2024-2025學(xué)年高中物理 第6章 4 萬有引力理論的成就教學(xué)實(shí)錄 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第6章4萬有引力理論的成就教學(xué)實(shí)錄新人教版必修2科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中物理第6章4萬有引力理論的成就教學(xué)實(shí)錄新人教版必修2教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：萬有引力理論的成就，包括牛頓的萬有引力定律及其推導(dǎo)過程，以及萬有引力常量的測(cè)定方法。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容與高中物理必修2教材第6章“萬有引力定律”緊密相關(guān)，學(xué)生需具備牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、科學(xué)思維能力、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，通過牛頓萬有引力定律的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)方法分析自然現(xiàn)象，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)知識(shí)的興趣和探究欲望。同時(shí)，通過歷史成就的介紹，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和對(duì)科學(xué)發(fā)展的責(zé)任感。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)等基礎(chǔ)物理概念，具備了一定的物理思維和數(shù)學(xué)計(jì)算能力。此外，學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)有一定的直觀認(rèn)識(shí)，但可能缺乏對(duì)萬有引力定律的深入理解和應(yīng)用。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高中學(xué)生對(duì)宇宙和天體物理學(xué)普遍感興趣，對(duì)未知世界的探索充滿好奇。他們?cè)趯W(xué)習(xí)上通常具備較強(qiáng)的邏輯思維能力，能夠通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)理解物理定律。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生可能更傾向于通過實(shí)驗(yàn)和觀察來學(xué)習(xí)，而另一部分學(xué)生則可能更擅長通過理論推導(dǎo)和抽象思維來理解概念。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生對(duì)萬有引力定律的理解可能存在困難，尤其是在推導(dǎo)過程中涉及的數(shù)學(xué)運(yùn)算和物理概念的結(jié)合。此外，對(duì)于萬有引力常量的測(cè)定方法，學(xué)生可能難以理解其背后的物理意義和實(shí)驗(yàn)原理。同時(shí)，學(xué)生可能對(duì)萬有引力定律的歷史背景和科學(xué)革命的意義理解不足，這需要教師在教學(xué)中加以引導(dǎo)和補(bǔ)充。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：通過系統(tǒng)講解牛頓萬有引力定律的提出背景、推導(dǎo)過程和實(shí)際應(yīng)用，幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)體系。

2.討論法：組織學(xué)生圍繞萬有引力定律的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行討論，激發(fā)學(xué)生的思考和分析能力。

3.實(shí)驗(yàn)法：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證萬有引力定律，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和科學(xué)探究精神。

教學(xué)手段：

1.多媒體展示：利用PPT展示萬有引力定律的歷史圖片和動(dòng)畫，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的直觀理解。

2.互動(dòng)軟件：使用教學(xué)軟件模擬天體運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)萬有引力定律。

3.網(wǎng)絡(luò)資源：引入網(wǎng)絡(luò)資源，如在線實(shí)驗(yàn)和視頻，豐富教學(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

（教師）同學(xué)們，今天我們來學(xué)習(xí)一個(gè)新的物理概念——萬有引力定律。你們可能已經(jīng)對(duì)天體運(yùn)動(dòng)有所了解，那么，是什么力量使得地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，月亮圍繞地球旋轉(zhuǎn)呢？讓我們一起揭開這個(gè)神秘的面紗。

（學(xué)生）老師，我們想知道萬有引力定律是什么？

（教師）很好，那我們先來回顧一下牛頓的運(yùn)動(dòng)定律，特別是第一定律和第二定律，這對(duì)我們理解萬有引力定律很有幫助。

二、新課講授

1.牛頓的萬有引力定律

（教師）首先，我們要了解牛頓是如何提出萬有引力定律的。在牛頓的時(shí)代，天文學(xué)家已經(jīng)觀測(cè)到行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但缺乏一個(gè)統(tǒng)一的理論來解釋這些現(xiàn)象。牛頓通過觀察蘋果落地和月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，提出了萬有引力定律。

（學(xué)生）老師，牛頓是如何得出這個(gè)定律的？

（教師）牛頓通過類比和邏輯推理，提出了萬有引力定律。他認(rèn)為，任何兩個(gè)物體之間都存在一種相互吸引的力，這個(gè)力與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，與它們之間距離的平方成反比。

2.萬有引力常量

（教師）接下來，我們要討論的是萬有引力常量G。這個(gè)常量是由卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)首次測(cè)定的。G的數(shù)值對(duì)于我們計(jì)算萬有引力的大小至關(guān)重要。

（學(xué)生）老師，G的數(shù)值是如何測(cè)定的？

（教師）卡文迪許利用扭秤實(shí)驗(yàn)，通過測(cè)量兩個(gè)小球之間的引力，計(jì)算出了G的數(shù)值。

3.萬有引力定律的應(yīng)用

（教師）現(xiàn)在，我們來探討一下萬有引力定律在實(shí)際中的應(yīng)用。比如，我們可以用它來計(jì)算地球的質(zhì)量，或者預(yù)測(cè)行星的運(yùn)動(dòng)軌跡。

（學(xué)生）老師，萬有引力定律有什么實(shí)際應(yīng)用呢？

（教師）實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，比如在航天領(lǐng)域，我們可以利用萬有引力定律來計(jì)算衛(wèi)星的軌道，設(shè)計(jì)火箭的發(fā)射角度等。

三、課堂練習(xí)

（教師）同學(xué)們，現(xiàn)在請(qǐng)完成以下練習(xí)題，檢驗(yàn)一下你們對(duì)萬有引力定律的理解。

（學(xué)生）好的，老師。

四、討論與交流

（教師）接下來，我們進(jìn)行小組討論。請(qǐng)同學(xué)們思考以下問題：萬有引力定律對(duì)人類有什么意義？它是如何改變我們對(duì)宇宙的理解的？

（學(xué)生）我們小組討論了一下，覺得萬有引力定律揭示了宇宙中物體之間的相互作用，對(duì)我們理解宇宙的結(jié)構(gòu)和演化有很大幫助。

五、總結(jié)與反思

（教師）今天我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律，了解了它的提出過程、應(yīng)用和意義。希望大家通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠?qū)τ钪娴膴W秘有更深的認(rèn)識(shí)。

（學(xué)生）老師，我們學(xué)到了很多新的知識(shí)，對(duì)萬有引力定律有了更深刻的理解。

六、布置作業(yè)

（教師）為了鞏固今天所學(xué)的內(nèi)容，請(qǐng)同學(xué)們完成以下作業(yè)：

1.閱讀教材中關(guān)于萬有引力定律的章節(jié)，總結(jié)其核心內(nèi)容。

2.查找資料，了解萬有引力定律在航天領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。

3.思考：如果萬有引力定律不存在，會(huì)對(duì)我們的日常生活產(chǎn)生哪些影響？

（學(xué)生）好的，老師，我們會(huì)認(rèn)真完成作業(yè)的。

七、課堂小結(jié)

（教師）今天的課程到此結(jié)束。希望大家能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中，不斷探索宇宙的奧秘。下課！教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-牛頓的生平和科學(xué)成就：介紹牛頓的生平事跡，包括他在物理學(xué)、數(shù)學(xué)和天文學(xué)等方面的貢獻(xiàn)，以及他如何提出萬有引力定律的背景故事。

-卡文迪許的扭秤實(shí)驗(yàn)：詳細(xì)描述卡文迪許如何通過扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)定萬有引力常量G的過程，以及這一實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重要性。

-天體物理學(xué)中的萬有引力：探討萬有引力在天體物理學(xué)中的應(yīng)用，如行星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星軌道、黑洞等天體現(xiàn)象的解釋。

-萬有引力定律的歷史發(fā)展：回顧萬有引力定律從提出到不斷完善的歷史過程，包括伽利略、開普勒等科學(xué)家的貢獻(xiàn)。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍：《牛頓傳》、《卡文迪許傳》等，深入了解科學(xué)家們的生平和科學(xué)探索過程。

-觀看科普視頻：通過觀看關(guān)于萬有引力定律的科普視頻，如《宇宙的奧秘》、《科學(xué)探索》等，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的直觀理解。

-參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)：鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)校或社區(qū)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，如制作簡易的扭秤實(shí)驗(yàn)，親身體驗(yàn)萬有引力定律的驗(yàn)證過程。

-查找在線資源：利用網(wǎng)絡(luò)資源，如科學(xué)網(wǎng)站、在線課程等，獲取更多關(guān)于萬有引力定律的背景知識(shí)和應(yīng)用案例。

-組織小組討論：引導(dǎo)學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，針對(duì)萬有引力定律的應(yīng)用和意義進(jìn)行討論，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作和批判性思維能力。

-設(shè)計(jì)科學(xué)項(xiàng)目：鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)自己的科學(xué)項(xiàng)目，如利用萬有引力定律預(yù)測(cè)物體下落時(shí)間，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新意識(shí)。

-參加科學(xué)競賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加物理競賽或科學(xué)展覽，展示他們?cè)谌f有引力定律方面的研究成果，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣和競爭意識(shí)。

-訪問科學(xué)博物館：組織學(xué)生參觀科學(xué)博物館，特別是與天體物理學(xué)相關(guān)的展覽，讓學(xué)生在真實(shí)環(huán)境中感受科學(xué)的魅力。

-閱讀科學(xué)論文：推薦學(xué)生閱讀一些關(guān)于萬有引力定律的學(xué)術(shù)論文，提高學(xué)生的科學(xué)閱讀能力和學(xué)術(shù)素養(yǎng)。內(nèi)容邏輯關(guān)系①本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-牛頓萬有引力定律的內(nèi)容

-萬有引力常量G的物理意義

-卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)原理及過程

-萬有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

②重點(diǎn)詞匯：

-萬有引力

-力

-質(zhì)量

-距離

-成反比

-成正比

-宇宙

③重點(diǎn)句子：

-“任何兩個(gè)物體之間都存在一種相互吸引的力，這個(gè)力與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，與它們之間距離的平方成反比。”

-“卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)定了萬有引力常量G的數(shù)值，這一實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理學(xué)的發(fā)展具有重要意義?！?/p>

-“萬有引力定律是天體物理學(xué)中的重要定律，它揭示了天體之間的相互作用?！?/p>

-“地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)、月亮圍繞地球旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象都可以用萬有引力定律來解釋?！狈此几倪M(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.案例教學(xué)引入：在講解萬有引力定律時(shí)，我嘗試引入實(shí)際案例，如地球繞太陽運(yùn)動(dòng)、月球繞地球運(yùn)動(dòng)等，讓學(xué)生通過分析具體案例來理解抽象的物理定律。

2.互動(dòng)式教學(xué)：我嘗試在課堂上增加互動(dòng)環(huán)節(jié)，如小組討論、角色扮演等，以提高學(xué)生的參與度和積極性。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生理解深度不足：在講解萬有引力定律時(shí)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)定律的理解停留在表面，缺乏對(duì)定律背后物理意義的深入思考。

2.教學(xué)方法單一：在教學(xué)過程中，我主要采用講授法，雖然能夠系統(tǒng)地講解知識(shí)點(diǎn)，但缺乏多樣化的教學(xué)方法，可能導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。

3.實(shí)踐環(huán)節(jié)不足：由于課時(shí)限制，我在課堂上安排的實(shí)踐環(huán)節(jié)較少，學(xué)生缺乏動(dòng)手操作和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的機(jī)會(huì)。

反思改進(jìn)措施（三）改進(jìn)措施

1.深化知識(shí)點(diǎn)講解：針對(duì)學(xué)生理解深度不足的問題，我計(jì)劃在講解過程中加入更多實(shí)際應(yīng)用案例，并結(jié)合多媒體教學(xué)手段，幫助學(xué)生更好地理解萬有引力定律的物理意義。

2.豐富教學(xué)方法：為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我計(jì)劃在教學(xué)中引入更多互動(dòng)環(huán)節(jié)，如小組討論、角色扮演等，讓學(xué)生在參與中學(xué)習(xí)，提高課堂氛圍。

3.增加實(shí)踐環(huán)節(jié)：我計(jì)劃在課后布置一些實(shí)驗(yàn)或小項(xiàng)目，讓學(xué)生通過實(shí)際操作來驗(yàn)證萬有引力定律，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，提高他們的實(shí)踐能力。

4.優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)：為了更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，我計(jì)劃在課堂上進(jìn)行更多的隨堂提問和小組討論，同時(shí)結(jié)合作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

5.加強(qiáng)與學(xué)生的溝通：我將定期與學(xué)生交流，了解他們的學(xué)習(xí)需求和困難，根據(jù)學(xué)生的反饋調(diào)整教學(xué)策略，確保教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和針對(duì)性。重點(diǎn)題型整理1.計(jì)算題：已知兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1和m2，它們之間的距離為r，萬有引力常量為G。求它們之間的萬有引力F。

解題步驟：

-根據(jù)萬有引力定律公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-代入已知數(shù)值計(jì)算得到F的值。

舉例：若m1=5kg，m2=10kg，r=2m，G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2，求F。

解答：F=(6.67430×10^-11N·m^2/kg^2)*(5kg*10kg)/(2m)^2

F=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2*50kg^2/4m^2

F=8.33715×10^-11N

2.應(yīng)用題：一個(gè)物體從地球表面被拋出，達(dá)到一定高度h后，速度降為0。求物體在達(dá)到高度h時(shí)的速度v。

解題步驟：

-根據(jù)機(jī)械能守恒定律：初始動(dòng)能+初始勢(shì)能=末動(dòng)能+末勢(shì)能

-由于速度降為0，末動(dòng)能=0

-初始勢(shì)能=mgh，末勢(shì)能=0

-初始動(dòng)能=1/2mv^2

-將以上公式代入，求解v。

舉例：若物體質(zhì)量m=2kg，地球表面重力加速度g=9.8m/s^2，高度h=100m，求v。

解答：1/2mv^2=mgh

1/2*2kg*v^2=2kg*9.8m/s^2*100m

v^2=(2kg*9.8m/s^2*100m)/1kg

v^2=1960m^2/s^2

v=√1960m/s

v≈44.27m/s

3.分析題：分析地球表面上的物體受到的重力與萬有引力之間的關(guān)系。

解題步驟：

-地球表面上的物體受到的重力可以視為萬有引力的一部分。

-由于地球的質(zhì)量遠(yuǎn)大于物體的質(zhì)量，物體對(duì)地球的引力可以忽略不計(jì)。

-因此，地球表面上的物體受到的重力可以近似為地球?qū)ξ矬w的萬有引力。

舉例：地球表面上的一個(gè)物體質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，求物體受到的重力。

解答：F=G*(M*m)/R^2

F=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2*(M*m)/R^2

4.判斷題：萬有引力定律適用于所有天體之間的相互作用。

解題步驟：

-萬有引力定律是一個(gè)普遍適用的定律，適用于所有天體之間的相互作用。

-無論天體的質(zhì)量大小、距離遠(yuǎn)近，萬有引力定律都成立。

舉例：判斷以下說法是否正確：“萬有引力定律只適用于地球和月球之間的相互作用?！?/p>

解答：錯(cuò)誤。萬有引力定律適用于所有天體之間的相互作用。

5.應(yīng)用題：計(jì)算地球表面上一個(gè)物體受到的萬有引力與重力之比。

解題步驟：

-利用萬有引力定律公式計(jì)算物體受到的萬有引力。

-利用重力公式計(jì)算物體受到的重力。

-比較兩個(gè)力的比值。

舉例：若地球質(zhì)量M=