萬有引力定律教案物理教學(xué)設(shè)計(jì)人教版

1、萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)（張格麗寶雞中學(xué)721013 ）【教材版本】新課標(biāo)人教版高中物理必修2 第六章第 3 節(jié)【設(shè)計(jì)理念】1 本課設(shè)計(jì)中， 力求為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)探究場(chǎng)所， 課堂中教師不再是一個(gè)主講者,而是課堂教學(xué)的組織者和參與者，和學(xué)生一起去感受、認(rèn)識(shí)、探索、分析、概括。2 科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)， 又是重要的教學(xué)方式之一。 引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題的學(xué)習(xí)、 探究 , 養(yǎng)成良好的評(píng)價(jià)習(xí)慣, 在取得成功喜悅的同時(shí), 培養(yǎng)學(xué)生分析問題、發(fā)現(xiàn)不足、糾正錯(cuò)誤的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。讓學(xué)生知道解決物理問題常采用這種方法，即提出問題，猜想和假設(shè)，實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)， 得出結(jié)論?！窘滩姆治觥咳f有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程猶如一部

2、壯麗的科學(xué)史詩，它歌頌了前輩科學(xué)家的科學(xué)精神，也展現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展過程中科學(xué)家們富有創(chuàng)造性而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，是發(fā)展學(xué)生思維能力難得的好材料，本節(jié)課內(nèi)容充分利用這些材料發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。教科書在尊重歷史事實(shí)的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學(xué)生以自己現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)身于歷史的背景下，經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力的過程：從上述物理學(xué)史進(jìn)程中，可以看出萬有引力定律這節(jié)內(nèi)容是對(duì)上兩節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步推演，并與之構(gòu)成本章的第一單元內(nèi)容。同時(shí)，本節(jié)內(nèi)容也是下節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)，是本章的教學(xué)重點(diǎn)，在高中物理中占有重要地位?！緦W(xué)情分析】1原有認(rèn)知發(fā)展分析從知識(shí)結(jié)構(gòu)來看，在學(xué)習(xí)萬有引力定律前，學(xué)生已經(jīng)對(duì)力、重

3、力、向心力、太陽對(duì)行星的引力、加速度、重力加速度（即自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度）、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握了自由落體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能熟練運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬有引力定律的能力。2原有知識(shí)結(jié)構(gòu)分析從知識(shí)建構(gòu)的歷史進(jìn)程來看，在上一節(jié)中學(xué)生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程，其中向?qū)W生滲透了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設(shè)、推理論證等方法思想，依照學(xué)生的認(rèn)知心理特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)上節(jié)課“說一說”中的問題，很容易在他們腦中形成這樣一個(gè)問題：太陽與行星間引力規(guī)律是否適用于我們與地球間的相互作用？從而為我們進(jìn)一步演繹萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，確定了轉(zhuǎn)接點(diǎn)，

4、也引入本節(jié)新課內(nèi)容。3非認(rèn)知因素分析高一學(xué)生其思維方式容易停滯在知識(shí)接受層面，而忽視概念間、規(guī)律間的相互聯(lián)系，且很多學(xué)生不能建立明確的動(dòng)態(tài)的物理圖像或物理情景，進(jìn)而無法通過同化和順應(yīng)，完成知識(shí)的建構(gòu)過程。因此，在教學(xué)過程中要注重從學(xué)生實(shí)際入手，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，注重創(chuàng)設(shè)物理情景，創(chuàng)造和諧、民主、自由的課堂氣氛，進(jìn)行探究教學(xué)?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1 知識(shí)與技能目標(biāo)：1.1 理解萬有引力定律的推導(dǎo)思路和過程，知道重物下落和天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。1.2 理解并掌握萬有引力定律的含義并會(huì)用萬有引力定律公式解決簡(jiǎn)單的引力計(jì)算問題。1.3 知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律。1.4 理解萬有引力常量的意

5、義及測(cè)定方法，了解卡文迪許實(shí)驗(yàn)。2過程與方法目標(biāo)：2.1 在萬有引力定律建立過程的學(xué)習(xí)中， 認(rèn)識(shí)科學(xué)研究活動(dòng)中根據(jù)事實(shí)和分析推理進(jìn)行猜想、假設(shè)和檢驗(yàn)的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力、概括能力和歸納總結(jié)能力。2.2 結(jié)合“月地檢驗(yàn)”通過思維程序“提出問題-猜想與假設(shè)-理論分析-實(shí)驗(yàn)觀測(cè) -驗(yàn)證結(jié)論”培養(yǎng)學(xué)生探究思維能力。3情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：3.1 通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀。3.2 學(xué)習(xí)科學(xué)家們謙遜美德，使學(xué)生學(xué)習(xí)中互相協(xié)作、互相借鑒，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。3.3 認(rèn)識(shí)天文觀測(cè)、分析推理、歸納總結(jié)等科學(xué)意識(shí)和方法的重要性，

6、培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)并透過現(xiàn)象看本質(zhì)的認(rèn)識(shí)觀?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】1教學(xué)重點(diǎn)：1.1 萬有引力定律的推導(dǎo)思路和過程，月 - 地檢驗(yàn)過程。1.2 萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式。2教學(xué)難點(diǎn)：2.1 對(duì)萬有引力定律的理解。2.2 使學(xué)生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系 起來。2.3 計(jì)算萬有引力時(shí)物體間距離的含義?！窘虒W(xué)環(huán)境】電腦、投影儀、屏幕、視頻展示臺(tái)。Powerpoint、自制多媒體F 1 a s h課件：行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫、蘋果落地的 受力動(dòng)畫、地球引力作用于運(yùn)動(dòng)著的月球的受力動(dòng)畫等等。【教學(xué)方法】啟發(fā)誘思式、分析推理、猜想假設(shè)、事實(shí)驗(yàn)證、歸納總結(jié)等方法。【教

7、學(xué)思路】在本節(jié)課教學(xué)，將讓學(xué)生繼續(xù)經(jīng)歷上節(jié)課的萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，為此使整個(gè)教學(xué)流程力圖體現(xiàn)如下規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程:進(jìn)一步猜想: “天上”的力與“人間”的力可能出于同一本源？萬有引力定律教案_物理教學(xué)設(shè)計(jì)_人教版月地檢驗(yàn)：這個(gè)大膽的想法要由事實(shí)檢驗(yàn)。更大膽的猜想：是否任意兩個(gè)物體之間都存在這樣的引力？得到萬有引力定律：”二h （G為引力常量）檢驗(yàn)萬有引力定律的普遍性：卡文迪許測(cè)定萬有引力常量Go通過這個(gè)假想理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過程，讓學(xué)生在物理情景中主動(dòng)的參與知識(shí)的構(gòu)建過程，體會(huì)這種充滿著大膽的設(shè)想、巧妙的驗(yàn)證和從中體現(xiàn)著的科學(xué)探索的精神與方法。【教學(xué)過程】【導(dǎo)入新課】教師：上節(jié)課我們追尋牛頓的足

8、跡學(xué)習(xí)了行星運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原因，找到了太陽與行星間引力的規(guī)律，誰能回答一下其具體內(nèi)容呢？學(xué)生：略設(shè)計(jì)意圖： 引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容。教師：同學(xué)們掌握得很好。根據(jù)其間引力的作用規(guī)律，完全可以解釋行星的運(yùn)動(dòng)了。正是由 于行星受到了太陽對(duì)它的引力作用，行星才不會(huì)飛離太陽，而是按開普勒發(fā)現(xiàn)的三個(gè)規(guī)律繞太陽 運(yùn)動(dòng)。教師：我們上節(jié)課學(xué)習(xí)的另一個(gè)問題是：太陽與行星間的引力規(guī)律是否適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)。思考該問題的探究思維程序如何呢？學(xué)生：提出問題一猜想與假設(shè)一理論分析一實(shí)驗(yàn)觀測(cè)一驗(yàn)證結(jié)論設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容“說一說”和相應(yīng)的探究思維程序，有助于提出“天體間引力規(guī)律的普遍性”的新問題從而導(dǎo)入新課

9、。教師：那么，你們是否想過天體間引力規(guī)律是否具有普遍性呢？也就是說，地面物體與地球間的相互作用力也有同樣的“平方反比關(guān)系”的規(guī)律呢？下面請(qǐng)同學(xué)們閱讀第三節(jié)開頭的三個(gè)自然段，找一下牛頓當(dāng)年是怎么思考這個(gè)問題的。設(shè)計(jì)意圖：出示閱讀提綱，引導(dǎo)學(xué)生按要求閱讀理解?！拘抡n教學(xué)】萬有引力定律教案_物理教學(xué)設(shè)計(jì)_人教版1 .天體間引力規(guī)律的普遍性科學(xué)推理，萌發(fā)猜想教師：（投影或多媒體出示如下問題，然后再逐步顯示答案。板書如下：）閱讀提綱學(xué)生閱讀活動(dòng)或師生共同回答行星為什么沒有飛離太陽？其動(dòng)力學(xué)原因是：太陽對(duì)行星的引力作用。地面物體為什么不能離開地求而總是落回地面呢？因?yàn)榈孛嫖矬w受到地球?qū)λ闹亓ψ饔谩５厍蚺c

10、太陽間的引力和地球吸引蘋果的力是不是一種力呢？猜想一：地球與太陽間的引力和地球吸引蘋果的力是L種力。最高的山頂上或建筑物上重力有明顯減弱嗎？客觀表明：物體在地面和高山上所受的重力大小沒多大區(qū)別。拉住月球的力和地面物體的重力性質(zhì)一樣嗎？猜想二：地球?qū)χ車矬w的重力作用應(yīng)該會(huì)延伸 到很遠(yuǎn)的地方，拉位月球的力和地面物體的重力性質(zhì) 一樣。樹上掉下的蘋果砸著牛頓， 使牛頓突發(fā)奇想而發(fā)現(xiàn)J力后引力。你司意這種看法嗎？/、同意。機(jī)遇偏愛有準(zhǔn)備的頭腦?！爱?dāng)牛頓思考 月亮繞地球運(yùn)行的原因時(shí)，蘋果偶然落地引起了他的 遐想”的說法應(yīng)該有點(diǎn)道理。教師：根據(jù)以上分析，我們是否可以推測(cè)：拉住月球使它圍繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉

11、著蘋果下落的力，以及地球、眾行星與太陽之間的作用力是同一種力，遵循相同的規(guī)律？也就說我們上節(jié)課所學(xué)習(xí)的天體間引力的規(guī)律是否具有普遍性呢？學(xué)生：可以，但這個(gè)想法的正確性要由事實(shí)來檢驗(yàn)。教師：很好，科學(xué)離不開事實(shí)。牛頓為了驗(yàn)證這個(gè)想法的正確性， 做了著名的 “月-地檢驗(yàn)”。請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材第7。頁中間的幾個(gè)自然段，然后回答檢驗(yàn)的思路。2 .月地間引力與地球吸引物體的力相同月地檢驗(yàn)，驗(yàn)證猜想設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，再理解月地檢驗(yàn)的思路。如下板書按思路逐步顯示。假定兩力同種；維持月球繞地球運(yùn)動(dòng) 的力與康得蘋果下落的力是同一種力, 局樣厘從“反平方”的規(guī)律.第谷 (154-1601)-天文觀測(cè)開普勒

12、(1571 11530)一毅據(jù)處理牛頓(L643-1727)-莖來應(yīng)用兩力關(guān)系，同一枷朱在地面所受地 球的引力是它在月球軌道處所受引力* 的前4倍兩處in速度關(guān)系物體在月球軌道處運(yùn)動(dòng)的加速度應(yīng)該是物張?jiān)诘孛嫦侣?-一時(shí)加速度的1/fiOa月球運(yùn)動(dòng)的向心加速度*=巾'=即360 口客實(shí)月球的軌道半徑是地球半徑的60倍牛頓第二定律月球與地球的距離（精測(cè)） 月球的公轉(zhuǎn)的周期（精測(cè)） 重力加速度（精測(cè)）教師：根據(jù)以上分析，我們可以得出什么樣的結(jié)論呢？學(xué)生：地面物體所受地球的引力與月球所受地球的引力是同一種力。教師：牛頓并沒有就此止步。我們也應(yīng)該想到，能否進(jìn)一步推廣呢？也就說任意物體間的都 有平

13、方反比關(guān)系的吸引力。3 .任意物體間的吸引都有平方反比的關(guān)系一一解放思想，大膽推廣。教師：假設(shè)任意物體間都有平方反比關(guān)系的吸引力作用，為什么我們沒有感覺到大樓、大石頭之類的物體吸引我們呢？學(xué)生：因?yàn)樯磉呂矬w的質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不能覺察罷了。教師：這個(gè)假設(shè)如果真正確的話， 我們可以大膽地把以上結(jié)論推廣到宇宙中的一切物體之間。牛頓就這樣地將之推廣了，具有劃時(shí)代意義的萬有引力定律問世了。4 .萬有引力定律行星的橢圓運(yùn)動(dòng)與物體間距離問題的解決設(shè)計(jì)意圖：按學(xué)習(xí)物理規(guī)律的常規(guī)方法進(jìn)行?？梢龑?dǎo)學(xué)生分析或說出各項(xiàng)內(nèi)容。板書如下：萬有引力定律教案_物理教學(xué)設(shè)計(jì)_人教版(1)內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都

14、相互吸引，引力的大小與兩個(gè)物體的質(zhì)量m1和m 2的乘積成正比，與它們之間的距離r的二次方成反比。用1選口(2)公式：(3 )單位：質(zhì)量一k g ,距離一m ,力一N。(4)比例系數(shù)G:叫做引力常量，普遍適用。(5)距離的確定：牛頓應(yīng)用他發(fā)明的微積分得知可視為質(zhì)點(diǎn)的物體，則為質(zhì)點(diǎn)間的距離。對(duì)均質(zhì)球體則是兩個(gè)球心間的距離。(6 )意義：對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一起來了；在科學(xué)文化發(fā)展上起到了積極的推動(dòng)作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力理解天地間的各種事物。對(duì)于可以看做質(zhì)點(diǎn)的物體，當(dāng)然就是這兩個(gè)點(diǎn)的距離。如

15、果是地球、月球等球體，牛頓應(yīng)用微積分的方法得知，這個(gè)距離應(yīng)該是球心間的距離。同樣還用微積分的方法，牛頓證明萬有引力定律 也適用于行星的橢圓運(yùn)動(dòng)。萬有引力定律清楚地向人們提示，復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的后面隱藏著簡(jiǎn)潔的科學(xué) 規(guī)律；它明確地向人們宣告，天上和地下都遵循著完全相同的科學(xué)法則。5.扭稱裝置巧改造，引力常量被測(cè)出一天才發(fā)明與天才借鑒教師：萬有引力定律這一科學(xué)史上最偉大的定律，于1 6 8 7年發(fā)表在牛頓的傳世之作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中。但在當(dāng)時(shí)，牛頓無法確定其中的引力常量，萬有引力定律的正確性仍然值得懷疑。請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材第7 1頁的最后兩段，找一下是誰、在什么時(shí)間、什么地點(diǎn) 測(cè)出了引力常量。牛頓(1643 1727)1687年方后引力定律自然