人民教育出版必修二《萬有引力與航天》主題目單元設(shè)計

1、萬有引力與航天主題單元設(shè)計主題單元標題萬有引力與航天作者姓名所屬單位聯(lián)系地址聯(lián)系電話電子郵箱郵政編碼學(xué)科領(lǐng)域 （在內(nèi)打 表示主屬學(xué)科，打+ 表示相關(guān)學(xué)科。）操作提示：您可以直接復(fù)制“”、“”替換下面的“” 即可。 思想品德 音樂 化學(xué) 信息技術(shù) 勞動與技術(shù) 語文 美術(shù) 生物 科學(xué) 數(shù)學(xué) 外語 歷史 社區(qū)服務(wù) 體育 物理 地理 社會實踐 其他（請列出）：適用年級高中一年級所需時間8課時主題學(xué)習(xí)概述(簡述單元在課程中的地位和作用、單元的組成情況，解釋專題的劃分和專題之間的關(guān)系，主要的學(xué)習(xí)方式和預(yù)期的學(xué)習(xí)成果，字數(shù)300-500)本章主要在講述了萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)及其在天體運動中的應(yīng)用.萬有引力定律

2、是在哥白尼、伽利略、開普勒等人的天文學(xué)研究成果基礎(chǔ)上，由牛頓運用力學(xué)原理發(fā)現(xiàn)的重要定律.萬有引力定律闡明了宇宙萬物之間普遍存在的相互作用力的規(guī)律,為人們認識天體的運動奠定了基礎(chǔ).把教材六個標題的內(nèi)容設(shè)計成六個專題來組織學(xué)習(xí)活動。專題一：行星的運動 專題二：太陽與行星間的引力 專題三：萬有引力定律 專題四：萬有引力理論的成就 專題五：宇宙航行 專題六：經(jīng)典力學(xué)的局限性 主題學(xué)習(xí)目標（描述該主題學(xué)習(xí)所要達到的主要目標）知識與技能：1、理解和掌握開普勒行星運動定律。2、掌握利用萬有引力定律計算天體質(zhì)量、天體密度的基本方法。3、知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。4、理解衛(wèi)星的運行速度與軌道半

3、徑的關(guān)系。5、掌握人類認識自然規(guī)律的科學(xué)方法。過程與方法：1了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解。2、通過推導(dǎo)太陽與行星間的引力公式，體會邏輯推理在物理學(xué)中的重要性3、通過萬有引力定律推導(dǎo)出計算天體質(zhì)量的公式。4、通過萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運用知識解決問題的能力。情感態(tài)度與價值觀：1掌握人類認識自然規(guī)律的科學(xué)方法，感悟科學(xué)是人類進步不竭的動力。2、感受太陽與行星間的引力關(guān)系，從而體會大自然的奧秘3、體會萬有引力定律在人類認識自然界奧秘中的巨大作用，讓學(xué)生懂得理論來源于實踐，反過來又可以指導(dǎo)實踐的辯證唯物主義觀點。對應(yīng)課標1、通過有關(guān)事實了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。

4、知道萬有引力定律。2、會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 3、初步了解經(jīng)典時空觀和相對論時空觀，知道相對論對人類認識世界的影響。 4、初步了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象，知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點5、通過實例，了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就，認識經(jīng)典力學(xué)的實用范圍和局限性。 6、體會科學(xué)研究方法對人們認識自然的重要作用。舉例說明物理學(xué)的進展對于自然科學(xué)的促進作用。 主題單元問題設(shè)計1行星是如何運動的?2行星與太陽之間的引力有何特點？3萬有引力的大小的如何計算？4萬有引力理論的作用多大？5、宇宙航行的速度多大？6、經(jīng)典力學(xué)能解決所有問題嗎？專題劃分專題一：行星的運

5、動 1課時 專題二：太陽與行星間的引力 1課時 專題三：萬有引力定律 1課時 專題四：萬有引力理論的成就 2課時 專題五：宇宙航行 2課時 專題六：經(jīng)典力學(xué)的局限性 1課時專題一專題一：行星的運動所需課時1課時專題一概述 (介紹本專題在整個單元中的作用，以及本專題的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)成果) 本節(jié)內(nèi)容包括“地心說”“日心說”的內(nèi)容及爭論的焦點、開普勒三大定律的內(nèi)容等知識點.學(xué)習(xí)這一節(jié)的主要目的是為了下一節(jié)推導(dǎo)萬有引力定律作鋪墊,因此教材中沒有過重地講述開普勒的三大定律,而是將三大定律的內(nèi)容綜合在一起加以說明,節(jié)后也沒有安排練習(xí).本節(jié)內(nèi)容對學(xué)生來說是抽象的、陌生的，甚至無法去感知.對天體

6、的運動充滿好奇,又覺得非常神秘而不易理解.所以我們必須去引導(dǎo)學(xué)生了解人們對星體運動認識的發(fā)展過程,從“日心說”和“地心說” 的內(nèi)容到其兩者這間的爭論，從第谷的精心觀測到開普勒的數(shù)學(xué)運算，在學(xué)生整體感知的過程中引導(dǎo)學(xué)生體會這些大師們的思路、方法及他們的一絲不茍的科學(xué)精神，并激發(fā)他們熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情.本專題學(xué)習(xí)目標 （描述該學(xué)習(xí)所要達到的主要目標）1.了解地心說和日心說的基本內(nèi)容.2.明確開普勒三大定律,能應(yīng)用三定律分析問題.3.知道人類對行星運動的認識過程.4.了解觀察在發(fā)現(xiàn)行星運動規(guī)律中的作用.認識物理實驗在物理學(xué)發(fā)展過程中的重要作用.5.通過開普勒行星運動定律的建立過程,滲透科學(xué)

7、發(fā)現(xiàn)的方法論教育,建立科學(xué)的宇宙觀.本專題問題設(shè)計1.在古代，人們對天體的運動的認識有哪幾種學(xué)說？2 開普勒是如何得出行星運動規(guī)律的?3開普勒三定律的具體含義是什么？所需教學(xué)材料和資源(在此列出學(xué)習(xí)過程中所需的各種支持資源)信息化資源視頻、圖片、多媒體課件常規(guī)資源行星繞太陽的運行儀教學(xué)支撐環(huán)境具有多媒體操作平臺的教室其 他學(xué)習(xí)活動設(shè)計（針對該專題所選擇的活動形式及過程）活動一：兩種學(xué)說1導(dǎo)入情景、提出問題（1） 太陽每天東升西落；月亮由東向西運行，有時彎如鐮，有時圓如盤，每月變化一次；天上的星星有的看起來不動，有的如閃電劃過夜空，日月星辰的這些運動，人們從遙遠的古代就注意了.但是,日月交替,斗

8、轉(zhuǎn)星移,天體的運動遵循什么規(guī)律?浩瀚星空,哪里才是宇宙的中心?從這一節(jié)開始,我們將學(xué)習(xí)這些規(guī)律.（2）學(xué)生展示課前收集的圖片、視頻、文字等資料，聯(lián)系日常生活中身邊熟悉的實例2學(xué)生發(fā)表見解3得出結(jié)論，請學(xué)生總結(jié)：（1）地心說和日心說；（2）本質(zhì)區(qū)別；（3）較好的一方?；顒佣洪_普勒行星運動規(guī)律1、提問：（1）開普勒如何得出行星運動規(guī)律的?從中你什么啟發(fā) （2）行星運動的軌跡是什么？ （3）行星與太陽的距離不斷變化，那么運行速度如何呢？ （4）對所有的行星而言比值k都一樣嗎？那k與誰有關(guān)？2、.鼓勵學(xué)生大膽地動手、科學(xué)地想象并體會，在這環(huán)節(jié)中，學(xué)生分組討論上述問題，教師給以適當提示。3、學(xué)生歸納總

9、結(jié)活動三：開普勒第三定律的推廣1提問：除了行星繞太陽運行外，還有很多衛(wèi)星繞行星運行，如木星有很多衛(wèi)星，地球有月亮和人造衛(wèi)星，那么這些衛(wèi)星繞行星的運動遵循什么樣的規(guī)律呢？譬如比值k相同嗎？2、分組討論，并由代表回答。3教師可點撥，與行星繞太陽運動遵循的規(guī)律類似。4、總結(jié)教學(xué)評價可評價的學(xué)習(xí)要素1、 生活中的舉例評價方法：現(xiàn)場評價評價指標：1、參與程度、積極程度 2、舉例恰當程度 3、課前材料的準備情況2、 開普勒行星運動定律測試評價方法：測驗評價指標：答題時間 每題答對率 及格人數(shù)（60-74分） 良好人數(shù)（75-84分以上）優(yōu)秀人數(shù)（85分以上） 平均分3、 學(xué)習(xí)活動過程評價方法：量規(guī) 參與程

10、度、積極程度 思維邏輯、嚴密性 表達展示 協(xié)作精神專題二專題二：太陽與行星間的引力所需課時1課時專題二概述 (介紹本專題在整個單元中的作用，以及本專題的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)成果) 本節(jié)就知識與技能來說較為簡單，即用牛頓運動定律、向心力公式和開普勒定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力公式，但本節(jié)設(shè)計的物理方法主要是提出問題、科學(xué)猜想、推理論證等等。這些方法都是進行科學(xué)探究最重要、最常用的方法，也是本節(jié)課教學(xué)的重點和難點。本專題學(xué)習(xí)目標 （描述該學(xué)習(xí)所要達到的主要目標）1知道太陽與行星間引力的存在，知道行星繞太陽做圓周運動向心力來源。 2知道太陽與行星間的引力的方向和表達式 3

11、理解太陽與行星間的引力表達式得出的思路和過程。 4通過推導(dǎo)太陽與行星間的引力公式，體會邏輯推理在物理學(xué)中的重要性。 5體會推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系。 6、感受太陽與行星間的引力關(guān)系，從而體會大自然的奧秘本專題問題設(shè)計1行星在橢圓軌道上運動是否需要力？這個力是什么力提供的？大小跟太陽與行星間的距離有什么關(guān)系嗎？ 2行星繞太陽的運動可簡化為圓周運動。那么行星繞太陽的運動可進一步簡化為勻速圓周運動嗎？為什么？ 3.將行星的運動簡化行星繞太陽做勻速圓周運動。設(shè)行星的質(zhì)量為m，速度為v，運行周期為T，行星到太陽的距離為r，則行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力可

12、以怎樣表示？在天文觀測中我們應(yīng)該用哪個方程來探究向心力呢？ 4.能不能根據(jù)得到的結(jié)論？要尋找F的關(guān)系，那么表達式中就不應(yīng)該出現(xiàn)周期T，所以要設(shè)法消去上式中的T，應(yīng)該怎么消呢？ 5.如果中心天體的質(zhì)量發(fā)生變化，引力F變不變呢？ 6.若選擇行星為研究對象，研究的結(jié)果中并沒有出現(xiàn)太陽質(zhì)量M。下面我們不妨嘗試以太陽為研究對象，看看行星對太陽的引力什么特征？太陽對行星的引力和行星對太陽的引力有什么關(guān)系？所需教學(xué)材料和資源(在此列出學(xué)習(xí)過程中所需的各種支持資源)信息化資源微機、屏幕、Microsoft PowerPoint軟件、視頻。常規(guī)資源多媒體視頻教學(xué)支撐環(huán)境具有多媒體操

13、作平臺的教室，網(wǎng)絡(luò)教室學(xué)習(xí)活動設(shè)計（針對該專題所選擇的活動形式及過程）一 引入新課1、提問：開普勒在1609和1619年發(fā)表了行星運動的三個定律，解決了描述行星運動的問題，但好奇的人們，面向天穹，深情地叩問：是什么力量支配著行星繞著太陽做如此和諧而有規(guī)律的運動呢？（以下的三定律只用課件打出）（看課件的對應(yīng)圖片）問題及歸納A行星在橢圓軌道上運動是否需要力？這個力是什么力提供的？這個力是多大？太陽對行星的引力，大小跟太陽與行星間的距離有什么關(guān)系嗎？B行星的實際運動是橢圓運動，但我們還不知道求出橢圓運動加速度的運動學(xué)公式，我們現(xiàn)在怎么辦？把它簡化為什么運動呢？C既然把行星繞太陽的運動簡化為圓周運動。

14、那么行星繞太陽的運動可進一步簡化為勻速圓周運動嗎？為什么？ 以上的過程歸納為：行星做曲線運動必受到力的作用把行星繞太陽的運動簡化為圓周運動進一步簡化為勻速圓周運動教師：既然行星圍繞太陽運動的軌道是橢圓，即為曲線運動，那么肯定有一個力要來維持這個運動，那么這個力是由什么來提供的呢？我們跟隨著科學(xué)家們一起去研究討論這個問題。二 萬有引力定律人類對行星運動規(guī)律原因認識的過程教師：略微介紹十七世紀前以及伽俐略，開普勒，笛卡兒的觀點。教師：到牛頓這個時代的時候，科學(xué)家們對這個問題有了更進一步的認識，例如胡克、哈雷等，他們認為行星繞地球運動受到太陽對它的引力，甚至證明了行星軌道如果為圓形，引力的大小跟太陽

15、距離的二次方成反比，但無法證明在橢圓軌道下，引力也遵循這個規(guī)律。 牛頓在前人的基礎(chǔ)上，證明了如果太陽和行星的引力與距離的二次方成反比，則行星的軌跡是橢圓，并且闡述了普遍意義下的萬有引力定律。 教師：接下來我們就跟隨牛頓先生一起去研究這個萬有引力定律。由于行星運動的橢圓軌道很接近與圓形軌道，所以我們把它理想化為一個圓形軌道，這樣就簡化了問題，易于我們在現(xiàn)有認知水平上來接受。2、萬有引力定律(1)定律的推導(dǎo)教師：行星繞太陽運動遵守這個規(guī)律，那么在其他地方是否適用這個規(guī)律呢？（假如說月球、衛(wèi)星繞地球）學(xué)生活動：思考教師：為了驗證地面上的重力與地球吸引月球、太陽吸引行星的力是同一性質(zhì)的力，遵守同樣的規(guī)律，牛頓還做了著名的“月地”檢驗(參見課本P105右側(cè))，結(jié)果證明他的想法是正確的。(2)萬有引力定律內(nèi)容公式教師：為什么說是粗略？讓學(xué)生思考學(xué)生活動：思考教師：2萬有引力定律中的物體是指質(zhì)點而言，不能隨意應(yīng)用于一般物體。a.對于相距很遠因而可以看作質(zhì)點的物體，公式中的r 就是指兩個質(zhì)點間的距離；b.對均勻的球體，可以看成是質(zhì)量集中于球心上的質(zhì)點，這是一種等效的簡化處理方法。教師：萬有引力定律建立的重要意義17世紀自然科