高中物理-萬有引力定律教學設計學情分析教材分析課后反思

第3節(jié)萬有引力定律教學目標知識與技能1、了解“月——地檢驗”的理論推導過程。2、理解萬有引力定律，會應用萬有引力定律解決簡單問題。3、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實驗。過程與方法在萬有引力定律建立過程學習中，學習發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設與推理論證的方法。情感、態(tài)度與價值觀通過萬有引力定律發(fā)現(xiàn)過程的學習，讓學生體會物理規(guī)律對人類認識世界的作用。教學重點難點重點：月——地檢驗的推導過程。難點：任何兩個物體之間都存在萬有引力。教學設計教學過程復習與回顧：太陽與行星之間的作用力有什么規(guī)律？關系式怎樣？問題導引——分析與猜想：思考1：月球繞地球做圓周運動的向心力是由什么力提供？思考2：地球和月球間的引力與太陽和行星的引力是同一種力嗎?是否遵從同一規(guī)律呢？即：思考3：蘋果落地是因為受到什么力的作用？思考4：蘋果受到地球的引力與太陽和行星的引力是同一種力嗎?是否遵從同一規(guī)律呢？即：牛頓的思考：（1）地球表面的重力是否能延伸到月亮軌道？（2）將物體水平拋出，速度越大，拋射越遠，當速度大到一定值，物體會落向哪里？牛頓的猜想：（1）蘋果與月亮受到的引力可能是同一種力!（2）這種力大概和太陽與行星之間的力一樣，可能都遵從與距離平方成反比的關系。一、猜想的驗證：月--地檢驗在牛頓的時代，已經精確測定的物理量：1、地球表面的重力加速度g=9.8m/s22、月球與地球的距離為60倍地球半徑，r=60R，r=3.8×108m3、月球繞地球的公轉周期T為27.3天【提出問題】思考討論：根據(jù)是當時可以測量的數(shù)據(jù)，如何證明月亮受力與距離滿足“平方反比”的關系？驗證方法設計：設地球質量為M，地面上物體蘋果為m，月球的質量為m0，地球半徑為R，月球公轉半徑為r，公轉周期為T。（g=9.8m/s2，r=60R，r=3.8×108mT=27.3天）假設牛頓猜想成立，有:K=g/a=？又知：g=9.8m/s2a=代入數(shù)值直接求得K’=g/a=?比較K和K’的值，分析得出結論。g=9.8m/s2r=60Rr=3.8×108mT=27.3天牛頓猜想月——地檢驗蘋果的重力加速度g=__________g=9.8m/s2月球的向心加速度a=__________a=≈2.7×10-3m/s2____________________g/aK=g/a=(r/R)2=3600K’=g/a=9.8/2.7×10-3≈3629深入分析知：兩個g/a≈3600，進而得a/g≈1/602說明：由于r=60R,物體在月球軌道上受力約為地面附近的1/602，遵從與距離平方成反比關系。驗證表明:地面物體所受地球的引力，月球所受地球的引力，以及太陽與行星間的引力，真的遵從相同的規(guī)律，即：二、萬有引力定律1、內容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。2、表達式:式中質量的單位用Kg，距離的單位用m，力的單位用N。G是比例系數(shù)，叫做引力常量。3、對萬有引力定律的理解：（1）普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間。（2）相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力，遵從牛頓第三運動定律。（3）適用條件：a、適用于兩個質點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質點。b、當兩物體是質量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但公式中的r是指兩球心間的距離。c、對于不能視為質點的物體，可以將物體無限分割成無數(shù)個質點?！締栴}探究】探究1：由萬有引力定律公式可知，當兩物體距離趨向于零時,兩物體之間的引力趨于無窮大。這種觀點對嗎？探究2：離地面某一高度h處的重力加速度是地球表面重力加速度的1/9，則高度h是地球半徑的_______倍。三、引力常量：閱讀課本40頁思考以下問題：誰測得的萬有引力定律表達式中引力常量G值？有什么意義？（投影展示）卡文迪許測出G值的意義1、證明了萬有引力的存在。2、使得萬有引力定律有了實用價值?！締栴}探究】探究3：既然任何物體間都存在著引力，為什么我們感覺不到旁邊同學的引力呢？（提示：設兩人的質量均為50kg，相距0.5m，試計算二者間引力的大小。）自主檢測：1.關于萬有引力，下列說法中正確得是：()A.萬有引力只有在天體之間才體現(xiàn)出來B.一個蘋果由于其質量很小，它受到地球的萬有引力幾乎可以忽略C.地球對人造衛(wèi)星的萬有引力遠大于衛(wèi)星對地球的萬有引力D.地球表面的大氣層是因為萬有引力的約束而存在于地球表面附近2.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法可采用的是（）A.使兩個物體質量各減小一半，距離不變B.使其中一個物體的質量減小到原來的1/4，距離不變C.使兩物體的距離增為原來的2倍，質量不變D.距離和兩物體質量都減小為原來的1/43.地球的半徑為R，地球表面處物體所受的重力為mg，近似等于物體所受的萬有引力，關于物體在下列位置所受萬有引力大小的說法中，正確的是（）A.離地面高度R處為4mgB.離地面高度R處為C.離地面高度2R處為D.離地面高度處為4mg本節(jié)總結：1、月-地檢驗；萬有引力定律：⑴內容：⑵表達式:2、對萬有引力定律的理解,會應用萬有引力定律解決問題。（1）普遍性（2）相互性（3）適用條件3、感受了物理規(guī)律探究中猜想與驗證的魅力。作業(yè)：1、課本P411、2、3題2、課后鞏固學案教學反思：學情分析從知識結構來看，在學習萬有引力定律前，學生已經對力、重力、向心力、太陽對行星的引力、加速度、重力加速度（即自由落體運動的加速度）、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握自由落體運動和圓周運動等運動規(guī)律，能熟練運動牛頓運動定律解決動力學問題。已經完全具備深入探究和學習萬有引力定律的起點能力。從知識建構的歷史進程來看，在上一節(jié)中學生經歷了太陽與行星間引力的探究過程，從中向學生滲透了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設、推理論證等方法思想，依照學生的認知心理特點，同時根據(jù)上節(jié)課“說一說”中的問題，很容易在他們腦中形成這樣一個問題：太陽與行星間引力規(guī)律是否適用于我們與地球間的相互作用？從而為我們進一步演繹萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，確定了轉接點，也引入本節(jié)新課內容。然高一學生其思維方式容易停滯在知識接受層面，而忽視概念間、規(guī)律間的相互聯(lián)系，且很多學生不能建立明確的動態(tài)的物理圖像或物理情景，進而無法通過同化和順應，完成知識的建構過程。因此，在教學過程中要注重從學生實際入手，依據(jù)學生認知規(guī)律，注重創(chuàng)設物理情景，創(chuàng)造和諧、民主、自由課堂氣氛，進行探究教學。效果分析通過黑板或多媒體展示本節(jié)課知識，在教師引導下，在學生討論與互評中總結所學內容，從而幫助他們構建自己的知識框架，進而培養(yǎng)學生概括總結能力，以及交流、評估、協(xié)助的能力。教材分析萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程猶如一部壯麗的科學史詩，它歌頌了前輩科學家的科學精神，也展現(xiàn)了科學發(fā)展過程中科學家們富有創(chuàng)造性而又嚴謹?shù)目茖W思維，是發(fā)展學生思維能力難得的好材料，本節(jié)課內容充分利用這些材料發(fā)展學生的科學思維能力。教科書在尊重歷史事實的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學生以自己現(xiàn)有的知識基礎身于歷史的背景下，經歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力的過程：

從上述物理學史進程中，可以看出《萬有引力定律》這節(jié)內容是對上兩節(jié)課教學內容的進一步推演，并與之構成本章的第一單元內容。同時，本節(jié)內容也是下節(jié)課教學內容的基礎，是本章的教學重點，在高中物理中占有重要地位。評測練習1、關于半塊磚與整塊磚的重力加速度的關系，正確的說法是（

）

A．由于半塊磚的質量是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的2倍

B．由于半塊磚的重力是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的一半

C．同一地點的半塊磚與整塊磚的重力加速度相同，與其質量、重力無關

D．無法確定二者間的關系

2、關于萬有引力常量G，以下說法正確的是（

）

A．在國際單位制中，G的單位是N?m2/kg

B．在國際單位制中，G的數(shù)值等于兩個質量各1kg的物體，相距1時的相互吸引力

C．在不同星球上，G的數(shù)值不一樣

D．在不同的單位制中，G的數(shù)值不一樣

答案：BD

3、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4，可采用的方法是(

)

A．使兩物體的質量各減少一半，距離保持不變

B．使兩物體間距離增至原來的2倍，質量不變

C．使其中一個物體質量減為原來的1/4，距離不變

D．使兩物體質量及它們之間的距離都減為原來的1/4

答案：ABC課后反思本節(jié)課由于內容限制，對牛頓發(fā)現(xiàn)過程通過創(chuàng)設情景、啟發(fā)學生思考，從而體會牛頓的偉大以及了解科學家分析問題，解決問題的方法和技巧。為能夠吸引學生，引課時設計了一些學生習以為常的但又沒有細致思考過的問題。教學過程中以物理學史為主線，讓學生以科學家的角度分析、思考問題。力爭抓住這節(jié)課的有利時機，滲透“沒有絕對特殊的物體”這一引起物理學幾次革命性突破的辯證唯物主義觀點。培養(yǎng)學生的猜想、歸納、聯(lián)想、直覺思維能力在本節(jié)課的教學中，應注意引導學生在太陽、行星之間作用力的基礎之上，由猜想、經月－地檢測、再次猜想，由直覺得出萬有引力定律的過程，從而加深學生對萬有引力定律的理解。同時要注意：①應該向學生明確指出，萬有引力定律的適用條件是兩個質點間的相互作用。但是我們還要指出兩個質量分布均勻的球體間的萬有引力，也可用公式計算，如計算地球表面上的物體所受重力就屬于這類問題。②教材考慮到引力常量在物理學上的重要意義，應該讓學生有所了解，特別是卡文迪許實驗，不只測量出了引力常量的數(shù)值，同時也是萬有引力定律的直接驗證，而且卡文迪許扭秤對理解以后有關的內容也有幫助，教學中要讓學生理解實驗原理，體會實驗設計的巧妙之處。

（二）不足之處1、解決問題時，老師代替學生板演，這樣反應不出學生存在的問題。2、學生回答問題時，老師引導的有點過于及時了，這樣有點限制學生的思維。3、對班上學習能力欠佳的學生關注的不夠,學生的板演和提問最好以這部分學生為主。課標分析一、知識與技能1、了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道重物下落和天體運動的統(tǒng)一性。2、理解萬有引力定律的含義并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。3、知道萬有引力定律公式的適用范圍。4、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實驗室。二、過程與方法1、在萬有引力定律建立過程的學習中，學習發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設與推理論證等方法。2、培養(yǎng)學生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題