2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第4章 萬(wàn)有引力定律及航天 第1節(jié) 天地力的綜合：萬(wàn)有引力定律說(shuō)課稿 魯科版必修第二冊(cè)

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章萬(wàn)有引力定律及航天第1節(jié)天地力的綜合：萬(wàn)有引力定律說(shuō)課稿魯科版必修第二冊(cè)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃3課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是魯科版必修第二冊(cè)第4章第1節(jié)“天地力的綜合：萬(wàn)有引力定律”。本節(jié)課主要講解了萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、基本內(nèi)容以及其在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課的內(nèi)容與學(xué)生之前學(xué)習(xí)的牛頓第一定律、牛頓第二定律以及圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)這些知識(shí)的回顧和拓展，有助于學(xué)生更好地理解萬(wàn)有引力定律及其在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神、數(shù)學(xué)建模能力和科學(xué)思維能力。通過(guò)萬(wàn)有引力定律的探究過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)和邏輯推理等方法，理解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，通過(guò)應(yīng)用數(shù)學(xué)工具建立模型，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)建模能力。此外，通過(guò)分析天體運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，理解物理規(guī)律在宇宙中的應(yīng)用。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

①理解萬(wàn)有引力定律的基本內(nèi)容，包括其數(shù)學(xué)表達(dá)式和適用范圍。

②掌握萬(wàn)有引力常量的概念及其在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

③理解萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的具體應(yīng)用，如行星運(yùn)動(dòng)軌道的計(jì)算。

2.教學(xué)難點(diǎn)

①萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，包括引力勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。

②復(fù)雜天體系統(tǒng)（如雙星系統(tǒng)）的引力計(jì)算和分析。

③將萬(wàn)有引力定律應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題時(shí)的模型建立和數(shù)學(xué)處理，如地球衛(wèi)星軌道的設(shè)計(jì)。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有魯科版必修第二冊(cè)第4章第1節(jié)的教材，以便跟隨課堂內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，如萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、行星運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)模擬等，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象概念的理解。

3.實(shí)驗(yàn)器材：如果安排了與萬(wàn)有引力定律相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性，如彈簧測(cè)力計(jì)、天平、球體等。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，設(shè)置分組討論區(qū)，方便學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)和討論，同時(shí)確保實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)的安全和便利。五、教學(xué)過(guò)程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：以提問(wèn)的方式引入話(huà)題，例如：“同學(xué)們，你們知道宇宙中存在著怎樣的力嗎？這些力是如何影響天體運(yùn)動(dòng)的？”

-回顧舊知：引導(dǎo)學(xué)生回顧牛頓第一定律和牛頓第二定律，以及圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，為學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律奠定基礎(chǔ)。

2.新課呈現(xiàn)（約25分鐘）

-講解新知：詳細(xì)講解萬(wàn)有引力定律的基本內(nèi)容，包括其數(shù)學(xué)表達(dá)式和適用范圍，強(qiáng)調(diào)其與牛頓第二定律的聯(lián)系。

-舉例說(shuō)明：通過(guò)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)、月球繞地球運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，幫助學(xué)生理解萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

-互動(dòng)探究：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討萬(wàn)有引力定律在不同天體系統(tǒng)中的應(yīng)用，如雙星系統(tǒng)、行星運(yùn)動(dòng)等。

3.鞏固練習(xí)（約15分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：布置練習(xí)題，讓學(xué)生獨(dú)立完成，鞏固對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解和應(yīng)用。

-教師指導(dǎo)：巡視課堂，解答學(xué)生在練習(xí)中遇到的問(wèn)題，幫助學(xué)生克服困難。

4.課堂總結(jié)（約5分鐘）

-回顧本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力定律的重要性和應(yīng)用價(jià)值。

-鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中關(guān)注物理學(xué)在科技發(fā)展中的應(yīng)用，激發(fā)他們對(duì)物理學(xué)科的興趣。

5.作業(yè)布置（約5分鐘）

-布置課后作業(yè)，包括閱讀教材相關(guān)內(nèi)容、完成課后習(xí)題，并要求學(xué)生思考如何將萬(wàn)有引力定律應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題。

一、導(dǎo)入

1.提問(wèn)：同學(xué)們，你們知道宇宙中存在著怎樣的力嗎？這些力是如何影響天體運(yùn)動(dòng)的？

2.回顧舊知：請(qǐng)同學(xué)們回顧牛頓第一定律、牛頓第二定律以及圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，為學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律奠定基礎(chǔ)。

二、新課呈現(xiàn)

1.講解新知：詳細(xì)講解萬(wàn)有引力定律的基本內(nèi)容，包括其數(shù)學(xué)表達(dá)式和適用范圍，強(qiáng)調(diào)其與牛頓第二定律的聯(lián)系。

-引入：同學(xué)們，今天我們將學(xué)習(xí)一個(gè)非常重要的物理定律——萬(wàn)有引力定律。這個(gè)定律揭示了天體運(yùn)動(dòng)的奧秘，讓我們一起揭開(kāi)它的面紗。

-講解：萬(wàn)有引力定律指出，宇宙中任意兩個(gè)物體之間都存在著相互吸引的力，這個(gè)力與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離的平方成反比。數(shù)學(xué)表達(dá)式為F=G*(m1*m2)/r^2，其中F為引力，G為萬(wàn)有引力常量，m1和m2為兩個(gè)物體的質(zhì)量，r為它們之間的距離。

-應(yīng)用：萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中有著廣泛的應(yīng)用，如地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)、月球繞地球運(yùn)動(dòng)等。

2.舉例說(shuō)明：通過(guò)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)、月球繞地球運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，幫助學(xué)生理解萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

-地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)：地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道近似為圓形，根據(jù)萬(wàn)有引力定律，我們可以計(jì)算出地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期和速度。

-月球繞地球運(yùn)動(dòng)：月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道也近似為圓形，同樣可以應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出月球的運(yùn)動(dòng)周期和速度。

3.互動(dòng)探究：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討萬(wàn)有引力定律在不同天體系統(tǒng)中的應(yīng)用，如雙星系統(tǒng)、行星運(yùn)動(dòng)等。

-分組討論：請(qǐng)同學(xué)們分成小組，討論以下問(wèn)題：

1.如何計(jì)算雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡？

2.行星運(yùn)動(dòng)軌道是如何形成的？

3.萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)中有哪些應(yīng)用？

-小組展示：每組派代表進(jìn)行展示，分享討論成果。

三、鞏固練習(xí)

1.學(xué)生活動(dòng)：布置練習(xí)題，讓學(xué)生獨(dú)立完成，鞏固對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解和應(yīng)用。

-練習(xí)題：

1.已知地球的質(zhì)量為5.97×10^24kg，月球的質(zhì)量為7.34×10^22kg，地球與月球之間的距離為3.84×10^8m。請(qǐng)計(jì)算地球?qū)υ虑虻囊Α?/p>

2.已知地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期為365.25天，地球與太陽(yáng)之間的距離為1.496×10^11m。請(qǐng)計(jì)算地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的平均速度。

-學(xué)生獨(dú)立完成練習(xí)題，教師巡視課堂，解答學(xué)生在練習(xí)中遇到的問(wèn)題。

2.教師指導(dǎo)：巡視課堂，解答學(xué)生在練習(xí)中遇到的問(wèn)題，幫助學(xué)生克服困難。

四、課堂總結(jié)

1.回顧本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力定律的重要性和應(yīng)用價(jià)值。

-重點(diǎn)內(nèi)容：

1.萬(wàn)有引力定律的基本內(nèi)容。

2.萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

3.萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

-強(qiáng)調(diào)：萬(wàn)有引力定律是天文學(xué)和物理學(xué)中的一個(gè)重要定律，它揭示了天體運(yùn)動(dòng)的奧秘，對(duì)于理解宇宙的運(yùn)行規(guī)律具有重要意義。

2.鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中關(guān)注物理學(xué)在科技發(fā)展中的應(yīng)用，激發(fā)他們對(duì)物理學(xué)科的興趣。

五、作業(yè)布置

1.布置課后作業(yè)，包括閱讀教材相關(guān)內(nèi)容、完成課后習(xí)題，并要求學(xué)生思考如何將萬(wàn)有引力定律應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題。

-作業(yè)：

1.閱讀教材第4章第1節(jié)內(nèi)容，理解萬(wàn)有引力定律的基本原理。

2.完成課后習(xí)題，鞏固對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解和應(yīng)用。

3.思考：如何將萬(wàn)有引力定律應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題，如衛(wèi)星發(fā)射、地球觀測(cè)等。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-天體物理學(xué)基礎(chǔ)：介紹天體物理學(xué)的基本概念，如恒星、行星、黑洞等，以及它們之間的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-引力波探測(cè)：介紹引力波的基本知識(shí)，包括其產(chǎn)生機(jī)制、探測(cè)方法以及最新的引力波研究進(jìn)展。

-宇宙膨脹理論：介紹宇宙膨脹的基本原理，包括哈勃定律、宇宙背景輻射等，以及宇宙膨脹對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的影響。

2.拓展建議

-閱讀推薦書(shū)籍：《宇宙簡(jiǎn)史》（作者：史蒂芬·霍金）、《黑洞與時(shí)間彎曲》（作者：基普·索恩）等，以深入了解宇宙的奧秘。

-觀看科普視頻：推薦觀看《宇宙時(shí)空之旅》、《宇宙的奇跡》等科普視頻，通過(guò)視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的結(jié)合，增強(qiáng)對(duì)宇宙知識(shí)的理解。

-參與線(xiàn)上課程：鼓勵(lì)學(xué)生參加由國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)提供的線(xiàn)上天體物理學(xué)課程，如哈佛大學(xué)的《宇宙學(xué)入門(mén)》、加州理工學(xué)院的《宇宙學(xué)》等。

-實(shí)踐項(xiàng)目：組織學(xué)生參與模擬天體物理實(shí)驗(yàn)或觀測(cè)項(xiàng)目，如利用天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星空、分析行星軌道數(shù)據(jù)等，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

-科學(xué)討論：鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上或課外組織科學(xué)討論小組，就天體物理學(xué)中的熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行交流和探討，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和表達(dá)能力。

-科普講座：邀請(qǐng)?zhí)祗w物理學(xué)家或相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)家進(jìn)行科普講座，讓學(xué)生近距離接觸科學(xué)前沿，激發(fā)他們的科學(xué)興趣和求知欲。

-實(shí)地考察：組織學(xué)生參觀天文臺(tái)、博物館等科普?qǐng)鏊瑢?shí)地感受天體物理學(xué)的魅力，加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶。

-科研論文閱讀：引導(dǎo)學(xué)生閱讀天體物理學(xué)領(lǐng)域的最新科研論文，了解學(xué)科發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。七、板書(shū)設(shè)計(jì)1.重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

①萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：F=G*(m1*m2)/r^2

②萬(wàn)有引力常量：G

③引力勢(shì)能：U=-G*(m1*m2)/r

④引力做功：W=ΔU=-G*(m1*m2)/r1+G*(m1*m2)/r2

2.關(guān)鍵詞

①萬(wàn)有引力

②引