高中物理-《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

《萬(wàn)有引力理論的成就》課標(biāo)分析【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能1．了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。2．會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。3．理解并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路和方法。（二）過(guò)程與方法1．通過(guò)萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)出計(jì)算天體質(zhì)量的公式。2．了解天體中的知識(shí)。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)萬(wàn)有引力定律在人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然界奧秘中的巨大作用，讓學(xué)生懂得理論來(lái)源于實(shí)踐?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1．行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的。2．會(huì)用已知條件求中心天體的質(zhì)量?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果?！度f(wàn)有引力理論的成就》教材分析本節(jié)課在教材編排上,呈現(xiàn)的是由點(diǎn)到面逐步展開(kāi)的倒金字塔的形式，這符合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣。如果說(shuō)前三節(jié)課是用追尋的眼光追尋先人的偉大成就，那么這一節(jié)課就是學(xué)生在先人的指引下進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用的創(chuàng)新課，同時(shí)教材在開(kāi)始和結(jié)尾階段分別引用了馬克·吐溫和馮·勞厄?qū)ξ锢硌芯康木收撌龅脑?不僅能夠激勵(lì)學(xué)生增強(qiáng)學(xué)科興趣,更能激發(fā)學(xué)生去進(jìn)一步探索宇宙的奧秘欲望!可以說(shuō)這一節(jié)課既是知識(shí)傳授又是能力、情感的培養(yǎng)課，體現(xiàn)新課程的理念和要求。本節(jié)教材簡(jiǎn)要介紹了萬(wàn)有引力理論在天文學(xué)上的重要應(yīng)用，即“計(jì)算中心天體的質(zhì)量”，“發(fā)現(xiàn)未知天體”。教材第一部分“科學(xué)真是迷人”主要講在不考慮地球自轉(zhuǎn)的情況下，認(rèn)為地面上的物體所受重力和萬(wàn)有引力相等，進(jìn)而得到只要知道了引力常量，即可計(jì)算出地球的質(zhì)量。這種設(shè)計(jì)思路既給出了應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決問(wèn)題的一種思路，也展示了萬(wàn)有引力理論的魅力——“稱(chēng)量地球的質(zhì)量”。教材隨后以計(jì)算太陽(yáng)質(zhì)量為例，給出了運(yùn)用萬(wàn)有引力理論計(jì)算天體質(zhì)量的方法，最后從科學(xué)史的角度，簡(jiǎn)要介紹了亞當(dāng)斯和勒維耶發(fā)現(xiàn)海王星的過(guò)程，這都顯示了萬(wàn)有引力理論的巨大成就。因此，通過(guò)這一節(jié)課的學(xué)習(xí)，一方面要使學(xué)生知道運(yùn)用萬(wàn)有引力理論解決問(wèn)題的思路和方法，另一方面還要使學(xué)生能體會(huì)到科學(xué)定律對(duì)人類(lèi)探索未知世界的作用，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，體會(huì)人類(lèi)認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性，樹(shù)立對(duì)科學(xué)事業(yè)的堅(jiān)定的信念和不懈追求?！度f(wàn)有引力理論的成就》學(xué)情分析1、知識(shí)分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)、開(kāi)普勒三大定律和萬(wàn)有引力定律等有關(guān)知識(shí)。已經(jīng)積累了一定的知識(shí)。理論上已經(jīng)具備了學(xué)習(xí)這節(jié)課的能力。2、能力分析高一學(xué)生正處于從初中物理的定性分析到高中物理的定量討論；從初中的形象思維到高中的抽象思維；從心理學(xué)的角度分析他們的一般能力已經(jīng)具備，具有一定的觀察力、記憶力、抽象概括力、想象力。但其創(chuàng)造能力還比較欠缺，對(duì)于利用已有知識(shí)創(chuàng)造出新的概念、理論的能力很弱；在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的把握還不是很準(zhǔn)確，數(shù)學(xué)的推理能力較弱；但學(xué)生對(duì)感性材料的認(rèn)知能力較強(qiáng)，接受新知識(shí)的能力也很強(qiáng)?！度f(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能1．了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。2．會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。3．理解并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路和方法。（二）過(guò)程與方法1．通過(guò)萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)出計(jì)算天體質(zhì)量的公式。2．了解天體中的知識(shí)。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)萬(wàn)有引力定律在人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然界奧秘中的巨大作用，讓學(xué)生懂得理論來(lái)源于實(shí)踐?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1．行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的。2．會(huì)用已知條件求中心天體的質(zhì)量?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果?！窘虒W(xué)工具】課件、計(jì)算機(jī)、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、引入新課教師活動(dòng)：上節(jié)我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力定律的有關(guān)知識(shí)，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的測(cè)定是誰(shuí)完成的？學(xué)生活動(dòng)：思考并回答上述問(wèn)題：內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。公式中的G是引力常量，它在大小上等于質(zhì)量為1kg的兩個(gè)物體相距1m時(shí)所產(chǎn)生的引力大小，經(jīng)測(cè)定其值為6．67×10—11N·m2/kg2。G的測(cè)定是由卡文迪許完成的。二、進(jìn)行新課（一）“科學(xué)真實(shí)迷人”教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“科學(xué)真實(shí)迷人”部分的內(nèi)容，思考問(wèn)題［投影出示］：1．推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，說(shuō)明卡文迪許為什么能把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱(chēng)量地球的重量”？2．設(shè)地面附近的重力加速度g=9．8m/s2，地球半徑R=6．4×106m，引力常量G=6．67×10-11Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，在練習(xí)本上進(jìn)行定量計(jì)算。（二）計(jì)算天體的質(zhì)量引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“天體質(zhì)量的計(jì)算”部分的內(nèi)容，同時(shí)考慮下列問(wèn)題［投影出示］：1．應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么？2．求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應(yīng)的答案。1．求解天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況，求出其向心加速度，然后根據(jù)萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，進(jìn)而列方程求解．2．從前面的學(xué)習(xí)知道，天體之間存在著相互作用的萬(wàn)有引力，而行星（或衛(wèi)星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運(yùn)動(dòng)，而物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力充當(dāng)向心力，故對(duì)于天體所做的圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程只能是萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，這也是求解中心天體質(zhì)量時(shí)列方程的根源所在。教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生深入探究請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合課文知識(shí)以及前面所學(xué)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，加以討論、綜合，然后思考下列問(wèn)題［投影出示］。學(xué)生代表發(fā)言。1．天體實(shí)際做何運(yùn)動(dòng)？而我們通?？烧J(rèn)為做什么運(yùn)動(dòng)？2．描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有哪些？3．根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況求解其向心加速度有幾種求法？4．應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程──萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力求出的天體質(zhì)量有幾種表達(dá)式？各是什么？各有什么特點(diǎn)？5．應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量？學(xué)生活動(dòng)：討論，得出答案。學(xué)生代表發(fā)言。1．天體實(shí)際運(yùn)動(dòng)是沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的，而我們通常情況下可以把它的運(yùn)動(dòng)近似處理為圓形軌道，即認(rèn)為天體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2．在研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了描述其運(yùn)動(dòng)特征，我們引進(jìn)了線速度v，角速度ω，周期T三個(gè)物理量。3．根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)狀況。4．應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程──萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度方程求解。5．從以上各式的推導(dǎo)過(guò)程可知，利用此法只能求出中心天體的質(zhì)量，而不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量，因?yàn)榄h(huán)繞天體的質(zhì)量同時(shí)出現(xiàn)在方程的兩邊，已被約掉。師生互動(dòng)：從上面的學(xué)習(xí)可知，在應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量時(shí)，只能求解中心天體的質(zhì)量，而不能求解環(huán)繞天體的質(zhì)量。而在求解中心天體質(zhì)量的三種表達(dá)式中，最常用的是已知周期求質(zhì)量的方程。因?yàn)榄h(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)的周期比較容易測(cè)量。分析：航天飛機(jī)繞星球飛行，萬(wàn)有引力提供向心力，所以：教師活動(dòng)：投影學(xué)生求解過(guò)程，點(diǎn)評(píng)。（三）發(fā)現(xiàn)未知天體教師活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分的內(nèi)容，考慮以下問(wèn)題［投影出示］：1．應(yīng)用萬(wàn)有引力定律除可估算天體質(zhì)量外，還可以在天文學(xué)上有何應(yīng)用？2．應(yīng)用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些行星？學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，從課文中找出相應(yīng)的答案：1．應(yīng)用萬(wàn)有引力定律還可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)未知的天體。2．海王星、冥王星就是應(yīng)用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的。教師活動(dòng)：投影海王星照片與它的地貌照片引導(dǎo)學(xué)生深入探究：人們是怎樣應(yīng)用萬(wàn)有引力定律來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體的？發(fā)表你的看法。學(xué)生活動(dòng)：討論并發(fā)表見(jiàn)解。人們?cè)陂L(zhǎng)期的觀察中發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌道與應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出的軌道總存在一定的偏差，所以懷疑在天王星周?chē)€可能存在有行星，然后應(yīng)用萬(wàn)有引力定律，結(jié)合對(duì)天王星的觀測(cè)資料，便計(jì)算出了另一顆行星的軌道，進(jìn)而在計(jì)算的位置觀察新的行星。教師點(diǎn)評(píng)：萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)，為天文學(xué)的發(fā)展起到了積極的作用，用它可以來(lái)計(jì)算天體的質(zhì)量，同時(shí)還可以來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體．三、課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)應(yīng)用萬(wàn)有引力定律有兩條思路：1．地面附近物體與地球間的萬(wàn)有引力約等于物體的重力，即F引＝mg．主要用于計(jì)算涉及重力加速度的問(wèn)題．2．把環(huán)繞天體(或衛(wèi)星)的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即F引＝F向，用于計(jì)算天體(中心體)的質(zhì)量，討論衛(wèi)星的速度、角速度、周期及半徑等問(wèn)題．《萬(wàn)有引力理論的成就》評(píng)測(cè)練習(xí)1．已知引力常量G與下列哪些數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球密度（）。A．地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期及地球離太陽(yáng)的距離B．月球繞地球運(yùn)行的周期及月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑C．人造地球衛(wèi)星在地面附近運(yùn)行的周期D．若不考慮地球自轉(zhuǎn)，已知地球半徑和重力加速度2．若地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期及其公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為T(mén)和R，月球繞地球公轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)半徑分別為t和r，則太陽(yáng)質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為（）。A．B．C．D．3．天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了某恒星有一顆行星在圓形軌道上繞其運(yùn)動(dòng)，并測(cè)出了行星的軌道半徑和運(yùn)行周期。由此可推算出（）。A．行星的質(zhì)量B．行星的半徑C．恒星的質(zhì)量D．恒星的半徑4．由兩顆恒星組成的雙星系統(tǒng)，各恒星以一定的速率繞垂直于兩星連線的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩星與軸的距離分別為r1和r2，轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T(mén)，那么（）。A．這兩顆恒星的質(zhì)量一定相等B．這兩顆恒星的質(zhì)量之和為C．這兩顆恒星的質(zhì)量之比為D．其中有一顆恒星的質(zhì)量為5．（2010·北京高考理綜，16）一物體靜置在平均密度為ρ的球形天體表面的赤道上。已知萬(wàn)有引力常量為G，若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對(duì)天體表面壓力恰好為零，則天體自轉(zhuǎn)周期為（）。A．B．C．D．6．我國(guó)航天技術(shù)飛速發(fā)展，設(shè)想數(shù)年后宇航員登上了某星球表面。宇航員手持小球從高度為h處，沿水平方向以初速度v拋出，測(cè)得小球運(yùn)動(dòng)的水平距離為L(zhǎng)。已知該行星的半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G。求：（1）行星表面的重力加速度；（2）行星的平均密度。7．（2011·北京房山高三期末，18）2008年9月25日，我國(guó)繼“神舟”五號(hào)、六號(hào)載人飛船后又成功地發(fā)射了“神舟”七號(hào)載人飛船。如果把“神舟”七號(hào)載人飛船繞地球運(yùn)行看做是同一軌道上的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，宇航員測(cè)得自己繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)、距地面的高度為H，且已知地球半徑為R、地球表面重力加速度為g，萬(wàn)有引力恒量為G。你能計(jì)算出下面哪些物理量？能計(jì)算的量寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和結(jié)果，不能計(jì)算的量說(shuō)明理由。（1）地球的質(zhì)量；（2）飛船線速度的大小；（3）飛船所需的向心力?！度f(wàn)有引力理論的成就》效果分析對(duì)于萬(wàn)有引力理論的成就這節(jié)課，在課堂上，學(xué)生在問(wèn)題的引領(lǐng)下自主學(xué)習(xí)課本內(nèi)容，大約用例12分鐘；學(xué)生上講臺(tái)完成三道例題大約用了7分鐘，同時(shí)其他同學(xué)通過(guò)一一解答例題，討論糾正等大約用了12分鐘，再加上教師點(diǎn)評(píng)15分鐘之內(nèi)可以完成。另外在學(xué)生體會(huì)的基礎(chǔ)上的方法歸納需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)講解，以引起學(xué)生的足夠重視。但是，在此環(huán)節(jié)中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)課本內(nèi)容之前需先明確問(wèn)題和時(shí)間要求。學(xué)生緊張地充實(shí)地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生在解答例題過(guò)程中暴露出的問(wèn)題大體有：（1）不列原始方程，而是直接把課本上推導(dǎo)出的結(jié)果寫(xiě)出來(lái)，然后代入數(shù)值求解，因此，在此要特別強(qiáng)調(diào)列出原始方程，變形推導(dǎo)后再代入數(shù)值求解。（2）數(shù)學(xué)計(jì)算錯(cuò)誤，由此可知學(xué)生在大數(shù)字（或小數(shù)字）計(jì)算能力不夠。所以在此因特別要求學(xué)生計(jì)算出最終結(jié)果，并點(diǎn)撥關(guān)于大數(shù)字（小數(shù)字）的計(jì)算方法。（3）學(xué)生在解答時(shí)，不畫(huà)情景示意圖，導(dǎo)致亂用字母而出錯(cuò)。在本章中字母混淆是學(xué)生常見(jiàn)的錯(cuò)誤，而畫(huà)出情景示意圖并標(biāo)出相應(yīng)字母，是解決的最有效方法?！度f(wàn)有引力理論的成就》觀評(píng)記錄優(yōu)點(diǎn)：引入新課簡(jiǎn)潔流暢，引入自然，展示課標(biāo)要求，目標(biāo)明確。教師上課有激情，學(xué)生參與積極，課堂氣氛活躍，學(xué)生參與度高。學(xué)生的主體地位得以全面體現(xiàn)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極，主動(dòng)學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)。整節(jié)課主線明確，內(nèi)容充實(shí)，教師點(diǎn)評(píng)準(zhǔn)確，過(guò)渡自然。學(xué)生能積極主動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，主動(dòng)學(xué)習(xí)，合作學(xué)習(xí)能力得到鍛煉。整節(jié)課渾然一體，目標(biāo)順利完成，充實(shí)高效。不足：語(yǔ)言還需更加精練。減少課堂里面的隨意性。《萬(wàn)有引力理論的成就》課后反思1、本節(jié)內(nèi)容是本章的核心內(nèi)容。本章的大部分問(wèn)題都是圍繞這兩大思路設(shè)制的，因此本節(jié)知識(shí)技能的掌握是能否順利學(xué)習(xí)本章的關(guān)鍵。2、本節(jié)課我是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主體設(shè)計(jì)的。教師僅起問(wèn)題的設(shè)置、課堂節(jié)奏的控制、點(diǎn)評(píng)、引導(dǎo)總結(jié)規(guī)律等作用。學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)課本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，解答討論問(wèn)題的過(guò)程，體會(huì)解決問(wèn)題的方法，體會(huì)萬(wàn)有引力定律的成就和應(yīng)用，從而很好的達(dá)成目標(biāo)。3、課前要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)課本內(nèi)容，并明確本堂課的目的和要求。以便在課堂上能緊張地充實(shí)地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在課堂上，學(xué)生在問(wèn)題的引領(lǐng)下自主學(xué)習(xí)課本內(nèi)容，按照“稱(chēng)量地球的質(zhì)量”“稱(chēng)量月球質(zhì)