高中物理人教版第六章萬有引力與航天萬有引力理論的成就 優(yōu)秀作品

“萬有引力理論的成就”教學(xué)設(shè)計(jì)一、指導(dǎo)思想與理論依據(jù)1．實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)對(duì)于知識(shí)與技能、情感態(tài)度與價(jià)值觀的要求根據(jù)新課標(biāo)的要求，在知識(shí)與技能方面應(yīng)做到：初步了解物理學(xué)的發(fā)展歷程，關(guān)注科學(xué)技術(shù)的主要成就和發(fā)展趨勢(shì)以及物理學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的影響。在情感態(tài)度與價(jià)值觀方面要求學(xué)生：能領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。2、進(jìn)一步做好信息技術(shù)與物理教學(xué)的整合課程改革綱要中明確提出：大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用，促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具。同時(shí)，信息技術(shù)的應(yīng)用有助于物理教學(xué)方式的多樣化，使學(xué)生獲得不同的認(rèn)知方式，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。在課程實(shí)施上注重自主學(xué)習(xí)，提倡教學(xué)方式多樣化。高中物理課程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。通過多樣化的教學(xué)方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神二、教學(xué)背景分析1．學(xué)習(xí)內(nèi)容分析本節(jié)課是在學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律之后的一節(jié)知識(shí)應(yīng)用與擴(kuò)展的課。通過利用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量，體會(huì)它在科學(xué)史上所產(chǎn)生的重大影響。本節(jié)教學(xué)要求學(xué)生體會(huì)萬有引力定律經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了很大的成功；理解萬有引力理論的巨大作用和價(jià)值，對(duì)它在科學(xué)史上所產(chǎn)生的重大影響是無論怎樣估計(jì)也是不過分的。本節(jié)是“應(yīng)用＋檢驗(yàn)”性的內(nèi)容，著重理清兩個(gè)思路：F引=G；F引=F向。這也是本章的重點(diǎn)之處。萬有引力定律的應(yīng)用讓人類對(duì)世界有了更多的認(rèn)識(shí)，隨后也成為人類認(rèn)識(shí)未知世界的有力武器，因此，在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用萬有引力定律對(duì)天體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，采用啟發(fā)式教學(xué)。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)要使學(xué)生體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類未知世界的作用，激起學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)熱愛科學(xué)的情感。2．學(xué)生情況分析通過前面三節(jié)的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)萬有引力的概念也已經(jīng)比較熟悉，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。而本節(jié)知識(shí)就是在前面知識(shí)基礎(chǔ)上的發(fā)散應(yīng)用，所以只要在課堂上加以一定的引導(dǎo)和啟發(fā)，結(jié)合必要的討論和自學(xué)，同學(xué)們完全能夠理理解并應(yīng)用本節(jié)課的內(nèi)容。另一方面，在講解解題思路，進(jìn)行受力分析時(shí)，會(huì)多次出現(xiàn)平面或立體的圖形，要求學(xué)生有較強(qiáng)的空間想象能力。而大多數(shù)學(xué)生這方面的能力是比較欠缺的，對(duì)于天體的運(yùn)動(dòng)及其相對(duì)位置的變化難以在頭腦中想象出正確的情形，這就給認(rèn)識(shí)圖形，畫受力分析制造了不少的困難。為了解決認(rèn)識(shí)立體及平面圖像和學(xué)生空間想象能力不強(qiáng)的矛盾，本節(jié)課利用了教師自制的簡(jiǎn)易3D動(dòng)畫，讓學(xué)生從不同的角度進(jìn)行觀察，幫助學(xué)生建立起天體在空間中運(yùn)動(dòng)的立體情景，并將立體動(dòng)畫逐步轉(zhuǎn)變成平面圖像，使學(xué)生更好的理解平面圖像的觀察角度，并將其和真實(shí)的運(yùn)動(dòng)情況聯(lián)系起來。3．教學(xué)方式與教學(xué)手段說明及技術(shù)準(zhǔn)備本節(jié)課是一節(jié)知識(shí)應(yīng)用與擴(kuò)展的課，即利用萬有引力和圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)求解天體的質(zhì)量。我的教學(xué)設(shè)計(jì)不同于以往教師講解學(xué)生練習(xí)的傳統(tǒng)模式，而是充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，盡量多設(shè)計(jì)一些擴(kuò)展性的問題，用多提問的方式讓每一個(gè)學(xué)生都參與其中，激發(fā)起學(xué)生的探索欲和求知欲，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得滿足感和成功感。同時(shí)，利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，將現(xiàn)代化教學(xué)手段與傳統(tǒng)的講解相結(jié)合，做到既有學(xué)生講解、教師講解又有多媒體課件演示、視頻錄像等，充分運(yùn)用多種教學(xué)手段使學(xué)生獲得更直觀的感受，便于理解和接受所學(xué)知識(shí)。由于用到的儀器設(shè)備較多，對(duì)教師的要求較高，需要教師前期做好充分的準(zhǔn)備，包括自制3D動(dòng)畫、ppt、多媒體課件、視頻錄像等，還要事先調(diào)試好電子白板以達(dá)到最佳的效果。三、本課教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)1．知識(shí)與技能①掌握解決問題的基本思路：天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬有引力提供。②會(huì)計(jì)算中心天體的質(zhì)量③知道未知天體的發(fā)現(xiàn)過程2．過程與方法①知道觀測(cè)人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，是測(cè)量地球質(zhì)量的一種重要方法②體會(huì)“預(yù)見并發(fā)現(xiàn)未知行星”，是萬有引力理論成就的生動(dòng)例證3．情感態(tài)度價(jià)值觀通過了解萬有引力的理論成就，深刻體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界的作用，能激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，增加自信心4．教學(xué)重點(diǎn)測(cè)量地球的質(zhì)量，計(jì)算太陽的質(zhì)量5．教學(xué)難點(diǎn)模型的建立和解決問題基本思路的確定四、教學(xué)過程與教學(xué)資源設(shè)計(jì)1．教學(xué)流程圖1：總體教學(xué)設(shè)計(jì)教師活動(dòng)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)提出問題：如何測(cè)量各種物體的質(zhì)量思考并回答，充分發(fā)揮想象，發(fā)現(xiàn)天體質(zhì)量無法用工具來測(cè)量，引起學(xué)習(xí)的興趣引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)計(jì)算天體質(zhì)量問題的基本思路，提醒需要注意的問題并提出擴(kuò)展問題引發(fā)學(xué)生的思考，使學(xué)生理解所學(xué)方法，達(dá)到熟練應(yīng)用的程度建立基本思路，進(jìn)行字母運(yùn)算，導(dǎo)出天體質(zhì)量的表達(dá)式。思考并回答問題，從中體會(huì)到萬有引力的理論成就和科學(xué)的迷人之處認(rèn)真聽講，體會(huì)科學(xué)的研究方法和萬有引力理論在發(fā)現(xiàn)未知天體上所取得的巨大成就講解“發(fā)現(xiàn)未知天體”的科學(xué)故事，和其中蘊(yùn)含的科學(xué)研究方法回顧所學(xué)內(nèi)容，梳理本節(jié)課的重點(diǎn)難點(diǎn)總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)是解決問題的基本思路2．具體教學(xué)過程如下：一．復(fù)習(xí)、引入[提出問題]如何測(cè)定物體的質(zhì)量？能想到哪些方法？[學(xué)生活動(dòng)]思考并回答。（用PPT出示相關(guān)的圖片）[過渡]如果我們想測(cè)定一個(gè)天體的質(zhì)量，比如地球或太陽的質(zhì)量，又有怎樣的方法可以實(shí)現(xiàn)呢？[學(xué)生活動(dòng)]思考提出自己的大膽設(shè)想。（用PPT出示相關(guān)的圖片，展示一些無法實(shí)際操作的方法）[過渡]這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)利用萬有引力定律測(cè)定天體的質(zhì)量的方法。[板書]第4節(jié)萬有引力理論的成就二．新課教學(xué)1．測(cè)量地球的質(zhì)量[板書]1．測(cè)量地球的質(zhì)量[提問]關(guān)于地球的一些信息和參數(shù)，同學(xué)們知道哪些？[教師活動(dòng)]引導(dǎo)學(xué)生建立模型，利用萬有引力公式可寫出引力的表達(dá)式。[提問]用什么工具能直接把這個(gè)引力測(cè)出來呢？[學(xué)生回答]利用彈簧秤測(cè)出重力即萬有引力。[教師總結(jié)]我們建立了模型，在不考慮地球自傳的影響下，測(cè)地球質(zhì)量的基本思路為萬有引力等于重力。[學(xué)生活動(dòng)]在筆記本上寫出推導(dǎo)過程。[教師活動(dòng)]巡視學(xué)生完成的情況，請(qǐng)一名學(xué)生說出自己的思路并將演算過程寫在黑板上。[板書]得[過渡]在實(shí)際計(jì)算地球質(zhì)量時(shí)，我們需要掌握三個(gè)數(shù)據(jù)，即地球表面的重力加速度、地球的半徑和引力常量，那么這些數(shù)據(jù)又是如何得到的呢？[學(xué)生活動(dòng)]思考并回答問題。[觀看視頻]地球周長(zhǎng)的測(cè)量。[教師總結(jié)]卡文迪許曾將自己利用扭秤裝置測(cè)定引力常量的實(shí)驗(yàn)稱為“稱量地球的重量”。想想看，通過在實(shí)驗(yàn)室中研究幾個(gè)鉛球間的作用力，就能夠計(jì)算出地球的質(zhì)量，這正是科學(xué)的迷人之處。[提問]利用這一方法能否測(cè)出月球或太陽的質(zhì)量？[學(xué)生活動(dòng)]回答問題，能測(cè)月球質(zhì)量，但無法測(cè)太陽質(zhì)量。[過渡]下面我們就來研究一下測(cè)太陽質(zhì)量的方法。2．計(jì)算太陽的質(zhì)量[板書]2．計(jì)算太陽的質(zhì)量[3D動(dòng)畫]用3D動(dòng)畫模擬演示地球繞太陽的公轉(zhuǎn)，演示從沿公轉(zhuǎn)平面觀察轉(zhuǎn)變?yōu)閺母┮暤慕嵌扔^察，幫助學(xué)生建立模型。[提問]我們把地球繞太陽的公轉(zhuǎn)簡(jiǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么地球運(yùn)動(dòng)需要的向心力由什么力來提供呢？[學(xué)生回答]由太陽對(duì)地球的萬有引力來提供。[過渡]我們是否能利用萬有引力提供向心力這一思想，應(yīng)用萬有引力公式和圓周運(yùn)動(dòng)的公式，求出太陽的質(zhì)量呢？[學(xué)生活動(dòng)]思考并完成推導(dǎo)過程。[板書]=得[PPT演示]展示日地平均距離的測(cè)定。[提問]測(cè)太陽質(zhì)量的這種方法能否測(cè)定地球的質(zhì)量？需要哪些已知條件？[學(xué)生回答]需要知道月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期和月球的軌道半徑。[思維擴(kuò)展]我們又如何測(cè)定金星的質(zhì)量呢?（金星沒有天然的衛(wèi)星）[學(xué)生回答]發(fā)射金星探測(cè)衛(wèi)星。[教師總結(jié)]這種方法就是求解中心天體質(zhì)量的方法。[過渡]通過前面的計(jì)算我們已經(jīng)體會(huì)到萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。如果運(yùn)用更高深的數(shù)學(xué)知識(shí)，進(jìn)行更精密的計(jì)算，科學(xué)家們利用萬有引力定律又取得了更多非凡的成就。這其中最為著名的就是海王星的發(fā)現(xiàn)，下面我們就來了解一下這部分內(nèi)容。3．發(fā)現(xiàn)未知天體[板書]3．發(fā)現(xiàn)未知天體[學(xué)生活動(dòng)]請(qǐng)一名同學(xué)簡(jiǎn)述海王星的發(fā)現(xiàn)。[教師活動(dòng)]利用投影播放PPT并講解海王星發(fā)現(xiàn)的有關(guān)知識(shí)。（重點(diǎn)放在講解海王星發(fā)現(xiàn)的歷史故事，從中感受到牛頓引力理論的應(yīng)用價(jià)值，和人們探索未知世界的科學(xué)精神。）[教師總結(jié)]在海王星的發(fā)現(xiàn)過程中，體現(xiàn)了一整套科學(xué)的研究方法，即發(fā)現(xiàn)問題、大膽猜想、理論推導(dǎo)、實(shí)踐檢驗(yàn)。在海王星之前，太陽系的其他行星都是用肉眼觀測(cè)或是借助望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)直接發(fā)現(xiàn)的，海王星是第一顆先通過計(jì)算才被發(fā)現(xiàn)的行星，因此人們稱其為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”。[過渡]下面我們通過一段動(dòng)畫再來展示一下海王星的發(fā)現(xiàn)過程。[播放視頻]海王星的發(fā)現(xiàn)。三．總結(jié)[教師活動(dòng)]引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)測(cè)量天體質(zhì)量的方法和解決問題時(shí)“建?！?、“分析”、“推導(dǎo)”“運(yùn)算”的思維過程。四．練習(xí)及作業(yè)1．閱讀課本P41-432．課后題：五、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)1．學(xué)生對(duì)知識(shí)與技能掌握的情況（如何進(jìn)行受力分析、如何運(yùn)用萬有引力定律及圓周運(yùn)動(dòng)公式進(jìn)行計(jì)算、能否綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決簡(jiǎn)化了的天體運(yùn)動(dòng)問題可通過課堂練習(xí)、課后作業(yè)、小測(cè)驗(yàn)等加以檢驗(yàn)）2．學(xué)生在認(rèn)知活動(dòng)中的參與水平（學(xué)生在老師提出問題后能否積極思考，是否愿意主動(dòng)參與回答問題，是否敢于提出自己的猜想，能否獨(dú)立的完成對(duì)問題的分析與求解）3．學(xué)生的觀察能力、語言表達(dá)能力（學(xué)生觀察的是否仔細(xì)，語言描述的是否完整、科學(xué)）4．教師在教學(xué)設(shè)計(jì)、組織教學(xué)等方面的自我評(píng)價(jià)與反思（教師在課后及時(shí)進(jìn)行反思與交流）六、本次教學(xué)設(shè)計(jì)與以往或其他教學(xué)設(shè)計(jì)相比的特點(diǎn)以往進(jìn)行萬有引力的理論成就一節(jié)的教學(xué)時(shí)，采取最多的方式就是教師講解解題思路，學(xué)生進(jìn)行相關(guān)題目的練習(xí)，即通過教師講學(xué)生練的方式來完成教學(xué)目標(biāo)。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式仍然是以教師作為課堂教學(xué)的主體，而忽視了學(xué)生的探究未知領(lǐng)域的興趣和能力，學(xué)生完全是套用老師交給的方法進(jìn)行理論計(jì)算，這樣從理論出發(fā)到理論結(jié)束，很難讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣，更體會(huì)不到運(yùn)用物理知識(shí)解決了實(shí)際問題之后的成就感。為了改進(jìn)這一狀況，在這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我更多強(qiáng)調(diào)的是讓學(xué)生參與其中，利用他們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的好奇心和求知欲，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，真正讓學(xué)生成為課堂的主體。為此我設(shè)計(jì)許多問題引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生自己的語言把自己的想法表述出來，這樣既鍛煉了回答問題學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，又讓聽課的同學(xué)感覺很新鮮吸引了他們的主引力。然后再由教師做必要的補(bǔ)充和擴(kuò)展，提醒學(xué)生注意一些重要的問題，設(shè)置好問題的梯度，逐步加深難度引導(dǎo)學(xué)生思考，層層深入達(dá)到掌握和理解的程度。在利用多媒體教學(xué)手段方面，除了常規(guī)的PPT演示以外，針對(duì)學(xué)生空間想象能力弱的問題，我特別設(shè)計(jì)并制作了3D動(dòng)畫演示課件，利用3D動(dòng)畫可以輕松的突破這一問題，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的空間感，為后面的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。在“發(fā)現(xiàn)未知天體”這一部分，進(jìn)行了相關(guān)科學(xué)史的講解，體現(xiàn)了其中科學(xué)的研究方法，在深入淺出的講解中完成了對(duì)學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的培養(yǎng)。七、課后反思1．本節(jié)課比較好的落實(shí)了教學(xué)的三維目標(biāo)。通過教師的講解和引導(dǎo)，比較好的體現(xiàn)了創(chuàng)設(shè)問題情境的過程，使學(xué)生體會(huì)了在解決問題時(shí)建立物理模型的方法和科學(xué)探究的研究方法，適時(shí)的應(yīng)用了一些物理學(xué)史，體現(xiàn)了新課標(biāo)中對(duì)于學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的要求。2．比較好的實(shí)現(xiàn)了多種教學(xué)資源的配合使用。學(xué)生在一堂課上除了聽教師的講解外，還要接受多種教學(xué)資源所傳達(dá)的信息，利用到多種媒體和工具。這其中包括板書、筆記、課本、學(xué)案以及多媒體信息技術(shù)。如果處理不好這些教學(xué)資源的配合使用，就會(huì)使學(xué)生感到手忙腳亂目不暇接，也就難以將主要的精力集中到聽講與思考中去。為了解決這一問題，本節(jié)課舍棄了使用目的不夠明確的學(xué)案，利用PPT展示圖像，突出建立模型的過程；利用板書完成推導(dǎo)過程，體現(xiàn)基本思路；利用多媒體課件培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，提高學(xué)習(xí)興趣。這樣充分利用每一種資源的特點(diǎn)，既配合了教師的講解又引發(fā)了學(xué)生的思考。3．本節(jié)課展示了授課教師較為扎實(shí)的基本功。教師教學(xué)語言簡(jiǎn)練，表達(dá)流暢，過渡銜接自然，邏輯性較強(qiáng)。需要注意的是，在講解中不一定全用物理語言，可以用一些自己的、通俗易懂的語言，但最后歸納總結(jié)結(jié)