【教學(xué)設(shè)計(jì)】萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)

1、課題名稱萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用學(xué)科物理授課班級(jí)高一 2授課時(shí)數(shù)1設(shè)計(jì)者一、本節(jié)（課教學(xué)內(nèi)容分析所屬學(xué)校（1）L1I東科學(xué)技術(shù)出版社2011年7月第4版，高一物理（必修2）,第五章第2節(jié)；（2）本課教學(xué)內(nèi)容是這一章的重點(diǎn)，是萬(wàn)有引力定律在實(shí)際中的具體應(yīng)用，包括了 萬(wàn)有引力定律與上一章的圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)；（3）本課通過(guò)對(duì)一些天體運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，使學(xué)生了解存在于身邊物體之間的萬(wàn)有 引力很小，覺(jué)察不出，但在天體運(yùn)動(dòng)中因天體的質(zhì)量很大，萬(wàn)有引力起決定性作用。通 過(guò)實(shí)例分析與計(jì)算，體驗(yàn)萬(wàn)有引力定律的重要性與對(duì)天文學(xué)的貢獻(xiàn)。二、依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)1. 認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義，體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用。

2、2. 學(xué)會(huì)計(jì)算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。3. 體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)人們認(rèn)識(shí)自然的重要作用。舉例說(shuō)明物理學(xué)的進(jìn)展對(duì)于自然 科學(xué)的促進(jìn)作用。三、本節(jié)（課）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1. 通過(guò)對(duì)衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)的研究，初步掌握研究天體繞某一天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本方法：近似為 圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力作為圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；2. 初步了解人造衛(wèi)星的發(fā)射、運(yùn)行等狀況，建立正確的物理模型圖景：3. 能應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題；4. 能通過(guò)萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運(yùn)行的速度等.與方法：1. 學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，能熟練地掌握萬(wàn)有引力定律

3、；2. 學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，了解世界和中國(guó)的航天爭(zhēng)業(yè)的發(fā)展. 情感態(tài)度與價(jià)值觀：1. 通過(guò)學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，能解決實(shí)際問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。2. 通過(guò)了解我國(guó)航天的發(fā)展概況，增強(qiáng)愛(ài)國(guó)情懷。四、學(xué)習(xí)者特征分析1. 晉江市硫英中學(xué)高一 1班的學(xué)生，相對(duì)比較自覺(jué)，但自學(xué)能力有待進(jìn)一步提咼；2. 十六七歲的學(xué)生相對(duì)理解能力稍好一點(diǎn)，也比較有好奇心，只要想學(xué)，思維有啟發(fā)，有突破， 就會(huì)收到比較滿意的效果；3. 學(xué)生已經(jīng)知道了萬(wàn)有引力定律及其計(jì)算，也掌握了圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，在解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn) 題的時(shí)候，能應(yīng)用力與運(yùn)動(dòng)的處理方法；4. 學(xué)習(xí)本課存在的困難點(diǎn)：從將

4、近一年的學(xué)習(xí)情況來(lái)看，學(xué)生的計(jì)算能力尚有欠缺，物理情景 的創(chuàng)設(shè)能力有待加強(qiáng)。五、知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)描述知識(shí)點(diǎn) 編號(hào)學(xué)習(xí) 目標(biāo)具體描述語(yǔ)句1知道如何發(fā)射人造衛(wèi)星與衛(wèi)星的運(yùn)行狀況；應(yīng)用萬(wàn)有引力定律可以預(yù)測(cè)未知天 體。2理解衛(wèi)星繞著行星運(yùn)動(dòng)的模型圖與動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)一萬(wàn)有引力提供向心力。3六、教學(xué)運(yùn)用2重點(diǎn);應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，計(jì)算天體質(zhì)量、密度等。和難點(diǎn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容解決措施教學(xué)重點(diǎn)人造衛(wèi)星的發(fā)射，天 體運(yùn)行的模型圖，萬(wàn)有引 力定律的應(yīng)用。1. 多媒體展示圖片；2. 學(xué)生自己畫出模型圖；3. 一起用兩種方法計(jì)算第一宇宙速度，了 解海王星的發(fā)現(xiàn)。教學(xué)難點(diǎn)根據(jù)己有的條件確定天體 運(yùn)動(dòng)時(shí)各量的關(guān)系。補(bǔ)充例

5、題七、教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)本課內(nèi)容所涉的衛(wèi)星的發(fā)射、衛(wèi)星的運(yùn)行、太陽(yáng)系的八大行星等圖片、世界航天的 現(xiàn)狀與我國(guó)航天的現(xiàn)狀等內(nèi)容，有些在上一節(jié)己經(jīng)展示，本課還可展示一些，或展示衛(wèi) 星運(yùn)行的情況等來(lái)幫助學(xué)生構(gòu)建模型圖。對(duì)神六、嫦娥一號(hào)、嫦娥二號(hào)、天宮一號(hào)等圖 片與文字安排在本章復(fù)習(xí)的時(shí)候，讓學(xué)生到學(xué)校計(jì)算機(jī)教室自己查找，更能增加學(xué)生的 認(rèn)識(shí)與知識(shí)的系統(tǒng)化，加深應(yīng)用的印象。八、教學(xué)媒體（資源）選擇（依據(jù)“經(jīng)驗(yàn)之塔” P42,確認(rèn)有助于教學(xué)）知識(shí)點(diǎn) 編號(hào)學(xué)習(xí) 目標(biāo)媒體 類型媒體內(nèi)容要點(diǎn)教學(xué) 作用使用 方式所得結(jié)論占用 時(shí)間媒體 來(lái)源1理解圖片牛頓拋體運(yùn)動(dòng)圖EFF衛(wèi)星具有足夠大的 速度就能不回到地 面而成為衛(wèi)星

6、8分鐘教材2知道圖片不同宇宙速度對(duì)應(yīng) 的軌道BG給衛(wèi)星的速度不同，衛(wèi) 星的軌道就不同4分鐘教材3知道 與理解視頻嫦娥二號(hào)衛(wèi)星發(fā)射AHKJ三級(jí)火箭是最常用的 衛(wèi)星運(yùn)載火箭；我國(guó)的 衛(wèi)星水平已達(dá)世界前 列8分鐘網(wǎng)絡(luò)上 下載4知道圖片太陽(yáng)系與行星圖 片、衛(wèi)星圖片HG行星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)、衛(wèi) 星的運(yùn)行軌道情況2分鐘教材與 下載 媒體在教學(xué)中的作用分為：A提供事實(shí)，建立經(jīng)驗(yàn)；B.創(chuàng)設(shè)悄境，引發(fā)動(dòng)機(jī)：C.舉例驗(yàn)證，建立概念；D.提供示范， 正確操作：E-呈現(xiàn)過(guò)程，形成表象；F.演繹原理，啟發(fā)思維；G設(shè)難巻疑，引起思辨：H.展示事例，開(kāi)闊視野；I.欣賞審美， 陶冶惜操：J.歸納總結(jié)，復(fù)習(xí)鞏固；広自定義。 媒體的

7、使用方式包括：A.設(shè)疑一演示一講解；B.設(shè)疑一演示一討論；C.講解一演示一概括；D.講解一演示一舉例： E.演示一提問(wèn)一講解：F.演示一討論一總結(jié)：G邊演示、邊講解：H.邊演示、邊議論：I.學(xué)習(xí)者白己操作媒體進(jìn)行學(xué)習(xí)；J. 自定義。九、板書設(shè)計(jì)第2節(jié)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用一、人造衛(wèi)星上天1. 牛頓的拋體運(yùn)動(dòng)圖-衛(wèi)星上天與繞地球運(yùn)行的原理2. 衛(wèi)星的發(fā)射一發(fā)射速度至少達(dá)到7.9km/s3. 宇宙速度第一宇宙速度：在地面附近軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 片=7.9km/s環(huán)繞速度。第二宇宙速度：脫離地球引力的最小速度v2=11.2km/s也稱脫離速度。第三宇宙速度：掙脫太陽(yáng)引力朿縛而飛出太陽(yáng)系的最小速度v5=1

8、6.7km/s逃逸速度二、預(yù)測(cè)未知天體1.1781年 用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)天王星，但觀察到的軌道與計(jì)算出的不合 預(yù)測(cè)未知行星 2.1845年 英國(guó)亞當(dāng)斯和法國(guó)勒維列同時(shí)獨(dú)立地計(jì)算出預(yù)測(cè)的未知行星的位置1846年 柏林加勒在亞當(dāng)斯和勒維列預(yù)測(cè)的區(qū)域發(fā)現(xiàn)了海王星三、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決天體運(yùn)行問(wèn)題的兩個(gè)基本思路1. 近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)后，萬(wàn)有引力提供向心力2. 忽略行星自轉(zhuǎn)的彩響，行星表面的物體重力等于引力十、關(guān)于教學(xué)策略選擇的闡述1 情境教學(xué)策略：對(duì)于衛(wèi)星繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)與橢圓軌道運(yùn)動(dòng)、行星繞恒星運(yùn)動(dòng)的模型創(chuàng)建的學(xué) 習(xí)，以圖片展示的形式采用情境教學(xué)策略，可以幫助學(xué)生正確地構(gòu)建模型圖與天體運(yùn)動(dòng)的理解。

9、2啟發(fā)式教學(xué)策略：對(duì)于萬(wàn)有引力在研究天體運(yùn)動(dòng)時(shí)各量關(guān)系的確定問(wèn)題，采用啟發(fā)式教學(xué)策略可以 提高學(xué)生的參與度，加深理解萬(wàn)有引力定律的重要應(yīng)用，體驗(yàn)經(jīng)典力學(xué)對(duì)人類探索未知世界的作用。3.情境一陶冶策略：對(duì)于我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射水平、回收技術(shù)等航天技術(shù)的了解與萬(wàn)有引力定律預(yù)測(cè)未知天體的 內(nèi)容，采用情境一陶冶策略可以加強(qiáng)愛(ài)國(guó)主義教育與了解人類勇于探索未知世界的精神。十一、課堂教學(xué)過(guò)程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（本欄為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，應(yīng)詳細(xì)闡述并繪出流程圖）教學(xué) 環(huán)節(jié)教師的活動(dòng)學(xué)生的活動(dòng)教學(xué)媒體（資源）設(shè)計(jì)意圖、依據(jù)復(fù)習(xí) 上節(jié)課主 要內(nèi)容【提問(wèn)】萬(wàn)有引力存在于 什么領(lǐng)域？它的大小與 什么因素有關(guān)？【提問(wèn)】卡文迪許實(shí)驗(yàn)測(cè) 萬(wàn)有

10、引力常量的原理是 什么？【提問(wèn)】萬(wàn)有引力常量的 測(cè)出的物理意義是什 么？【回答】自然界任意兩 個(gè)物體之間都存在著萬(wàn) 有引力。兩物體質(zhì)量與 距離?！净卮稹坷靡嘏c 金屬絲的扭轉(zhuǎn)力矩的平 衡來(lái)求得?！净卮稹渴谷f(wàn)有引力定 律有了其實(shí)際意義，可 以求得地球的質(zhì)量等.激發(fā)意識(shí)：相同距離時(shí)， 質(zhì)量人的物體間引力 大，質(zhì)量小的物體間引 力小。身邊物體間的引 力小而天體間引力大。 增強(qiáng)科學(xué)方法的教育。再體會(huì)物體的強(qiáng)人力 量。新課引入講解萬(wàn)有引力定律在天 文學(xué)的應(yīng)用使天文學(xué)獲 得了很快的發(fā)展,體現(xiàn)了 經(jīng)典力學(xué)的價(jià)值與意義。引入本課：萬(wàn)有引力定 律的應(yīng)用。新課之人造衛(wèi)星上天牛頓在自然哲學(xué)的數(shù)學(xué) 原理中用一張圖

11、解釋行 星能保持在某軌道運(yùn)行 的原因。大家看圖思考問(wèn) 題。讀牛頓的拋體運(yùn)動(dòng) 圖，思考人造地球衛(wèi)星 或宇宙飛船上天的原 理?；脽羝瑘D片展示理解衛(wèi)星發(fā)射原理。十八世紀(jì)就能提出如何 發(fā)射衛(wèi)星,但因科技條件 限制，沒(méi)能實(shí)際做到。直 到1903年俄國(guó)科學(xué)家齊 奧爾科夫斯基推導(dǎo)出著 名的齊奧爾科夫斯基火 箭公式，提出液體燃料發(fā) 動(dòng)機(jī)的多級(jí)火箭發(fā)射衛(wèi) 星。（1）多級(jí)火箭克服地 球引力實(shí)現(xiàn)宇宙航行的 構(gòu)想一1903年俄國(guó)科學(xué) 家齊奧爾科夫斯基提出。 （2）前蘇聯(lián)于1957年發(fā) 射第一顆人造衛(wèi)星。（3） 我國(guó)于1970年發(fā)射第一 顆人造衛(wèi)星。在各國(guó)發(fā)射 的第一顆人造衛(wèi)星中，我 國(guó)衛(wèi)星的質(zhì)量最大 （173kg）o

12、讀圖，了解火箭推動(dòng)衛(wèi) 星進(jìn)入繞地球飛行的軌 道。觀看視頻。視頻展示嫦娥二 號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射主 要過(guò)程。通過(guò)了解嫦娥二號(hào)衛(wèi)星 的發(fā)射，了解我國(guó)的航 天技術(shù)水平，進(jìn)行愛(ài)國(guó) 教育與熱愛(ài)科學(xué)的教 育。【提問(wèn)】衛(wèi)星發(fā)射需要多 少速度？那就要看衛(wèi)星根據(jù)已知量計(jì)算衛(wèi)星繞 行速度。構(gòu)建衛(wèi)星繞地運(yùn)行的模 型圖，理解引力提供衛(wèi)需要多少速度吧。你能算 出衛(wèi)星在地面附近軌道 繞地心運(yùn)行的速度嗎？(提供已知量)星向心力的意義與應(yīng) 用?！咎釂?wèn)】軌道平面與赤道 平面關(guān)系怎樣？【提問(wèn)】衛(wèi)星的運(yùn)行軌道 一定是圓周嗎？我們?cè)?么抬高衛(wèi)星的軌道？ 宇宙速度：(1) 第一宇宙速 度：衛(wèi)星在地面附近軌道 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行 速度。比二7

13、. 9km/s。也稱 環(huán)繞速度。(2) 第二宇宙速 度：衛(wèi)星脫離地球引力所 需的最小發(fā)射速度。 V2=11.2km/so也稱脫離 速度。(3)第三宇宙速度：衛(wèi)星 掙脫太陽(yáng)引力束縛而飛 出太陽(yáng)系所需的最小發(fā) 射速度。vs=16. 7km/s o 也稱逃逸速度?！净卮稹坑懻撘μ峁?向心力的實(shí)際情景?！净卮稹繌S Mmv-由 G= tn口Jrr知，可以通過(guò)增大衛(wèi)星 的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)抬高軌 道。當(dāng)衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng) 的時(shí)候，加速后就會(huì)做 離心運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步理解衛(wèi)星受地球 的引力提供向心力的意 義。知道衛(wèi)星的軌道特 點(diǎn)。復(fù)習(xí)了離心運(yùn)動(dòng)并 引入宇宙速度。新課之預(yù)測(cè)未知天體我們將一些設(shè)備放在衛(wèi) 星內(nèi)，發(fā)射到太空，依靠

14、 引力使它們繞地球運(yùn)行， 為人類工作。行星繞恒星 運(yùn)行也是依靠引力的。目 前科學(xué)家已確認(rèn)太陽(yáng)系有 八人行星。1781年人們用 塑遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)天王星，但觀 察到的運(yùn)行軌道與用萬(wàn)有 引力定律計(jì)算出的不吻 合。有人預(yù)測(cè)天王星外還 有一顆未知行星。1845年英國(guó)人學(xué)生亞當(dāng)斯 和法國(guó)天文學(xué)愛(ài)好者勒維 列同時(shí)獨(dú)立地計(jì)算出預(yù)測(cè)列出這八大行星。閱讀課本?；脽羝瑘D片展示了解模型圖。從閱讀中找到事實(shí)，從 爭(zhēng)實(shí)深刻體會(huì)海王星的 發(fā)現(xiàn)說(shuō)明萬(wàn)有引力定律 在天文學(xué)上神奇的魅 力。的未知行星的位置。1846 年柏林天文學(xué)家加勒在亞 當(dāng)斯和勒維列預(yù)測(cè)的區(qū)域 發(fā)現(xiàn)了海王星?！窘Y(jié)論】科學(xué)定律不僅能 解釋已知的現(xiàn)彖，能轉(zhuǎn)化 為技術(shù)而應(yīng)

15、用于生活與生 產(chǎn)中，而且還能預(yù)言當(dāng)時(shí) 未知的一事物、現(xiàn)象等。 例如，應(yīng)用萬(wàn)有引力定律 預(yù)測(cè)了海王星。后來(lái)，在 天文學(xué)領(lǐng)域，基于相對(duì)論, 愛(ài)因斯坦又預(yù)言了一系列 重要爭(zhēng)件、現(xiàn)象。新課之例題（大家一起做）【例題】某人在某一星球 上以速度v豎直上拋一 物體，經(jīng)時(shí)間f落回拋出 點(diǎn)，已知該星球的半徑為 R，若要在該星球上發(fā)射 一顆靠近該星運(yùn)轉(zhuǎn)的人 造星體，則該人造星體的 速度大小為多少？分析：由豎直上拋可求 出星球表面的重力加速 底 eV2Vg=T=T2在該星球表面附近 的人造星體的重力等于 受到該星球的引力 -Mm mg = G廠該星球?qū)θ嗽煨求w 的引力提供向心力-Mmv2G = m rr（M:星球質(zhì)

16、量肋:人造星 體質(zhì)量） 得宀廊=樺體會(huì)應(yīng)用萬(wàn)有引力 定律解決天體運(yùn)動(dòng) 問(wèn)題的兩個(gè)基本思 路_小Mmmg = G廠小 Mmv2G = m 廠r新課 小結(jié)【提問(wèn)】通過(guò)這節(jié)課你學(xué) 到了什么知識(shí)點(diǎn)？你體 會(huì)到了什么？利用板書內(nèi)容回憶、鞏 固本課。作業(yè)課后作業(yè)1、2、4、6十二、教學(xué)流程圖本課使用了多媒體圖片、視頻等多種教學(xué)手段，多種教學(xué)方式，體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的價(jià) 值與為人類探索未知世界的偉大魅力，了解科學(xué)研究的方法過(guò)程。十四.形成性檢測(cè)1圖中的圓 b、其圓心均在地球的自轉(zhuǎn)軸線上對(duì)環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言不正確的是（）A.衛(wèi)星的軌道可能為"B 衛(wèi)星的軌道可能為bC 衛(wèi)星的軌道可能為cD 同步衛(wèi)星

17、的軌道只可能為b2.（2010年江蘇省南京b兩顆人造地球衛(wèi)星分別在如圖所示的兩個(gè)不同的軌道上運(yùn)行下列說(shuō)法中正確的是（）Am衛(wèi)星的運(yùn)行速度比第一宇宙速度大B”衛(wèi)星的運(yùn)行速度較小Cb衛(wèi)星受到的向心力較大Dm衛(wèi)星受到的向心力較大3.已知地球半徑/?-6.4x106 m.地面附近重力加速度5-9.8 mQ,計(jì)算在距離地面/3.4x106 m的圓形軌道上的衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v和周期T.十六、形成性評(píng)價(jià)-學(xué)生通過(guò)自己本課的學(xué)習(xí)，感受了萬(wàn)有引力定律與經(jīng)典物理學(xué)的偉大成就與偉大魅 力，能應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算和解答衛(wèi)星繞行星做圓周運(yùn)動(dòng)或行星繞恒星做圓周運(yùn)動(dòng)等 簡(jiǎn)單的題目。十七、教學(xué)反思、總結(jié)一、突出重點(diǎn)。這節(jié)課最主要的目標(biāo)就是讓學(xué)生建立天體運(yùn)動(dòng)的一般模型，體會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速 度的過(guò)程，掌握其中的解決問(wèn)題的方法，所以在講解第一宇宙速度這里我花了差不多15分鐘，當(dāng)然 要突出新課改的思想，把課堂還給學(xué)生，所以我采用啟發(fā)式教學(xué)，先讓學(xué)生自己思考計(jì)算，再幫他們 總結(jié)時(shí)一步一步啟發(fā)式地提問(wèn)，重新推