7-2萬有引力定律 （教案）- 高中物理人教版（2019）必修第二冊

課題萬有引力定律學(xué)科物理授課人XX課型新授課課標(biāo)分析通過史實，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道萬有引力定律。認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義。認(rèn)識科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用。教材分析本節(jié)內(nèi)容是本章的重點和核心,它既是對上一節(jié)“太陽與行星間的引力”的進(jìn)一步推廣和延伸，即：從天體運(yùn)動推廣到地面上物體的運(yùn)動；又是下一節(jié)“萬有引力理論的成就”的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。因此，本節(jié)課的教學(xué)有著承上啟下的地位和作用。通過本節(jié)課的教學(xué)，一方面可以使學(xué)生體會到物理學(xué)中每一個重大規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都凝聚了科學(xué)家高超的智慧和艱辛的探索。另一方面有利于學(xué)生體會提出問題→猜想與假設(shè)→設(shè)計驗證方案→收集觀測數(shù)據(jù)→分析論證的科學(xué)探究方法在物理學(xué)研究中的作用和意義。從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想方法，提升學(xué)生的分析推理能力及歸納總結(jié)能力。學(xué)情分析從知識建構(gòu)的進(jìn)程來看，學(xué)生在上一章節(jié)中已經(jīng)基本掌握了做圓周運(yùn)動物體所遵循的規(guī)律。而通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點，通過進(jìn)一步引導(dǎo)和互動探究，學(xué)生可以自主推導(dǎo)太陽與行星之間的引力表達(dá)式。同時學(xué)生本身已經(jīng)了解到月地之間的引力與行星和太陽之間的引力相同，故而可以直接提出設(shè)問：“地球?qū)υ虑虻囊εc地球?qū)μO果的引力會不會就是同一種力呢？是否也遵循“平方反比”規(guī)律呢？”這些都為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)確定了切入點教學(xué)目標(biāo)【物理觀念】了解萬有引力定律的內(nèi)涵，會用萬有引力定律公式解決有關(guān)問題?！究茖W(xué)思維】認(rèn)識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的重要意義，體會科學(xué)定律對人類探索未知世界所起的重要作用?！究茖W(xué)探究】認(rèn)識卡文迪什實驗的重要性,了解將直接測量轉(zhuǎn)化為間接測量這一科學(xué)研究中普遍采用的重要方法。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力的思想過程，說明科學(xué)研究的長期性、連續(xù)性及艱巨性。教學(xué)重點據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力公式教學(xué)難點“月—地檢驗”的思維方法及推導(dǎo)過程教學(xué)方法講授法、構(gòu)建模型法、邏輯推理法、分組討論法、問題驅(qū)動法教學(xué)用具行星運(yùn)動影像資料、自制面具教學(xué)過程程序教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖情境導(dǎo)入展示生活中的圓周運(yùn)動景象，教師設(shè)問1：你知道做圓周運(yùn)動的物體受力情況是怎樣的嗎？并學(xué)生回答隨后用PPT展示太陽系天體運(yùn)動圖像，教師設(shè)問2：各行星也繞太陽運(yùn)動，是什么原因使得行星繞太陽運(yùn)動呢回顧總結(jié)圓周運(yùn)動物理所受向心力和速度的公式給出行星和太陽之間存在引力的猜想創(chuàng)設(shè)生活情境，激發(fā)學(xué)生興趣。復(fù)習(xí)鞏固圓周運(yùn)動，提出問題，引起學(xué)生認(rèn)知矛盾，引入新課新課講授真理探索演繹推理【環(huán)節(jié)一】教師展示胡克生平，介紹胡克的觀點，并指出由于“數(shù)學(xué)和理論工具的缺乏”猜想難以推進(jìn)【環(huán)節(jié)二】展示牛頓生平，介紹牛頓的觀點。教師引導(dǎo)學(xué)生分組合作推導(dǎo)行星與太陽間的引力公式【魂穿大師合作探究】教師為每一位同學(xué)發(fā)放肖像面具，教師利用問題串設(shè)問，環(huán)環(huán)相扣，逐步引導(dǎo)學(xué)生小組合作獨(dú)立完成公式推導(dǎo)。問題1：將行星繞太陽的運(yùn)動看作是勻速圓周運(yùn)動,行星所受的引力是什么方向，表達(dá)式怎么寫？（請牛頓給出公式）問題2：天文觀測中難以測出行星的速度，可觀測的參量是什么？他們之間的關(guān)系是什么？（請開普勒說明，請牛頓在此基礎(chǔ)上改進(jìn)）問題3：力的作用是相互的，猜測一下太陽所受到的引力與距離的關(guān)系是怎樣的？最后師生一起總結(jié)：行星與太陽的引力為F=G問題4：如何驗證以上的公式是正確的呢？實際測量中太陽周圍的行星的質(zhì)量不可知，那么開普勒測量出來的半徑和周期我們求得什么呢？師總結(jié)：實際測量中的數(shù)值可以用來求得行星的加速度，考慮到不同行星皆繞太陽運(yùn)動，各種天體之間如果滿足a1學(xué)生跟隨教師思考引導(dǎo)同學(xué)兩人一組，一位魂穿牛頓時代扮演牛頓，一位魂穿開普勒時代扮演開普勒。在教師的引導(dǎo)下演繹公式的推導(dǎo)。F=mv=F=F∝滲透物理學(xué)史知識，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生之間合作探究，獨(dú)自完成科學(xué)探究。在物理情景中主動參與知識的構(gòu)建過程，體會科學(xué)探究方法的作用和意義教師總結(jié)，升華引力公式的實際利用價值，學(xué)以致用，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。二月地檢驗引力一致【大膽猜想】月球繞地球運(yùn)動，地球上的蘋果會落到地面上，他們之間的力相同嗎？如何設(shè)計方案驗證驗證？【設(shè)問1】假設(shè)地球?qū)υ虑虻淖饔昧εc太陽對行星的作用力是同一種力，其向心加速度的表達(dá)式是怎樣的【設(shè)問2】假設(shè)地球?qū)Φ孛嫔系奶O果的力也是同一種力，其加速度的表達(dá)式是怎樣的？請同學(xué)們閱讀51頁教材，同桌之間相互討論，通過計算這些數(shù)據(jù)能否驗證前面的假設(shè)？教師總結(jié)結(jié)論：以上的計算表明地面物體所受地球的引力、月球所受地球的引力、與太陽、行星間的引力遵從相同的規(guī)律。學(xué)生在引導(dǎo)下，繼續(xù)鞏固行星與太陽之間的引力工時的應(yīng)用，進(jìn)行計算，學(xué)以致用師生互動，進(jìn)一步鞏固行星之間的引力公式。讓學(xué)生在輕松愉悅的氛圍中體會物理的奧妙。三、萬有引力定律【大膽假設(shè)】教師引導(dǎo)學(xué)生，思想可以再解放一點，可以從天體擴(kuò)展到任意物體，歸納出萬有引力定律的內(nèi)容?！白匀唤缰腥魏蝺蓚€物體都相互吸引,引力的方向在它們的連線上,引力的大小與物體的質(zhì)量m,和m2的乘積成正比、與它們之間距離r的二次方成反比”提煉萬有引力定律的適用條件和特點。在教師引導(dǎo)下總結(jié)得出萬有引力定律公式通過問題串的環(huán)環(huán)相扣，逐步引導(dǎo)學(xué)生得出萬有引力定律。四、引力常量的測定【微小放大法】【設(shè)問】教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注萬有引力公式中的引力常量G，指出卡文迪什通過實驗測量出了一般物體之間的萬有引力。板書設(shè)計1.2磁場對運(yùn)動電荷的作用力洛倫茲力二、洛倫茲力的方向1.定義：運(yùn)動電荷在磁場中受到的力左手定則2.洛倫茲力與安培力的關(guān)系注：洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功宏觀表現(xiàn)三、洛倫茲力的大小宏觀表現(xiàn)安培力洛倫茲力