高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 7.2万有引力定律及其应用 教学设计 （第1课时）
文档属性
| 名称 | 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 7.2万有引力定律及其应用 教学设计 （第1课时） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 20.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-08 21:23:19 | ||
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文档简介
万有引力定律及其应用的教学设计
教材分析：
万有引力定律是高中物理鲁科版第五章的内容，从内容和地位上看，是第四章曲线运动中圆周运动的应用，也是学生将来掌握万有引力理论在天文学上应用的学习基础，同时在教学大纲和高考的考纲中都是重点。从学生学科核心素养的养成来看，本章知识有大量的物理学家参与研究，根据事实进行分析推理，猜想、假设和检验得到规律，经历的思维程序是“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”，所以本章知识的学习能培养学生观察，分析和探究思维能力；使学生学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。对于物理学科素养的养成具有很大的促进作用。
学情分析：
学生通过圆周运动的学习，掌握了基本的知识储备，在圆周运动的学习中又经历了一系列的科学探究过程，具备了学习本章知识的思维前提。
教学目标:
一、物理观念
1.开普勒三大定律。
2.万有引力定律的推导思路和过程，掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义。
3.宇宙速度和卫星知识。
二、科学思维和理论探究
1.认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力。
2.结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。
三、科学态度与责任
1.学习科学家们谦逊的美德，使学生在学习中互相协作、互相借鉴，培养团队精神。
2.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。
3.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。
教学重点:
1. 开普勒三大定律
2. 万有引力定律的推导思路和过程，万有引力定律的内容及应用。
教学难点:
宇宙速度和卫星发射运行等问题
教学媒体:
1.教室电脑多媒体系统。
2. PowerPoint课件、Flash动画（行星绕太阳运动的动画，月球在地球引力作用下运动及受力的动画，苹果在地球引力作用下落地的动画）。
教学方法:
阅读思考、猜想假设、分析推理、事实验证、归纳总结、讨论交流、练习巩固等。
教学过程:
环节一：课前预习:
质量为m的物体绕圆心O做半径为r的匀速圆周运动，已知线速度v，角速度ω，周期T和向心加速度a，则它需要的向心力F为多少？
F= = = =
环节二：进行新课:
（一）、开普勒三大定律
1、观看视频（太阳系行星运动规律），提出运动上的问题，学习开普勒三大定律。
2、开普勒三大定律（通过查阅相关资料，识记并理解该规律）
开普勒第一定律
开普勒第二定律
开普勒第三定律
3、观察课本90页行星运动的有关数据，让学生填空。
由数据得到 （1）行星到太阳的平均距离越大，则周期
（2）半长轴的立方与周期平方的比值
（3）行星的运动可以看作是匀速圆周运动的依据是 。
4、观看八大行星模拟运动视频
设计意图：通过视频进行新课，提高学生的学习兴趣，提升学生学习的内在动力，通过对于视频现象的观察，对现象进行思考，结合课本具体数据进行分析，得出开普勒三大定律，再通过视频进行规律的验证，使这块知识的学习更符合学生的认知规律，有利于知识的掌握和物理研究方法的巩固。
（二）、探讨牛顿是如何思考的？
1、研究太阳对行星的作用（学生填空，教师引导学生利用之前掌握的知识进行分析）
太阳系行星运动规律
（1）太阳系中的行星做曲线运动，说明行星一定受到
（2）假设太阳的质量为M，行星的质量为m，线速度为v，半径为r
4、观看苹果落地的视频（增加课堂趣味性，提出南京大学的牛顿树）
建立万有引力定律（学生记忆）
设计意图：充分利用最近发展区理论，利用已经学习过的知识对现象进行质的研究分析，其实是重复了牛顿的研究过程，结合月----地检验，充分认识到科学家的科学素养和工匠精神，最后通过苹果落地的视频提高学习兴趣，结合南京大学引入的牛顿树，强调学科素养的养成教育。
（三）、引力常量的测定
1、观察卡文迪许扭秤实验原理图
分析实验装置所使用的科学方法
2、例题1 并排放着的两个均匀球体，他们的球心相距1m，质量分别为1kg，请用万有引力定律来计算他们之间的引力。
G的物理意义:在数值上等于质量为1kg的两个物体 相互吸引力的大小。
设计意图：等效法是物理学课素养中非常重要的一个方法，引力常量的测量是这个方法应用的一个典型事例，通过例题提高对于万有引力时弱力的范围，利用数据的冲击性加深对于知识的掌握。
（四）、万有引力定律的应用
1、有关天体的运算
例题2 已知月亮绕地球运动的周期为T，月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，万有引力常量为G，试求地球的质量M。
例题3 质量为m的星体绕质量为M的天体做半径为r的匀速圆周运动，试求出该星体的线速度，角速度，周期和加速度的大小（G已知）.
2、宇宙速度和地球卫星
（1）分析牛顿抛体运动图
例题4 近地卫星在地球表面飞行，已知地球半径R为6400Km，地球质量M为5.98×1024Kg，试写出该卫星的速度表达式，计算该速度的大小.
（2）第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度
（3）卫星通过 获得足够大的速度离开地球表面？网上可以观看火箭发射卫星的视频
例题5 近地卫星在地球表面飞行，已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量G，试计算得出该卫星的周期T
带入数值，R=6400km，M为6×1024kg，得出周期约为 分钟。
例题6 分析能否发射成功周期为80min的地球卫星？
3、发现未知天体 观看视频
设计意图：这部分知识是本章知识的重点和难点，出现了大量的实际应用和理论应用，整体设计是按照先简单后复杂的思路设计的。通过圆周运动的知识解决天体质量和运动物理量的的测量，进而增加到宇宙速度和卫星发射的问题，计算非常的大，但是通过最后发现未知天体的事实，充分肯定本章知识在天文学发展上的地位。真正体现了物理学科的魅力，激发学生的学习动力。
环节三：总结归纳，完成授课
教材分析：
万有引力定律是高中物理鲁科版第五章的内容，从内容和地位上看，是第四章曲线运动中圆周运动的应用，也是学生将来掌握万有引力理论在天文学上应用的学习基础，同时在教学大纲和高考的考纲中都是重点。从学生学科核心素养的养成来看，本章知识有大量的物理学家参与研究，根据事实进行分析推理，猜想、假设和检验得到规律，经历的思维程序是“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”，所以本章知识的学习能培养学生观察，分析和探究思维能力；使学生学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。对于物理学科素养的养成具有很大的促进作用。
学情分析：
学生通过圆周运动的学习，掌握了基本的知识储备，在圆周运动的学习中又经历了一系列的科学探究过程，具备了学习本章知识的思维前提。
教学目标:
一、物理观念
1.开普勒三大定律。
2.万有引力定律的推导思路和过程，掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义。
3.宇宙速度和卫星知识。
二、科学思维和理论探究
1.认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力。
2.结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。
三、科学态度与责任
1.学习科学家们谦逊的美德，使学生在学习中互相协作、互相借鉴，培养团队精神。
2.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。
3.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。
教学重点:
1. 开普勒三大定律
2. 万有引力定律的推导思路和过程，万有引力定律的内容及应用。
教学难点:
宇宙速度和卫星发射运行等问题
教学媒体:
1.教室电脑多媒体系统。
2. PowerPoint课件、Flash动画（行星绕太阳运动的动画，月球在地球引力作用下运动及受力的动画，苹果在地球引力作用下落地的动画）。
教学方法:
阅读思考、猜想假设、分析推理、事实验证、归纳总结、讨论交流、练习巩固等。
教学过程:
环节一：课前预习:
质量为m的物体绕圆心O做半径为r的匀速圆周运动，已知线速度v，角速度ω，周期T和向心加速度a，则它需要的向心力F为多少？
F= = = =
环节二：进行新课:
（一）、开普勒三大定律
1、观看视频（太阳系行星运动规律），提出运动上的问题，学习开普勒三大定律。
2、开普勒三大定律（通过查阅相关资料，识记并理解该规律）
开普勒第一定律
开普勒第二定律
开普勒第三定律
3、观察课本90页行星运动的有关数据，让学生填空。
由数据得到 （1）行星到太阳的平均距离越大，则周期
（2）半长轴的立方与周期平方的比值
（3）行星的运动可以看作是匀速圆周运动的依据是 。
4、观看八大行星模拟运动视频
设计意图：通过视频进行新课，提高学生的学习兴趣，提升学生学习的内在动力，通过对于视频现象的观察，对现象进行思考，结合课本具体数据进行分析，得出开普勒三大定律，再通过视频进行规律的验证，使这块知识的学习更符合学生的认知规律，有利于知识的掌握和物理研究方法的巩固。
（二）、探讨牛顿是如何思考的？
1、研究太阳对行星的作用（学生填空，教师引导学生利用之前掌握的知识进行分析）
太阳系行星运动规律
（1）太阳系中的行星做曲线运动，说明行星一定受到
（2）假设太阳的质量为M，行星的质量为m，线速度为v，半径为r
4、观看苹果落地的视频（增加课堂趣味性，提出南京大学的牛顿树）
建立万有引力定律（学生记忆）
设计意图：充分利用最近发展区理论，利用已经学习过的知识对现象进行质的研究分析，其实是重复了牛顿的研究过程，结合月----地检验，充分认识到科学家的科学素养和工匠精神，最后通过苹果落地的视频提高学习兴趣，结合南京大学引入的牛顿树，强调学科素养的养成教育。
（三）、引力常量的测定
1、观察卡文迪许扭秤实验原理图
分析实验装置所使用的科学方法
2、例题1 并排放着的两个均匀球体，他们的球心相距1m，质量分别为1kg，请用万有引力定律来计算他们之间的引力。
G的物理意义:在数值上等于质量为1kg的两个物体 相互吸引力的大小。
设计意图：等效法是物理学课素养中非常重要的一个方法，引力常量的测量是这个方法应用的一个典型事例，通过例题提高对于万有引力时弱力的范围，利用数据的冲击性加深对于知识的掌握。
（四）、万有引力定律的应用
1、有关天体的运算
例题2 已知月亮绕地球运动的周期为T，月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，万有引力常量为G，试求地球的质量M。
例题3 质量为m的星体绕质量为M的天体做半径为r的匀速圆周运动，试求出该星体的线速度，角速度，周期和加速度的大小（G已知）.
2、宇宙速度和地球卫星
（1）分析牛顿抛体运动图
例题4 近地卫星在地球表面飞行，已知地球半径R为6400Km，地球质量M为5.98×1024Kg，试写出该卫星的速度表达式，计算该速度的大小.
（2）第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度
（3）卫星通过 获得足够大的速度离开地球表面？网上可以观看火箭发射卫星的视频
例题5 近地卫星在地球表面飞行，已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量G，试计算得出该卫星的周期T
带入数值，R=6400km，M为6×1024kg，得出周期约为 分钟。
例题6 分析能否发射成功周期为80min的地球卫星？
3、发现未知天体 观看视频
设计意图：这部分知识是本章知识的重点和难点，出现了大量的实际应用和理论应用，整体设计是按照先简单后复杂的思路设计的。通过圆周运动的知识解决天体质量和运动物理量的的测量，进而增加到宇宙速度和卫星发射的问题，计算非常的大，但是通过最后发现未知天体的事实，充分肯定本章知识在天文学发展上的地位。真正体现了物理学科的魅力，激发学生的学习动力。
环节三：总结归纳，完成授课