萬有引力與航天教材分析及教法建議

關(guān)于萬有引力與航天教材分析及教法建議第一頁，共十九頁，2022年，8月28日

第七章萬有引力與航天

1行星的運動

2太陽與行星間的引力

3萬有引力定律

4萬有引力理論的成就

5宇宙航行

6經(jīng)典力學的局限性第二頁，共十九頁，2022年，8月28日一.課程標準內(nèi)容1.通過有關(guān)事實了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程.知道萬有引力定律.認識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義,體會科學定律對人類探索未知世界的作用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,體會量子論的建立深化了人類對于物質(zhì)世界的認識5.通過實例,了解經(jīng)典力學的發(fā)展歷程和偉大成就,體會經(jīng)典力學創(chuàng)立的價值與意義,認識經(jīng)典力學的使用范圍和局限性6.體會科學研究方法對人們認識自然的重要作用.舉例說明物理學的進展對于自然科學的促進作用.第三頁，共十九頁，2022年，8月28日二.教材意圖分析1.本章教材是應用牛頓運動定律對曲線運動的研究。牛頓運用其運動定律研究天體運動并結(jié)合開普勒定律建立了萬有引力定律。2.本章通過介紹人類對行星運動規(guī)律的認識過程和牛頓建立萬有引力定律的過程是對學生進行“過程與方法”“情感態(tài)度與價值觀”教育的好教材。3.充分展現(xiàn)萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的科學過程，發(fā)展學生的科學思維能力4.增進科學與生活、社會的聯(lián)系。第四頁，共十九頁，2022年，8月28日5.注重科學文化、科學精神、人文精神的熏陶●領(lǐng)略前輩科學家不屈不饒的探索精神和一絲不茍的科學態(tài)度●開闊學生的視野，激勵對未知的探索（黑洞）●認識科學總是在探索更廣泛適用的理論中發(fā)展●體會名人名言的哲理開普勒、牛頓、愛因斯坦、霍金，馬克·吐溫、蕭伯納、梁啟超6.正確評價經(jīng)典力學，能夠讓學生知道科學成就總是不斷發(fā)展的，一個新的科學理論的建立并不意味著原有科學理論的推翻，而是原有科學理論在一定條件下成為新理論的一部分第五頁，共十九頁，2022年，8月28日四、教科書關(guān)于發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的線索和思路開普勒行星運動定律為萬有引力規(guī)律的發(fā)現(xiàn)做出了什么貢獻？根據(jù)普勒行星運動第三定律和勻速圓周運動公式，可以推導出：太陽對行星的引力。（m為行星質(zhì)量、r為行星運動半徑）那么，行星對太陽的引力有什么規(guī)律？根據(jù)牛頓第三定律可以分析出：。（M為太陽質(zhì)量）太陽與行星間的相互引力有什么規(guī)律？

由于以上F和的大小是相等的，所以：星體間相互引力規(guī)律適用于地球上的物體嗎？

牛頓進行了月－地檢驗：說明天上和地下的物體都遵從以下相同的規(guī)律：，這就是萬有引力定律。公式中的G為引力常量。引力常量G的值等于多少？卡文迪許在實驗室測出了G的值，這使得萬有引力的定量計算成為可能，我們能據(jù)此計算出星體質(zhì)量第六頁，共十九頁，2022年，8月28日高考要求萬有引力定律：二級要求環(huán)繞速度：二級要求第二宇宙速度和第三宇宙速度：一級要求經(jīng)典時空觀和相對論時空觀：一級要求一般出選擇題：例如2011年全國卷19.衛(wèi)星電話信號需要通地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學在地面上用衛(wèi)星電話通話，則從你發(fā)出信號至對方接收到信號所需最短時間最接近于（可能用到的數(shù)據(jù)：月球繞地球運動的軌道半徑約為3.8×105m/s）A.0.1sB..25sC.0.5sD.1s第七頁，共十九頁，2022年，8月28日三.課時分配建議(共11課時共計四周)1.行星的運動1課時2太陽與行星間的引力1+1課時3萬有引力定律4萬有引力理論的成就2+1課時5宇宙航行2+1課時6經(jīng)典力學的局限性1課時復習評估1課時第八頁，共十九頁，2022年，8月28日四、教材分析與教法建議

第一節(jié)行星的運動

這一節(jié)是起始教材對全章起引領(lǐng)性的作用。為萬有引力定律的學習起鋪墊性的作用。本節(jié)結(jié)論性的知識較少，但包含著的科學史料十分豐富。

教材是從運動學的角度描述天體運動的。第九頁，共十九頁，2022年，8月28日教學設計以問題探究與史料講解相結(jié)合的方式組織課堂教學。探究地心說與日心說爭論的焦點探究開普勒行星運動定律建立的過程。探究橢圓軌道特征探究開普勒行星運動定律的物理意義第十頁，共十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)太陽與行星間的引力本節(jié)屬于科學過程教育的素材；是探究性比較強的教學內(nèi)容；教材是從動力學角度來研究的；知識的邏輯結(jié)構(gòu)是一種演繹推理的結(jié)構(gòu)。第三節(jié)萬有引力定律這節(jié)是對第二節(jié)教學內(nèi)容的進一步外推，是第四節(jié)教材學習的基礎(chǔ)，是本章的重點知識；內(nèi)容的教學采用猜想、假設與驗證相結(jié)合,將演繹推理與歸納相結(jié)合;使學生體會到物理理論必須接受實踐與實驗的檢驗。處理方法：這兩節(jié)內(nèi)容結(jié)合起來是一個比較完整的探究過程，從問題的提出、猜想與假設、演繹與推理、結(jié)論得出、檢驗論證等，是很好的探究性學習過程，所以我們打算在這里合起來上一節(jié)課，這樣有利于學生形成完整的探究過程，第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日2、探究設計(是本章的重要內(nèi)容

)問題的提出：是什么原因使行星圍繞太陽運動？猜想與假設：太陽對行星的引力F應該與行星到太陽的距離r有關(guān)。簡化模型：行星軌道按照“圓”來處理。演繹與推理：根據(jù)牛頓第二定律和開普勒定律進行計算。結(jié)論的得出：引力大小跟行星到太陽距離的二次方成反比……合理外推：（猜想）地球?qū)υ虑虻牧Γ厍驅(qū)Φ孛嫔衔矬w的力、太陽對行星的力可能出于同一本源萬有引力的檢驗：月-地檢驗得出結(jié)論：萬有引力定律的得出萬有引力定律最早證據(jù)（卡文迪許扭秤實驗）第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日第4節(jié)萬有引力理論的成就本節(jié)是屬于應用性知識的教學內(nèi)容；使萬有引力定律在應用中得到進一步檢驗；通過教學使學生演繹思維能力得到進一步訓練；教材的立意是使學生感受用物理理論探索未知世界的科學魅力，激發(fā)探究未知世界興趣。

第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日2、教學設計實驗室稱量地球的質(zhì)量計算天體的質(zhì)量預見并發(fā)現(xiàn)未知行星補充：冥王星為何出局設計的核心問題是分析萬有引力提供向心力。．第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日第五節(jié)宇宙航行介紹萬有引力的實踐性成就，萬有引力理論使人類實現(xiàn)“飛天”夢想；本節(jié)是航天部分的重要知識；三個宇宙速度重點理解第一宇宙速度；通過我國航天事業(yè)的發(fā)展介紹激發(fā)學生科學獻身精神；同時又拓展了學生科普知識。

第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日2、教學設計（1）宇宙速度：引導學生推導第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度物理意義，區(qū)別環(huán)繞速度與發(fā)射速度；（2）在“夢想成真”

欄目里，簡述人類航天事業(yè)的發(fā)展史；（3）在“科學漫步”欄目里，介紹黑洞概念；（4）在“STS”欄目里，著重于展示航天事業(yè)與人類生活的關(guān)系。（5）各種航天器的介紹，補充有關(guān)“地球同步衛(wèi)星”的定量計算和分析．了解太陽同步極地軌道氣象衛(wèi)星等。

第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日第六節(jié)經(jīng)典力學的局限性本節(jié)是全章的終結(jié)性教材，屬于介紹性質(zhì)的教材；目的使學生正確認識物理學理論的發(fā)展與適用范圍；引領(lǐng)學生思考科學的價值觀;教材的立意是使學生了解近代物理知識第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日2、教學設計設計的思路按照物理學理論在三個領(lǐng)域的發(fā)展過程進行。（1）從低速到高速的討論中，介紹愛因斯坦的狹義相對論知識；（2）在“科學漫步”欄目里，介紹時間、空間都與運動狀態(tài)有關(guān)；（3）在宏觀與微觀的介紹中，使學生知道量子力學能夠正確地描述微觀粒子運動規(guī)律