7.3萬有引力理論的成就教學(xué)設(shè)計(jì)高一下學(xué)期物理人教版

課題7.3萬有引力理論的成就教材章節(jié)高中物理必修二第七章第三節(jié)課型新授課授課時(shí)間授課地點(diǎn)教材分析本節(jié)的地位和作用：本節(jié)人高中物理必修2第七章第三節(jié)，承接萬有引力定律，通過卡文迪什測(cè)量的引力常量G，進(jìn)而得到測(cè)量地球質(zhì)量和天體質(zhì)量的方法,又介紹了萬有引力定律在發(fā)現(xiàn)未知天體和預(yù)言哈雷彗星回歸的重大作用，多個(gè)科學(xué)實(shí)例幫助學(xué)生理解萬有引力理論的巨大作用和價(jià)值。同時(shí)，本節(jié)也是學(xué)習(xí)宇宙航行和先導(dǎo)知識(shí)，使學(xué)生掌握萬有引力充當(dāng)向心力的研究方法同時(shí)，也為后面學(xué)習(xí)人造衛(wèi)星的知識(shí)做了鋪墊。教材內(nèi)容分析：本節(jié)課主要采用探索式教學(xué)，由教師指導(dǎo)學(xué)生，積極參與到課堂教學(xué)中來，使學(xué)生在探索中掌握天體質(zhì)量測(cè)量的基本方法和思路，在探索萬有引力理論成就的過程中，使學(xué)生經(jīng)歷猜想、探究、討論、構(gòu)建模型的過程，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，激勵(lì)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理科學(xué)的興趣。學(xué)情分析興趣特點(diǎn)：通過學(xué)習(xí)行星的運(yùn)動(dòng)和萬有引力定律的內(nèi)容，學(xué)生對(duì)萬有引力理論的成就有著強(qiáng)烈的好奇心。學(xué)生對(duì)萬有引力定律的實(shí)際應(yīng)用有很大的求知欲，利用這點(diǎn)，有利于開展本節(jié)課的教學(xué)。知識(shí)與能力基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)過本章的第一、二節(jié)，初步了解了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和萬有引力定律的知識(shí)，對(duì)天文世界也有了一定的認(rèn)識(shí)，掌握了處理天體運(yùn)動(dòng)的基本思想，本節(jié)課通過對(duì)一些天體運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，使學(xué)生了解萬有引力在天體的運(yùn)動(dòng)中起決定性作用。認(rèn)知困難：學(xué)生在實(shí)際生活中很少接觸到有關(guān)萬有引力的應(yīng)用，而且，通常物體之間的萬有引力很小，常常察覺不出來，學(xué)生沒有辦法親身感受到萬有引力的作用。教學(xué)目標(biāo)物理觀念：1.了解萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用，2.學(xué)會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量；科學(xué)探究：理解運(yùn)用萬有引力定律處理天體問題的思路、方法；科學(xué)思維：體會(huì)科學(xué)定律幫助科技進(jìn)步的意義；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：1.通過測(cè)量天體質(zhì)量，預(yù)測(cè)未知天體的學(xué)習(xí)活動(dòng)，體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然的重要作用，明白曲折的科學(xué)發(fā)展歷程，感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動(dòng)力。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：運(yùn)用萬有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量難點(diǎn)：學(xué)會(huì)利用萬有引力定律解決實(shí)際問題教學(xué)方法采用探索式教學(xué)，利用討論法，問答法，讀書指導(dǎo)法相結(jié)合的教學(xué)方法教學(xué)用具傳統(tǒng)教室教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖上節(jié)復(fù)習(xí)帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)上節(jié)課的知識(shí)：萬有引力定律的文字表述和公式表述，強(qiáng)調(diào)公式中引力常量G的含義、數(shù)值和單位?；貞浬瞎?jié)課學(xué)過的知識(shí)，跟著老師鞏固萬有引力定律的含義?；仡櫳瞎?jié)課的知識(shí)，不僅幫助學(xué)生加深對(duì)萬有引力定律的理解，還有利于開展本節(jié)課萬有引力理論的成就的講授。新課引入向介紹萬有引力理論在科技中的應(yīng)用，簡(jiǎn)單地舉例說明萬有引力定律在計(jì)算天體質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)未知天體等方面的作用，引起學(xué)生好奇心，讓學(xué)生帶著求知欲學(xué)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容。提出問題，讓學(xué)生思考日常生活中稱量物體的方法，再詢問如何稱量地球的質(zhì)量，并引導(dǎo)學(xué)生分組討論，如何利用萬有引力定律計(jì)算地球的質(zhì)量。了解萬有引力定律的實(shí)際應(yīng)用。體會(huì)科學(xué)真理在人類進(jìn)步上的作用。思考教師提出的問題：1.日常生活中稱量物體的方法，2.如何稱量地球的質(zhì)量；根據(jù)已學(xué)習(xí)的知識(shí)，探討測(cè)量地球質(zhì)量的方法。提出具體問題，創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新課講授活動(dòng)一：稱量地球的質(zhì)量已知地面的重力加速度為g，地球半徑為R，萬有引力常量為G，求地球的質(zhì)量M？讓學(xué)生分享自己小組內(nèi)討論出的測(cè)量地球質(zhì)量方法，并具體講解其中應(yīng)用到的物理規(guī)律。若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上的物體重力：mg=GmM/R2其中，M是地球的質(zhì)量，R是地球的半徑，也就是物體到地球中心的距離，解得：M=gR2/G在學(xué)生分享完測(cè)量地球質(zhì)量的方法之后，老師介紹卡文迪什的科研經(jīng)歷：在卡文迪什測(cè)出引力常量之后，可以具體地計(jì)算出地球的質(zhì)量M，因此，卡文迪什把他自己的實(shí)驗(yàn)說成是“稱量地球的質(zhì)量”。學(xué)生根據(jù)教材中的介紹，討論出測(cè)量地球質(zhì)量的方法，并向同學(xué)們介紹小組的討論結(jié)果：若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，地面上的物體重力：mg=GmM/R2其中，M是地球的質(zhì)量，R是地球的半徑，也就是物體到地球中心的距離，解得：M=gR2/G體會(huì)卡文迪什將自己測(cè)量引力常量的實(shí)驗(yàn)稱為“稱為地球的質(zhì)量”的原因。教師引導(dǎo)探索測(cè)量地球質(zhì)量的方法，感受卡文迪什將自己測(cè)量引力常量的實(shí)驗(yàn)稱為“稱為地球的質(zhì)量”的原因教師進(jìn)一步追問如何通過測(cè)量地球質(zhì)量的方法來求太陽的質(zhì)量？活動(dòng)二：計(jì)算天體的質(zhì)量：幫助學(xué)生構(gòu)建物理模型，在行星運(yùn)動(dòng)中，將太陽可以看成中心天體，行星看成環(huán)繞天體。環(huán)繞天體繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，中心天體與環(huán)繞天體之間的萬有引力提供向心力。設(shè)m太是太陽的質(zhì)量，m是某個(gè)行星的質(zhì)量，r是太陽與行星之間的距離，行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由它們之間的萬有引力提供，列出方程：Gmm太/r2=mw2r又有關(guān)系：w=2π/T代入得到：Gmm太/r2=m4π2r/T2由此式可得：m太=4π2r3/GT2按照老師提出的問題，進(jìn)一步思考如何通過測(cè)量地球質(zhì)量的方法來求太陽的質(zhì)量，并參考教材分組討論出方案。構(gòu)建中心天體和環(huán)繞天體的模型，加深對(duì)萬有引力提供向心力的理解。設(shè)m太是太陽的質(zhì)量，m是某個(gè)行星的質(zhì)量，r是太陽與行星之間的距離，行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由它們之間的萬有引力提供，列出方程：Gmm太/r2=mw2r又有關(guān)系：w=2π/T代入得到：Gmm太/r2=m4π2r/T2由此式可得：m太=4π2r3/GT2由測(cè)量地球的質(zhì)量深入探究太陽的質(zhì)量的方法。通過實(shí)例，學(xué)會(huì)運(yùn)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量，明確計(jì)算天體質(zhì)量的方法和思路。活動(dòng)三：發(fā)現(xiàn)未知天體、預(yù)言哈雷彗星回歸提出以下問題：1.海王星為什么被稱為“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”？2.萬有引力定律對(duì)預(yù)測(cè)彗星回歸有何意義？指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“發(fā)現(xiàn)未知天體”和“預(yù)言哈雷彗星回歸”部分的內(nèi)容。學(xué)生閱讀教材“發(fā)現(xiàn)未知天體”和“預(yù)言哈雷彗星回歸”部分的內(nèi)容，并思考老師提出的問題，小組內(nèi)進(jìn)行討論，明白海王星的發(fā)現(xiàn)過程充分展示了理論對(duì)于實(shí)踐的巨大指導(dǎo)作用，海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時(shí)回歸”確立了萬有引力定律的地位。通過閱讀教材內(nèi)容，讓學(xué)生感受萬有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。小結(jié)本節(jié)從計(jì)算天體的質(zhì)量、發(fā)現(xiàn)未知天體等實(shí)例，認(rèn)識(shí)了萬有引力理論的成就。可以說，牛頓