2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第七章 萬有引力與宇宙航行 3 萬有引力理論的成就（1）教案 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行3萬有引力理論的成就（1）教案新人教版必修2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)間課程基本信息1.課程名稱：高中物理萬有引力與宇宙航行

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高中二年級(jí)一班

3.授課時(shí)間：2024年10月10日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘教學(xué)目標(biāo)分析1.理解萬有引力的概念，掌握萬有引力定律的表達(dá)式，并能夠運(yùn)用萬有引力定律分析實(shí)際問題。

2.掌握萬有引力理論的成就，了解牛頓、卡文迪許等科學(xué)家對萬有引力理論的貢獻(xiàn)。

3.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，使學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)的方法分析問題、解決問題。

4.培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣和熱情，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

5.通過對萬有引力理論的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)的發(fā)展是不斷積累、不斷完善的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法1.重點(diǎn)：

-萬有引力定律的表述及運(yùn)用。

-萬有引力理論的成就和科學(xué)家的貢獻(xiàn)。

2.難點(diǎn)：

-理解萬有引力定律中質(zhì)量、距離和力之間的關(guān)系。

-掌握運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題的方法。

3.解決辦法：

-通過物理實(shí)驗(yàn)和日常生活實(shí)例，讓學(xué)生直觀感受萬有引力的存在和作用。

-利用數(shù)學(xué)計(jì)算和圖形演示，幫助學(xué)生理解萬有引力定律中的數(shù)學(xué)關(guān)系。

-分步驟講解和練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題的方法。

-組織小組討論和同學(xué)之間的交流，促進(jìn)學(xué)生對萬有引力理論的理解和應(yīng)用。

-提供充足的練習(xí)題和解答指導(dǎo)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)和提高解題能力。教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

-講授法：教師通過講解萬有引力定律的表述、數(shù)學(xué)關(guān)系和實(shí)際應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握知識(shí)點(diǎn)。

-討論法：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享對萬有引力理論的理解和觀點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和思考。

-實(shí)驗(yàn)法：安排物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)萬有引力的作用，增強(qiáng)對萬有引力概念的理解。

-案例分析法：通過分析具體的實(shí)際問題案例，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律進(jìn)行問題解決。

-反思法：鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行自我反思，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和提高解題能力。

2.教學(xué)手段：

-多媒體設(shè)備：利用多媒體課件和教學(xué)視頻，生動(dòng)展示萬有引力定律的原理和實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解能力。

-教學(xué)軟件：運(yùn)用物理模擬軟件和在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，提供互動(dòng)式學(xué)習(xí)和練習(xí)機(jī)會(huì)，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)和提高解題技巧。

-實(shí)物模型和教具：使用萬有引力模型和相關(guān)的物理教具，直觀展示萬有引力的作用和數(shù)學(xué)關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生的空間想象力。

-學(xué)習(xí)手冊和練習(xí)題：提供學(xué)習(xí)手冊和精選練習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

-在線討論區(qū)：建立在線討論區(qū)，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題、分享學(xué)習(xí)心得，促進(jìn)學(xué)生之間的互動(dòng)和合作學(xué)習(xí)。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

-開始上課時(shí)，教師可以通過提問方式引導(dǎo)學(xué)生回顧上一節(jié)課所學(xué)的知識(shí)，例如：“上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，那么你們知道行星運(yùn)動(dòng)背后的原因是什么嗎？”

-教師可以利用多媒體課件展示地球和其他行星圍繞太陽運(yùn)行的圖像，引導(dǎo)學(xué)生思考這些運(yùn)動(dòng)背后的力量。

-教師可以簡要介紹本節(jié)課將要學(xué)習(xí)的萬有引力定律，激發(fā)學(xué)生對萬有引力理論的好奇心和興趣。

2.新課講授（用時(shí)15分鐘）

-教師首先講解萬有引力定律的表述，包括質(zhì)量、距離和力之間的關(guān)系，并通過數(shù)學(xué)公式進(jìn)行展示。

-教師通過講解牛頓和卡文迪許等科學(xué)家對萬有引力理論的貢獻(xiàn)，幫助學(xué)生了解萬有引力理論的發(fā)展過程。

-教師通過舉例說明如何運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題，如計(jì)算兩個(gè)物體之間的引力大小，引導(dǎo)學(xué)生掌握運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的方法。

3.實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)10分鐘）

-學(xué)生分組進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，測量不同質(zhì)量物體之間的引力大小，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

-學(xué)生利用數(shù)學(xué)計(jì)算和圖形演示，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證萬有引力定律的正確性。

-學(xué)生通過討論和交流，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果和發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生對萬有引力理論的理解和應(yīng)用。

4.學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

-學(xué)生分組討論萬有引力定律在日常生活中的應(yīng)用，例如地球上的物體掉落、天體的運(yùn)動(dòng)等。

-學(xué)生舉例說明萬有引力定律在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，如航天工程、衛(wèi)星導(dǎo)航等。

-學(xué)生通過討論和交流，提出對萬有引力理論的理解和觀點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生之間的互動(dòng)和思考。

5.總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

-教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，包括萬有引力定律的表述和應(yīng)用。

-教師強(qiáng)調(diào)萬有引力定律在物理學(xué)和實(shí)際生活中的重要性，激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣和熱情。

-教師鼓勵(lì)學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，并提醒學(xué)生注意相關(guān)的學(xué)習(xí)資源和輔導(dǎo)材料。

總用時(shí)：45分鐘拓展與延伸-《宇宙的一生》：這本書詳細(xì)介紹了宇宙的起源、發(fā)展和未來，包括萬有引力在宇宙演化中的重要作用。

-《物理世界》：這是一本介紹物理學(xué)最新進(jìn)展和應(yīng)用的雜志，可以提供更多關(guān)于萬有引力理論和宇宙航行的前沿知識(shí)。

-《牛頓的原理》：這本書詳細(xì)闡述了牛頓的萬有引力定律和運(yùn)動(dòng)定律，適合對物理學(xué)有深入興趣的學(xué)生閱讀。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以利用課后時(shí)間進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)萬有引力定律的應(yīng)用，例如在航天、衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域的研究。

-學(xué)生可以查閱科學(xué)家的傳記或相關(guān)歷史資料，了解牛頓、卡文迪許等科學(xué)家對萬有引力理論的貢獻(xiàn)。

-學(xué)生可以嘗試進(jìn)行一些物理實(shí)驗(yàn)或觀察日常生活中的物理現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋這些現(xiàn)象背后的原理。

3.拓展知識(shí)點(diǎn)：

-學(xué)生可以學(xué)習(xí)萬有引力定律在不同情況下的應(yīng)用，例如在非均勻引力場中的物體運(yùn)動(dòng)、黑洞的性質(zhì)等。

-學(xué)生可以探索宇宙中的其他引力現(xiàn)象，如星系間的引力相互作用、引力波的探測等。

-學(xué)生可以了解萬有引力理論在現(xiàn)代科學(xué)研究中的地位和作用，例如在宇宙學(xué)、粒子物理學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

4.實(shí)用性強(qiáng)的拓展與延伸：

-學(xué)生可以嘗試解決一些與萬有引力相關(guān)的實(shí)際問題，如計(jì)算地球表面物體受到的重力大小、設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的衛(wèi)星軌道模型等。

-學(xué)生可以參與科學(xué)競賽或項(xiàng)目研究，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題中，提高自己的科學(xué)素養(yǎng)和解決問題的能力。

-學(xué)生可以加入科學(xué)俱樂部或參加科學(xué)講座和研討會(huì)，與其他對物理學(xué)科感興趣的學(xué)生交流和學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測1.課堂小結(jié)：

-通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們掌握了萬有引力定律的表述和數(shù)學(xué)關(guān)系，了解了萬有引力理論的成就和科學(xué)家的貢獻(xiàn)。

-我們學(xué)習(xí)了如何運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題，并通過實(shí)踐活動(dòng)和小組討論加深了對知識(shí)的理解和應(yīng)用。

-通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們認(rèn)識(shí)到科學(xué)的發(fā)展是不斷積累、不斷完善的過程，培養(yǎng)了對物理學(xué)科的興趣和熱情。

2.當(dāng)堂檢測：

-請用簡潔的語言描述萬有引力定律的表述和數(shù)學(xué)關(guān)系。

-請舉例說明如何運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題。

-請談?wù)勀銓θf有引力理論的成就和科學(xué)家貢獻(xiàn)的理解。

-請?zhí)岢鲆粋€(gè)與萬有引力相關(guān)的問題，并簡要說明你想要探究的答案。

3.檢測題目：

-計(jì)算兩個(gè)物體之間的引力大小，給定物體的質(zhì)量和距離。

-解釋為什么地球上的物體最終會(huì)落到地面上。

-簡述牛頓和卡文迪許對萬有引力理論的貢獻(xiàn)。

-探究萬有引力定律在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。

4.檢測題目解答：

-根據(jù)萬有引力定律的數(shù)學(xué)關(guān)系，計(jì)算兩個(gè)物體之間的引力大小。

-地球上的物體掉落是因?yàn)槭艿降厍虻囊ψ饔?，地球的質(zhì)量較大，所以物體最終會(huì)落到地面上。

-牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)測量出了萬有引力常數(shù)。

-萬有引力定律在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用廣泛，例如在航天工程、衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域。

5.總結(jié)：

-通過課堂小結(jié)和當(dāng)堂檢測，學(xué)生可以鞏固所學(xué)知識(shí)，提高解題能力和應(yīng)用能力。

-教師可以通過檢測題目的解答情況了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)調(diào)整和指導(dǎo)。

-課堂小結(jié)和當(dāng)堂檢測有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。典型例題講解八、典型例題講解

1.例題一：一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體在地球表面受到的重力是多少？

解答：根據(jù)萬有引力定律，物體受到的重力F=G*m1*m2/r^2，其中G為萬有引力常數(shù)，m1和m2分別為兩個(gè)物體的質(zhì)量，r為兩個(gè)物體之間的距離。在地球表面，r為地球半徑，約為6400km。將已知數(shù)值代入公式，可得F=6.67*10^-11*2*5.97*10^24/(6400*10^3)^2=9.81N。因此，該物體在地球表面受到的重力為9.81N。

2.例題二：兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物體，相距r，它們之間的萬有引力大小是多少？

解答：根據(jù)萬有引力定律，兩個(gè)物體之間的萬有引力F=G*m1*m2/r^2。將已知數(shù)值代入公式，可得F=6.67*10^-11*m1*m2/r^2。因此，兩個(gè)物體之間的萬有引力大小為6.67*10^-11*m1*m2/r^2。

3.例題三：一個(gè)質(zhì)量為m的物體在距離地球表面r的地方，受到的萬有引力是多少？

解答：根據(jù)萬有引力定律，物體受到的萬有引力F=G*m1*m2/r^2，其中m1為地球的質(zhì)量，m2為物體的質(zhì)量，r為物體到地球中心的距離。將已知數(shù)值代入公式，可得F=6.67*10^-11*5.97*10^24*m/r^2。因此，該物體在距離地球表面r的地方，受到的萬有引力為6.67*10^-11*5.97*10^24*m/r^2。

4.例題四：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為R，衛(wèi)星質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，求衛(wèi)星的線速度v。

解答：根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力等于萬有引力，即G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得v=sqrt(G*M/R)。因此，衛(wèi)星的線速度v為sqrt(G*M/R)。

5.例題五：地球同步衛(wèi)星的周期T為24小時(shí)，地球半徑R為6400km，求同步衛(wèi)星離地面的高度h。

解答：同步衛(wèi)星的周期T與其軌道半徑R'有關(guān)，T=2*pi*sqrt(R'^3/G*M)，其中M為地球質(zhì)量。將已知數(shù)值代入公式，可得R'=((T^2*G*M)/(4*pi^2))^(1/3)。因此，同步衛(wèi)星的軌道半徑R'為((24^2*6.67*10^-11*5.97*10^24)/(4*pi^2))^(1/3)。同步衛(wèi)星離地面的高度h為R'-R。將已知數(shù)值代入公式，可得h=((24^2*6.67*10^-11*5.97*10^24)/(4*pi^2))^(1/3)-6400*10^3。因此，同步衛(wèi)星離地面的高度h為約36000km。內(nèi)容邏輯關(guān)系①萬有引力定律的表述：

-知識(shí)點(diǎn)：萬有引力定律的表述為F=G*m1*m2/r^2，其中G為萬有引力常數(shù)，m1和m2為兩個(gè)物體的質(zhì)量，r為兩個(gè)物體之間的距離。

-關(guān)鍵詞：萬有引力定律、質(zhì)量、距離、萬有引力常數(shù)。

②萬有引力理論的成就：

-知識(shí)點(diǎn)：牛頓和卡文迪許等科學(xué)家對萬有引力理論的貢獻(xiàn)，包括牛頓的萬有引力定律和卡文迪許的實(shí)驗(yàn)測量。

-關(guān)鍵詞：牛頓、卡文迪許、萬有引力定律、實(shí)驗(yàn)測量。

③萬有引力定律的應(yīng)用：

-知識(shí)點(diǎn)：如何運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題，例如計(jì)算物體之間的引力大小、解釋物體掉落的原因等。

-關(guān)鍵詞：應(yīng)用、實(shí)際問題、引力大小、物體掉落。

板書設(shè)計(jì)：

1.萬有引力定律的表述：

-F=G*m1*m2/r^2

2.萬有引力理論的成就：

-牛頓的萬有引力定律

-卡文迪許的實(shí)驗(yàn)測量

3.萬有引力定律的應(yīng)用：

-計(jì)算物體之間的引力大小

-解釋物體掉落的原因

-衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

-地球同步衛(wèi)星的周期和高度

板書設(shè)計(jì)應(yīng)條理清楚、重點(diǎn)突出、簡潔明了，以便于學(xué)生理解和記憶。通過板書，學(xué)生可以直觀地了解萬有引力定律的表述、理論成就和應(yīng)用，幫助學(xué)生更好地掌握本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。教學(xué)反思與總結(jié)今天，我上了關(guān)于萬有引力定律的一節(jié)課。在教學(xué)過程中，我采用了講授法、討論法和實(shí)驗(yàn)法，希望通過多種教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。在導(dǎo)入新課時(shí)，我通過提問方式引導(dǎo)學(xué)生回顧上一節(jié)課的內(nèi)容，并利用多媒體課件展示地球和其他行星圍繞太陽運(yùn)行的圖像，引發(fā)學(xué)生對萬有引力理論的好奇心和興趣。在新課講授部分，我詳細(xì)講解了萬有引力定律的表述和數(shù)學(xué)關(guān)系，并通過舉例說明如何運(yùn)用萬有引力定律解決實(shí)際問題。在實(shí)踐活動(dòng)部分，學(xué)生分組進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，測量不同質(zhì)量物體之間的引力大小，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在學(xué)生小組討論部分，學(xué)生分組討論萬有引力定律在日常生活中的應(yīng)用，并提出對萬有引力理論的理解和觀點(diǎn)。在總結(jié)回顧部分，我引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，并強(qiáng)調(diào)萬有引力定律在物理學(xué)和實(shí)際生活中的重要性。

在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對萬有引力定律的理解和應(yīng)用能力