè)谡n堂上的成長(zhǎng)。

課堂展示與點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)，學(xué)生們表現(xiàn)得非常自信。他們用自己的語(yǔ)言和方式，向全班同學(xué)展示了他們的研究成果。這讓我意識(shí)到，每個(gè)學(xué)生都有自己的思考和表達(dá)方式，我們應(yīng)該給予他們更多的展示機(jī)會(huì)。

在課堂小結(jié)時(shí)，我回顧了本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)了萬(wàn)有引力定律的重要性和意義。我希望通過(guò)這節(jié)課，學(xué)生們能夠認(rèn)識(shí)到物理學(xué)的重要性，