2024-2025學(xué)年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用 第1節(jié) 萬有引力定律教學(xué)實(shí)錄3 粵教版必修2

2024-2025學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第1節(jié)萬有引力定律教學(xué)實(shí)錄3粵教版必修2學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教材分析2024-2025學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律及其應(yīng)用第1節(jié)萬有引力定律教學(xué)實(shí)錄3粵教版必修2，本節(jié)課通過引入開普勒三定律，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出萬有引力定律的規(guī)律，并探究其應(yīng)用。課程內(nèi)容緊密結(jié)合課本，注重學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，提升科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度。通過萬有引力定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行物理問題的分析，發(fā)展邏輯推理和抽象思維能力。同時(shí)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)宇宙探索的興趣，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(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)定律和開普勒定律，具備了一定的物理基礎(chǔ)知識(shí)。他們能夠理解物體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，并對(duì)天體運(yùn)動(dòng)有一定的認(rèn)識(shí)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：學(xué)生對(duì)宇宙和天體物理現(xiàn)象普遍感興趣，喜歡通過實(shí)驗(yàn)和觀察來探索自然規(guī)律。他們的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠通過自主學(xué)習(xí)掌握新知識(shí)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好通過實(shí)驗(yàn)和直觀演示來理解概念，而另一部分學(xué)生則更傾向于通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)和邏輯推理來學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生在理解萬有引力定律時(shí)可能遇到的困難包括對(duì)引力概念的理解、對(duì)數(shù)學(xué)公式的應(yīng)用以及對(duì)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的抽象化。此外，學(xué)生可能難以將抽象的物理概念與實(shí)際天體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象聯(lián)系起來，這需要教師通過實(shí)例和類比來幫助學(xué)生克服。教學(xué)資源-軟硬件資源：物理實(shí)驗(yàn)室、電腦、投影儀、白板、多媒體教學(xué)軟件

-課程平臺(tái)：學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：萬有引力定律相關(guān)教學(xué)視頻、在線天文觀測(cè)數(shù)據(jù)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件

-教學(xué)手段：實(shí)物模型、動(dòng)畫演示、小組討論、課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

1.老師站在講臺(tái)前，面帶微笑，用親切的語氣說：“同學(xué)們，今天我們要一起探索一個(gè)神秘而有趣的話題——萬有引力定律。在之前的課程中，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律和開普勒定律，今天我們將把這些問題串聯(lián)起來，揭示宇宙中物體之間相互作用的奧秘?！?/p>

2.學(xué)生們坐直了身子，聚精會(huì)神地聽著老師的話語，眼神中透露出對(duì)未知知識(shí)的渴望。

二、新課講授

1.老師在黑板上寫下“萬有引力定律”五個(gè)字，接著說：“首先，我們來回顧一下開普勒定律，它揭示了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。那么，這些規(guī)律背后的原因是什么呢？”

2.學(xué)生們紛紛舉手發(fā)言，老師逐一進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)他們思考。

3.老師接著說：“接下來，我們將學(xué)習(xí)萬有引力定律，它揭示了宇宙中任意兩個(gè)物體之間都存在著相互吸引的力。這個(gè)力的大小與物體的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離的平方成反比?！?/p>

4.老師在黑板上寫下萬有引力定律的公式，并進(jìn)行詳細(xì)講解，引導(dǎo)學(xué)生理解公式中的各個(gè)物理量。

5.老師說：“為了讓大家更好地理解這個(gè)定律，我們來看一個(gè)實(shí)例。比如，地球和月球之間的引力是如何影響月球繞地球運(yùn)動(dòng)的？”

6.學(xué)生們開始思考，老師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律進(jìn)行計(jì)算，并解釋計(jì)算過程。

三、課堂練習(xí)

1.老師說：“下面，我們來做一些課堂練習(xí)，鞏固一下剛才所學(xué)的知識(shí)?！?/p>

2.老師在黑板上寫出幾道練習(xí)題，讓學(xué)生獨(dú)立完成。

3.學(xué)生們認(rèn)真思考，低頭計(jì)算，老師巡視課堂，解答學(xué)生們的疑問。

4.老師說：“現(xiàn)在，請(qǐng)同學(xué)們舉手展示你們的答案，我們一起來檢查一下?！?/p>

5.學(xué)生們紛紛舉手，老師逐一進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出正確答案和錯(cuò)誤原因。

四、課堂討論

1.老師說：“同學(xué)們，剛才我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律，那么，這個(gè)定律在現(xiàn)實(shí)生活中有哪些應(yīng)用呢？”

2.學(xué)生們開始討論，老師引導(dǎo)他們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行思考：

a.天體運(yùn)動(dòng)：如地球繞太陽運(yùn)動(dòng)、月球繞地球運(yùn)動(dòng)等。

b.通信衛(wèi)星：地球同步衛(wèi)星的軌道設(shè)計(jì)。

c.地球物理：如地震波傳播、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。

3.學(xué)生們紛紛發(fā)言，老師對(duì)他們的觀點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并補(bǔ)充一些相關(guān)知識(shí)。

五、課堂小結(jié)

1.老師說：“今天，我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律，了解了它的重要性。希望大家能夠把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，去探索更多的奧秘?！?/p>

2.學(xué)生們點(diǎn)頭表示贊同，臉上洋溢著對(duì)知識(shí)的渴望。

3.老師說：“課后，請(qǐng)大家查閱相關(guān)資料，進(jìn)一步了解萬有引力定律的應(yīng)用，下節(jié)課我們進(jìn)行交流?！?/p>

4.學(xué)生們紛紛點(diǎn)頭，表示明白。

六、布置作業(yè)

1.老師說：“今天的作業(yè)是：閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，思考萬有引力定律在生活中的應(yīng)用，下節(jié)課我們將進(jìn)行討論?！?/p>

2.學(xué)生們紛紛拿出課本，認(rèn)真閱讀，做好筆記。

3.老師說：“好了，今天的課就上到這里，下課！”教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-天體物理學(xué)：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?nèi)绾问艿饺f有引力定律的影響。

-天文觀測(cè)：探討不同類型的天文望遠(yuǎn)鏡及其工作原理，以及它們?nèi)绾螏椭覀冇^測(cè)和研究天體。

-宇宙背景輻射：介紹宇宙背景輻射的概念，以及它是如何證明宇宙大爆炸理論的。

-引力波探測(cè)：介紹引力波的概念，以及LIGO等引力波探測(cè)器的原理和發(fā)現(xiàn)。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍：《宇宙的奇跡：萬有引力定律的故事》和《黑洞與時(shí)間彎曲：愛因斯坦的宇宙》等，以更深入地了解萬有引力定律的歷史和理論。

-觀看教育視頻：推薦觀看國(guó)家地理頻道或NASA官方網(wǎng)站上的科普視頻，了解宇宙中的引力現(xiàn)象。

-實(shí)踐活動(dòng)：組織學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，如使用彈簧秤和不同質(zhì)量的物體來驗(yàn)證萬有引力定律。

-在線課程：鼓勵(lì)學(xué)生參加在線課程，如Coursera或edX上的天體物理學(xué)課程，以獲得更系統(tǒng)的知識(shí)。

-科學(xué)雜志：指導(dǎo)學(xué)生閱讀《科學(xué)美國(guó)人》或《自然》等科學(xué)雜志，了解最新的天體物理學(xué)研究進(jìn)展。

-小組討論：鼓勵(lì)學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，討論萬有引力定律在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如工程學(xué)、生物學(xué)和環(huán)境科學(xué)。

-科學(xué)展覽：參觀當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)博物館或天文館，通過互動(dòng)展覽加深對(duì)萬有引力定律的理解。

-個(gè)人研究項(xiàng)目：鼓勵(lì)學(xué)生選擇一個(gè)與萬有引力定律相關(guān)的主題，進(jìn)行個(gè)人研究項(xiàng)目，如研究地球引力對(duì)氣候的影響或設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的引力模型。教學(xué)反思與改進(jìn)教學(xué)反思是教學(xué)過程中不可或缺的一環(huán)，它幫助我們?cè)u(píng)估教學(xué)效果，識(shí)別不足，并制定改進(jìn)措施。以下是我對(duì)本次“萬有引力定律及其應(yīng)用”教學(xué)的反思與改進(jìn)計(jì)劃。

1.設(shè)計(jì)反思活動(dòng)

-課后問卷：在課程結(jié)束后，我會(huì)發(fā)放一份問卷，讓學(xué)生們就課程內(nèi)容、教學(xué)方法、課堂互動(dòng)等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。這有助于我了解學(xué)生對(duì)課程的滿意度和學(xué)習(xí)效果。

-課堂觀察：我會(huì)在課后對(duì)課堂錄像進(jìn)行觀察，分析自己在教學(xué)過程中的表現(xiàn)，如語言表達(dá)、教學(xué)節(jié)奏、學(xué)生參與度等。

-學(xué)生訪談：選擇部分學(xué)生進(jìn)行訪談，了解他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中的困惑和需求，以及對(duì)我教學(xué)的建議。

2.制定改進(jìn)措施

-優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)：在今后的教學(xué)中，我將更加注重教學(xué)設(shè)計(jì)的合理性，確保教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的認(rèn)知水平相符。例如，在講解萬有引力定律時(shí)，我會(huì)結(jié)合實(shí)際生活中的例子，如衛(wèi)星通信、地球引力等，幫助學(xué)生更好地理解抽象的概念。

-提高課堂互動(dòng)：為了提高學(xué)生的參與度，我將在課堂上設(shè)計(jì)更多互動(dòng)環(huán)節(jié)，如小組討論、角色扮演等。通過這些活動(dòng)，讓學(xué)生在合作中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。

-豐富教學(xué)手段：在今后的教學(xué)中，我將嘗試運(yùn)用更多樣的教學(xué)手段，如多媒體教學(xué)、實(shí)驗(yàn)演示等，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

-加強(qiáng)個(gè)別輔導(dǎo)：針對(duì)學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，我將提供個(gè)別輔導(dǎo)，幫助他們克服學(xué)習(xí)障礙，提高學(xué)習(xí)成績(jī)。

-反思教學(xué)評(píng)價(jià)：在評(píng)價(jià)學(xué)生時(shí)，我將更加注重過程性評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的進(jìn)步和努力，而不僅僅是考試結(jié)果。課堂1.課堂提問

-我會(huì)通過提問來檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)萬有引力定律的理解程度。例如，我會(huì)問：“如果兩個(gè)物體之間的距離減半，它們之間的引力會(huì)發(fā)生怎樣的變化？”這樣的問題旨在檢查學(xué)生是否能夠根據(jù)萬有引力定律的公式推導(dǎo)出正確的結(jié)果。

-在提問過程中，我會(huì)注意學(xué)生的反應(yīng)，觀察他們是否能夠迅速回答，以及回答的準(zhǔn)確性。通過這些觀察，我可以及時(shí)了解學(xué)生對(duì)概念的理解程度。

2.觀察學(xué)生參與度

-在課堂討論和小組活動(dòng)中，我會(huì)觀察學(xué)生的參與情況。例如，在討論天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，我會(huì)注意學(xué)生是否能夠積極參與討論，提出自己的觀點(diǎn)，或者是否能夠傾聽他人的意見。

-通過觀察學(xué)生的互動(dòng)和表達(dá)，我可以評(píng)估他們的溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.課堂測(cè)試

-為了評(píng)估學(xué)生對(duì)萬有引力定律的掌握程度，我會(huì)設(shè)計(jì)一些課堂測(cè)試題。這些題目可能包括選擇題、填空題和簡(jiǎn)答題，涵蓋不同難度層次。

-測(cè)試后，我會(huì)及時(shí)批改試卷，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整教學(xué)策略。對(duì)于測(cè)試中表現(xiàn)不佳的學(xué)生，我會(huì)提供額外的輔導(dǎo)和練習(xí)。

4.學(xué)生反饋

-我會(huì)鼓勵(lì)學(xué)生在課后填寫反饋表，分享他們?cè)谡n堂上的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和遇到的困難。這些反饋對(duì)于我了解教學(xué)效果和學(xué)生需求至關(guān)重要。

-學(xué)生反饋的內(nèi)容可能包括對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解程度、課堂氛圍、教學(xué)方法等方面的意見和建議。

5.作業(yè)評(píng)價(jià)

-對(duì)于學(xué)生的作業(yè)，我會(huì)進(jìn)行細(xì)致的批改，不僅檢查答案的正確性，還會(huì)點(diǎn)評(píng)解題過程，指出學(xué)生的錯(cuò)誤和改進(jìn)空間。

-我會(huì)及時(shí)將作業(yè)反饋給學(xué)生，讓他們了解自己的進(jìn)步和需要改進(jìn)的地方。對(duì)于作業(yè)中的亮點(diǎn)，我會(huì)給予表揚(yáng)，以激勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力。

6.評(píng)價(jià)反饋

-我會(huì)定期與學(xué)生在課堂上進(jìn)行一對(duì)一的反饋交流，討論他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)和進(jìn)展。

-通過這些交流，我可以提供個(gè)性化的指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的問題，并鼓勵(lì)他們?cè)谖磥砣〉酶玫某煽?jī)。典型例題講解1.例題一：地球繞太陽的運(yùn)動(dòng)

已知地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為1年，地球到太陽的平均距離為1.496×10^8千米。求地球繞太陽公轉(zhuǎn)的線速度。

解：根據(jù)萬有引力定律，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的向心力由萬有引力提供，即：

F=G*(M*m)/r^2=m*v^2/r

其中，G為萬有引力常數(shù)，M為太陽質(zhì)量，m為地球質(zhì)量，r為地球到太陽的距離，v為地球公轉(zhuǎn)的線速度。

由于地球公轉(zhuǎn)的周期T與線速度v和半徑r的關(guān)系為：

T=2πr/v

解得：

v=2πr/T

將已知數(shù)值代入公式計(jì)算得：

v=2*π*1.496×10^8km/1*365.25*24*3600s≈2.98×10^4m/s

2.例題二：月球繞地球的運(yùn)動(dòng)

已知月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為27.3天，月球到地球的平均距離為3.84×10^5千米。求月球繞地球公轉(zhuǎn)的線速度。

解：與例題一類似，根據(jù)萬有引力定律和周期與線速度的關(guān)系，可得：

v=2πr/T

將已知數(shù)值代入公式計(jì)算得：

v=2*π*3.84×10^5km/27.3*24*3600s≈1.02×10^3m/s

3.例題三：衛(wèi)星軌道半徑與周期的關(guān)系

一顆人造衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，已知其周期為T，求其軌道半徑r。

解：根據(jù)萬有引力定律，衛(wèi)星的向心力由萬有引力提供，即：

G*(M*m)/r^2=m*v^2/r

其中，G為萬有引力常數(shù)，M為地球質(zhì)量，m為衛(wèi)星質(zhì)量，v為衛(wèi)星線速度。

由于衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)，其線速度v與周期T和半徑r的關(guān)系為：

v=2πr/T

代入向心力公式得：

G*(M*m)/r^2=m*(2πr/T)^2/r

化簡(jiǎn)得：

r^3=GM/(4π^2)

解得：

r=(GM/(4π^2))^1/3

將萬有引力常數(shù)G和地球質(zhì)量M的值代入計(jì)算，得：

r≈6.38×10^6m

4.例題四：行星質(zhì)量與軌道半徑的關(guān)系

已知木星的質(zhì)量約為地球的318倍，木星到太陽的平均距離約為地球到太陽的5.2倍。求木星和地球的軌道半徑之比。

解：根據(jù)開普勒第三定律，行星軌道半徑的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方成正比，即：

(r1/r2)^3=(T1^2/T2^2)

由于木星和地球的公轉(zhuǎn)周期均為1年，可得：

(r1/r2)^3=(1^2/1^2)

r1/r2=1

即木星和地球的軌道半徑之比為1：1。

5.例題五：引力勢(shì)能的計(jì)算

一物體在地球表面上的引力勢(shì)能為U0，當(dāng)它被提升到距離地球表面高度h處時(shí)，其引力勢(shì)能為U。求U與U0的比值。

解：引力勢(shì)能的公式為：

U=-G*(M*m)/r

其中，G為萬有引力常數(shù)，M為地球質(zhì)量，m為物體質(zhì)量，r為物體到地球中心的距離。

當(dāng)物體在地球表面時(shí)，r等于地球半徑R，此時(shí)引力勢(shì)能為U0：

U0=-G*(M*m)/R

當(dāng)物體被提升到高度h時(shí)，r等于R+h，此時(shí)引力勢(shì)能為U：

U=-G*(M*m)/(R+h)

求U與U0的比值：

U/U0=(-G*(M*m)/(R+h))/(-G*(M*m)/R)

=R/(R+h)

所以，U與U0的比值為R/(R+h)。內(nèi)容邏輯關(guān)系①本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-萬有引力定律：兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-引力勢(shì)能：質(zhì)點(diǎn)在引力場(chǎng)中的勢(shì)能，與位置有關(guān)，公式為U=-G