2024-2025學(xué)年高中物理 第七章 萬有引力與宇宙航行 第二節(jié) 萬有引力定律教案 新人教版必修第二冊(cè)

2024-2025學(xué)年高中物理第七章萬有引力與宇宙航行第二節(jié)萬有引力定律教案新人教版必修第二冊(cè)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教材分析本節(jié)課為人教版物理必修第二冊(cè)第七章“萬有引力與宇宙航行”的第二節(jié)“萬有引力定律”。該節(jié)內(nèi)容主要包括萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)、表達(dá)式以及適用條件。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握萬有引力定律的基本知識(shí)，了解萬有引力常量的測(cè)定，并能運(yùn)用萬有引力定律分析實(shí)際問題。

教學(xué)目標(biāo)：

1.理解萬有引力定律的內(nèi)容及適用范圍；

2.掌握萬有引力常量的測(cè)定方法；

3.能運(yùn)用萬有引力定律分析物體間的引力作用；

4.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)思維。

教學(xué)重點(diǎn)：

1.萬有引力定律的表達(dá)式及適用條件；

2.萬有引力常量的測(cè)定方法。

教學(xué)難點(diǎn)：

1.萬有引力定律的微觀解釋；

2.運(yùn)用萬有引力定律分析實(shí)際問題。

教學(xué)方法：

1.采用問題驅(qū)動(dòng)法，引導(dǎo)學(xué)生探究萬有引力定律；

2.利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，鞏固萬有引力定律的知識(shí)；

3.案例分析，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際問題解決能力。

教學(xué)過程：

1.導(dǎo)入：通過回顧上節(jié)課的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)；

2.新課導(dǎo)入：介紹萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，講解定律的表達(dá)式及適用條件；

3.案例分析：分析實(shí)際問題，運(yùn)用萬有引力定律解決問題；

4.實(shí)驗(yàn)操作：進(jìn)行萬有引力常量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，鞏固知識(shí)；

5.課堂小結(jié)：總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容；

6.作業(yè)布置：布置相關(guān)練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

教學(xué)評(píng)價(jià)：

1.學(xué)生能熟練掌握萬有引力定律的表達(dá)式及適用條件；

2.學(xué)生能理解并解釋實(shí)際問題中的引力作用；

3.學(xué)生能獨(dú)立完成萬有引力常量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)；

4.學(xué)生能運(yùn)用科學(xué)思維分析萬有引力定律的相關(guān)問題。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，包括科學(xué)探究、科學(xué)思維、實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)態(tài)度。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備以下核心素養(yǎng)目標(biāo)：

1.科學(xué)探究：通過觀察和分析實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律進(jìn)行探究，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維分析萬有引力定律的相關(guān)問題，包括理解萬有引力定律的微觀解釋，運(yùn)用邏輯推理和數(shù)學(xué)運(yùn)算解決實(shí)際問題。

3.實(shí)驗(yàn)操作：通過進(jìn)行萬有引力常量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)儀器的技能，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力。

4.科學(xué)態(tài)度：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)待科學(xué)問題的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和交流與表達(dá)能力，使學(xué)生在解決問題過程中能夠堅(jiān)持科學(xué)方法和科學(xué)精神。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.萬有引力定律的表達(dá)式及適用條件；

2.萬有引力常量的測(cè)定方法；

3.運(yùn)用萬有引力定律分析實(shí)際問題。

難點(diǎn)：

1.萬有引力定律的微觀解釋；

2.運(yùn)用萬有引力定律解決復(fù)雜實(shí)際問題。

解決辦法：

1.對(duì)于萬有引力定律的微觀解釋，可以通過舉例說明萬有引力在微觀粒子間的應(yīng)用，如原子內(nèi)部的電子與質(zhì)子的引力作用，以幫助學(xué)生理解。

2.對(duì)于運(yùn)用萬有引力定律解決復(fù)雜實(shí)際問題，可以提供具體的案例，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，如行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自主尋找生活中的實(shí)例進(jìn)行練習(xí)。

3.通過互動(dòng)討論和小組合作，激發(fā)學(xué)生的思考和探索興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)解決問題，提高學(xué)生的解決問題的能力。

4.提供豐富的學(xué)習(xí)資源，如科普文章、視頻等，幫助學(xué)生深入了解萬有引力定律的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.問題驅(qū)動(dòng)法：通過提出與生活實(shí)際相關(guān)的問題，引發(fā)學(xué)生的思考和探究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。例如，在講解萬有引力定律時(shí)，可以提出問題：“為什么地球上的物體不會(huì)飛向太空？”引導(dǎo)學(xué)生思考萬有引力在地球上的作用。

2.案例分析法：提供具體的案例，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際問題解決能力。例如，分析行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道等案例，讓學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律解釋這些現(xiàn)象。

3.小組合作法：組織學(xué)生進(jìn)行小組合作，鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、交流想法，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和交流與表達(dá)能力。例如，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，共同探討實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

教學(xué)手段：

1.多媒體設(shè)備：利用多媒體設(shè)備展示相關(guān)圖片、視頻等教學(xué)資源，生動(dòng)形象地展示萬有引力定律的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受，提高學(xué)習(xí)效果。例如，在講解萬有引力定律時(shí)，可以播放地球引力作用的視頻，讓學(xué)生更直觀地理解萬有引力的作用。

2.教學(xué)軟件：運(yùn)用教學(xué)軟件進(jìn)行課堂互動(dòng)，如在線問答、互動(dòng)討論等，激發(fā)學(xué)生的思考和探究興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。例如，在講解萬有引力定律的適用條件時(shí)，可以通過教學(xué)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)問答，鞏固學(xué)生的知識(shí)。

3.虛擬實(shí)驗(yàn)室：利用虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件，讓學(xué)生模擬實(shí)驗(yàn)操作，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)思維。例如，在講解萬有引力常量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。

4.學(xué)習(xí)平臺(tái)：利用學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行課后輔導(dǎo)和作業(yè)布置，方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效果和效率。例如，在課后可以通過學(xué)習(xí)平臺(tái)布置相關(guān)練習(xí)題，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，并提供在線解答和反饋。教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

同學(xué)們，今天我們將要學(xué)習(xí)的是《萬有引力與宇宙航行》這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個(gè)問題：“你們?cè)谌粘Ｉ钪惺欠裼龅竭^物體相互吸引的情況？”比如，地球上的物體為什么會(huì)掉落到地面上？這個(gè)問題與我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容密切相關(guān)。通過這個(gè)問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索萬有引力的奧秘。

二、新課講授（用時(shí)10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解萬有引力定律的基本概念。萬有引力定律是描述物體間引力相互作用的規(guī)律。任何兩個(gè)物體都存在相互吸引的力，這個(gè)力的大小與兩個(gè)物體的質(zhì)量和距離有關(guān)。

2.案例分析：接下來，我們來看一個(gè)具體的案例。這個(gè)案例展示了萬有引力定律在實(shí)際中的應(yīng)用，以及它如何幫助我們解決問題。例如，我們可以討論地球?qū)ξ矬w的引力作用，以及行星之間的引力相互作用。

3.重點(diǎn)難點(diǎn)解析：在講授過程中，我會(huì)特別強(qiáng)調(diào)萬有引力定律的表達(dá)式及適用條件這兩個(gè)重點(diǎn)。對(duì)于難點(diǎn)部分，我會(huì)通過舉例和比較來幫助大家理解。

三、實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)10分鐘）

1.分組討論：學(xué)生們將分成若干小組，每組討論一個(gè)與萬有引力相關(guān)的實(shí)際問題。

2.實(shí)驗(yàn)操作：為了加深理解，我們將進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作。這個(gè)操作將演示萬有引力定律的基本原理。例如，我們可以進(jìn)行一個(gè)物體掉落實(shí)驗(yàn)，觀察物體的自由落體運(yùn)動(dòng)。

3.成果展示：每個(gè)小組將向全班展示他們的討論成果和實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果。

四、學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

1.討論主題：學(xué)生將圍繞“萬有引力在實(shí)際生活中的應(yīng)用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵(lì)提出自己的觀點(diǎn)和想法，并與其他小組成員進(jìn)行交流。

2.引導(dǎo)與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個(gè)引導(dǎo)者，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會(huì)提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個(gè)小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

今天的學(xué)習(xí)，我們了解了萬有引力定律的基本概念、重要性和應(yīng)用。同時(shí)，我們也通過實(shí)踐活動(dòng)和小組討論加深了對(duì)萬有引力的理解。我希望大家能夠掌握這些知識(shí)點(diǎn)，并在日常生活中靈活運(yùn)用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請(qǐng)隨時(shí)向我提問。知識(shí)點(diǎn)梳理1.萬有引力定律：任何兩個(gè)物體都存在相互吸引的力，這個(gè)力的大小與兩個(gè)物體的質(zhì)量和距離有關(guān)，力的方向在兩個(gè)物體的連線上。

2.萬有引力常量：萬有引力常量是一個(gè)物理常數(shù)，用符號(hào)G表示，它的值約為6.674×10^-11N·m^2/kg^2。

3.適用條件：萬有引力定律適用于任何兩個(gè)物體之間的引力相互作用，無論物體的形狀、狀態(tài)和材料如何。

4.質(zhì)量：質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少，是一個(gè)基本物理量，用符號(hào)m表示。

5.距離：距離是指兩個(gè)物體之間的空間間隔，可以用直線距離或曲線距離來表示。

6.引力：引力是指物體之間由于萬有引力定律而產(chǎn)生的相互吸引的力。

7.引力作用：引力作用是指物體之間的引力相互影響，包括吸引和排斥兩種情況。

8.地球引力：地球引力是指地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生的引力，它是使物體掉落到地面上的力。

9.行星運(yùn)動(dòng)：行星運(yùn)動(dòng)是指行星在太陽引力作用下的運(yùn)動(dòng)，包括橢圓軌道運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

10.衛(wèi)星軌道：衛(wèi)星軌道是指衛(wèi)星在地球引力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，包括圓形軌道和橢圓形軌道。

11.宇宙速度：宇宙速度是指物體在不受阻力作用下，克服地球引力逃離地球的速度。

12.重力加速度：重力加速度是指物體在地球表面受到的重力作用所產(chǎn)生的加速度，它的值約為9.8m/s^2。

13.地球質(zhì)量：地球質(zhì)量是指地球所含物質(zhì)的總量，它的值約為5.97×10^24kg。

14.地球半徑：地球半徑是指從地球中心到地球表面的距離，它的值約為6371km。

15.物體掉落：物體掉落是指物體在地球引力作用下，從高處向低處運(yùn)動(dòng)的過程。

16.自由落體：自由落體是指物體在不受其他力作用下，僅受重力作用下的運(yùn)動(dòng)。

17.向心力：向心力是指物體在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，指向圓心的力。

18.向心加速度：向心加速度是指物體在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，指向圓心的加速度。

19.離心力：離心力是指物體在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，指向圓外的力。

20.離心加速度：離心加速度是指物體在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，指向圓外的加速度。

21.牛頓第二定律：牛頓第二定律是指物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，用公式F=ma表示。

22.牛頓第三定律：牛頓第三定律是指任何兩個(gè)物體之間的相互作用力大小相等、方向相反。

23.牛頓運(yùn)動(dòng)定律：牛頓運(yùn)動(dòng)定律是指物體在沒有外力作用下，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。

24.經(jīng)典力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)是指描述宏觀物體運(yùn)動(dòng)的物理學(xué)分支，包括牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律。

25.相對(duì)論：相對(duì)論是指由愛因斯坦提出的物理學(xué)理論，包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。

26.量子力學(xué)：量子力學(xué)是指描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的物理學(xué)分支，它與經(jīng)典力學(xué)在宏觀物體運(yùn)動(dòng)上有很大的不同。

27.黑洞：黑洞是指質(zhì)量非常大、引力非常強(qiáng)的天體，其引力作用連光也無法逃脫。

28.宇宙膨脹：宇宙膨脹是指宇宙在大尺度上不斷膨脹的現(xiàn)象，這是現(xiàn)代宇宙學(xué)的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)。

29.宇宙速度極限：宇宙速度極限是指物體在宇宙中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于宇宙膨脹等因素，所能達(dá)到的最高速度。

30.宇宙背景輻射：宇宙背景輻射是指宇宙中存在的均勻輻射，它是大爆炸理論的一個(gè)重要證據(jù)。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.引入現(xiàn)代教育技術(shù)：利用多媒體教學(xué)軟件，通過動(dòng)畫、視頻等形式，形象生動(dòng)地展示萬有引力定律的應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力。

2.設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)：鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證萬有引力定律在不同情況下的適用性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)思維。

3.引入實(shí)際案例分析：結(jié)合生活中的實(shí)際案例，讓學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律進(jìn)行問題分析和解決，提高學(xué)生的實(shí)際問題解決能力。

（二）存在主要問題

1.教學(xué)組織問題：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，部分學(xué)生未能充分參與到實(shí)驗(yàn)操作中，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不理想。

2.教學(xué)方法問題：部分學(xué)生反映，對(duì)于萬有引力定律的微觀解釋和復(fù)雜實(shí)際問題解決方法理解不夠透徹。

3.教學(xué)評(píng)價(jià)問題：現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方式過于側(cè)重于理論知識(shí)掌握程度，忽視了學(xué)生的實(shí)際操作能力和問題解決能力的評(píng)價(jià)。

（三）改進(jìn)措施

1.優(yōu)化教學(xué)組織：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，增加分組數(shù)量，確保每位學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與到實(shí)驗(yàn)操作中，提高實(shí)驗(yàn)效果。

2.加強(qiáng)教學(xué)方法改進(jìn)：針對(duì)萬有引力定律的微觀解釋和復(fù)雜實(shí)際問題解決方法，采用更加直觀的教學(xué)手段，如實(shí)物展示、模型制作等，幫助學(xué)生加深理解。

3.完善教學(xué)評(píng)價(jià)：增加實(shí)際操作能力和問題解決能力的評(píng)價(jià)比重，采用多元化評(píng)價(jià)方式，如小組討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。板書設(shè)計(jì)1.重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

①萬有引力定律：任何兩個(gè)物體都存在相互吸引的力，這個(gè)力的大小與兩個(gè)物體的質(zhì)量和距離有關(guān)，力的方向在兩個(gè)物體的連線上。

②萬有引力常量：萬有引力常量是一個(gè)物理常數(shù)，用符號(hào)G表示，它的值約為6.674×10^-11N·m^2/kg^2。

③適用條件：萬有引力定律適用于任何兩個(gè)物體之間的引力相互作用，無論物體的形狀、狀態(tài)和材料如何。

（二）萬有引力的微觀解釋

1.重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

①微觀解釋：萬有引力定律在微觀粒子間的應(yīng)用，如原子內(nèi)部的電子與質(zhì)子的引力作用。

②引力作用：物體之間的引力相互影響，包括吸引和排斥兩種情況。

③質(zhì)量：質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少，是一個(gè)基本物理量，用符號(hào)m表示。

（三）萬有引力定律的實(shí)際應(yīng)用

1.重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

①地球引力：地球引力是指地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生的引力，它是使物體掉落到地面上的力。

②行星運(yùn)動(dòng)：行星在太陽引力作用下的運(yùn)動(dòng)，包括橢圓軌道運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

③衛(wèi)星軌道：衛(wèi)星在地球引力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，包括圓形軌道和橢圓形軌道。

在板書設(shè)計(jì)中，可以采用圖表、圖形和顏色標(biāo)注等元素，使板書更具藝術(shù)性和趣味性。例如，在介紹萬有引力定律時(shí)，可以使用圖表展示物體的質(zhì)量、距離和引力之間的關(guān)系，使用顏色標(biāo)注引力方向。在介紹萬有引力定律的實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以使用圖形展示行星軌道和衛(wèi)星軌道，以及它們?cè)谝ψ饔孟碌倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過這些設(shè)計(jì)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，幫助他們更好地理解和記憶知識(shí)。課后拓展1.拓展內(nèi)容：

（1）閱讀材料：《萬有引力與宇宙航行》相關(guān)的科普文章，如《宇宙中的引力》、《引力透鏡效應(yīng)》等。

（2）視頻資源：《宇宙奇跡：引力》、《引力波的發(fā)現(xiàn)》等紀(jì)錄片。

（3）在線課程：《萬有引力定律》、《宇宙航行原理》等在線課程。

2.拓展要求：

（1）閱讀理解：學(xué)生需在課后閱讀提供的科普文章，理解萬有引力定律及其在宇宙中的應(yīng)用。

（2）視頻觀看：學(xué)生需在課后觀看提供的紀(jì)錄片，了解引力在宇宙中的重要性和引力波的發(fā)現(xiàn)過程。

（3）在線學(xué)習(xí)：學(xué)生可在課后自主選擇在線課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，加深對(duì)萬有引力定律和宇宙航行的理解。

（4）問題探討：學(xué)生可提出關(guān)于萬有引力定律和宇宙航行的問題，教師將在課堂或課后提供必要的指導(dǎo)和幫助。

（5）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：學(xué)生可嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證萬有引力定律，如制作簡(jiǎn)易的引力