7-2萬(wàn)有引力定律 （教案）- 高中物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

課題萬(wàn)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(guò)史實(shí)，了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。知道萬(wàn)有引力定律。認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義。認(rèn)識(shí)科學(xué)定律對(duì)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(diǎn)和核心,它既是對(duì)上一節(jié)“太陽(yáng)與行星間的引力”的進(jìn)一步推廣和延伸，即：從天體運(yùn)動(dòng)推廣到地面上物體的運(yùn)動(dòng)；又是下一節(jié)“萬(wàn)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(guò)本節(jié)課的教學(xué)，一方面可以使學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)中每一個(gè)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(huì)提出問(wèn)題→猜想與假設(shè)→設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案→收集觀測(cè)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(shí)建構(gòu)的進(jìn)程來(lái)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(dòng)物體所遵循的規(guī)律。而通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生經(jīng)歷了太陽(yáng)與行星間引力的探究過(guò)程。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，通過(guò)進(jìn)一步引導(dǎo)和互動(dòng)探究，學(xué)生可以自主推導(dǎo)太陽(yáng)與行星之間的引力表達(dá)式。同時(shí)學(xué)生本身已經(jīng)了解到月地之間的引力與行星和太陽(yáng)之間的引力相同，故而可以直接提出設(shè)問(wèn)：“地球?qū)υ虑虻囊εc地球?qū)μO(píng)果的引力會(huì)不會(huì)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(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)確定了切入點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)【物理觀念】了解萬(wàn)有引力定律的內(nèi)涵，會(huì)用萬(wàn)有引力定律公式解決有關(guān)問(wèn)題?！究茖W(xué)思維】認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的重要意義，體會(huì)科學(xué)定律對(duì)人類探索未知世界所起的重要作用?！究茖W(xué)探究】認(rèn)識(shí)卡文迪什實(shí)驗(yàn)的重要性,了解將直接測(cè)量轉(zhuǎn)化為間接測(cè)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(guò)牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思想過(guò)程，說(shuō)明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性、連續(xù)性及艱巨性。教學(xué)重點(diǎn)據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽(yáng)與行星間的引力公式教學(xué)難點(diǎn)“月—地檢驗(yàn)”的思維方法及推導(dǎo)過(guò)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(wèn)題驅(qū)動(dòng)法教學(xué)用具行星運(yùn)動(dòng)影像資料、自制面具教學(xué)過(guò)程程序教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情境導(dǎo)入展示生活中的圓周運(yùn)動(dòng)景象，教師設(shè)問(wèn)1：你知道做圓周運(yùn)動(dòng)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(yáng)系天體運(yùn)動(dòng)圖像，教師設(shè)問(wèn)2：各行星也繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，是什么原因使得行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)呢回顧總結(jié)圓周運(yùn)動(dòng)物理所受向心力和速度的公式給出行星和太陽(yáng)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(dòng)，提出問(wèn)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(diǎn)，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(diǎn)。教師引導(dǎo)學(xué)生分組合作推導(dǎo)行星與太陽(yáng)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(wèn)題串設(shè)問(wèn)，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(wèn)題1：將行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng),行星所受的引力是什么方向，表達(dá)式怎么寫(xiě)？（請(qǐng)牛頓給出公式）問(wèn)題2：天文觀測(cè)中難以測(cè)出行星的速度，可觀測(cè)的參量是什么？他們之間的關(guān)系是什么？（請(qǐng)開(kāi)普勒說(shuō)明，請(qǐng)牛頓在此基礎(chǔ)上改進(jìn)）問(wèn)題3：力的作用是相互的，猜測(cè)一下太陽(yáng)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(yáng)的引力為F=G問(wèn)題4：如何驗(yàn)證以上的公式是正確的呢？實(shí)際測(cè)量中太陽(yáng)周圍的行星的質(zhì)量不可知，那么開(kāi)普勒測(cè)量出來(lái)的半徑和周期我們求得什么呢？師總結(jié)：實(shí)際測(cè)量中的數(shù)值可以用來(lái)求得行星的加速度，考慮到不同行星皆繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，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(shí)代扮演牛頓，一位魂穿開(kāi)普勒時(shí)代扮演開(kāi)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(shí)，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(dòng)參與知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程，體會(huì)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(shí)際利用價(jià)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(yàn)引力一致【大膽猜想】月球繞地球運(yùn)動(dòng)，地球上的蘋(píng)果會(huì)落到地面上，他們之間的力相同嗎？如何設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證驗(yàn)證？【設(shè)問(wèn)1】假設(shè)地球?qū)υ虑虻淖饔昧εc太陽(yáng)對(duì)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(wèn)2】假設(shè)地球?qū)Φ孛嫔系奶O(píng)果的力也是同一種力，其加速度的表達(dá)式是怎樣的？請(qǐng)同學(xué)們閱讀51頁(yè)教材，同桌之間相互討論，通過(guò)計(jì)算這些數(shù)據(jù)能否驗(yàn)證前面的假設(shè)？教師總結(jié)結(jié)論：以上的計(jì)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(yáng)、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(yáng)之間的引力工時(shí)的應(yīng)用，進(jìn)行計(jì)算，學(xué)以致用師生互動(dòng)，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(huì)物理的奧妙。三、萬(wàn)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(diǎn)，可以從天體擴(kuò)展到任意物體，歸納出萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容?！白匀唤缰腥魏蝺蓚€(gè)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(wàn)有引力定律的適用條件和特點(diǎn)。在教師引導(dǎo)下總結(jié)得出萬(wàn)有引力定律公式通過(guò)問(wèn)題串的環(huán)環(huán)相扣，逐步引導(dǎo)學(xué)生得出萬(wàn)有引力定律。四、引力常量的測(cè)定【微小放大法】【設(shè)問(wèn)】教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注萬(wàn)有引力公式中的引力常量G，指出卡文迪什通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量出了一般物體之間的萬(wàn)有引力。板書(shū)設(shè)計(jì)1.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力洛倫茲力二、洛倫茲力的方向1.定義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)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(duì)運(yùn)動(dòng)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