2024-2025學年新教材高中物理 第七章 3 萬有引力理論的成就（1）教案 新人教版必修2

2024-2025學年新教材高中物理第七章3萬有引力理論的成就（1）教案新人教版必修2學校授課教師課時授課班級授課地點教具教學內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學內(nèi)容來自2024-2025學年新教材高中物理第七章第3節(jié)“萬有引力理論的成就（1）”。教學內(nèi)容主要包括：牛頓的萬有引力定律，萬有引力常量的測定，以及萬有引力理論在天體運動中的應用。這些內(nèi)容與學生在之前學習的力的概念、牛頓運動定律以及圓周運動等知識有著緊密的聯(lián)系。

教學內(nèi)容與學生已有知識的聯(lián)系在于，學生在初中階段已經(jīng)了解了重力概念，并在高中階段學習了牛頓運動定律。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將引導學生理解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，掌握萬有引力常量的測定方法，以及運用萬有引力理論解決實際問題，如計算天體間的引力、解釋行星運動等現(xiàn)象。通過本節(jié)課的學習，學生將能夠更好地理解自然界中的引力現(xiàn)象，并為后續(xù)學習天體物理學打下基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生以下學科核心素養(yǎng)：科學思維、物理觀念、科學探究。通過學習牛頓的萬有引力定律及其在天體運動中的應用，學生能夠運用科學思維方法分析引力現(xiàn)象，形成物理觀念，理解自然界中的統(tǒng)一性和普遍性。在科學探究方面，學生將通過探討萬有引力常量的測定過程，鍛煉實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和解決問題的能力。同時，結(jié)合教材中的案例分析，學生將能夠運用萬有引力理論解釋實際問題，提高理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)科學精神與創(chuàng)新意識，為終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。學情分析本節(jié)課的教學對象為高中二年級學生，經(jīng)過之前的物理學習，他們在知識、能力、素質(zhì)等方面具備以下特點：

1.知識層面：學生已掌握基本的物理概念，如力、運動、能量等，并了解了牛頓運動定律、圓周運動等知識。然而，對于萬有引力定律的深入理解及其在天體運動中的應用，學生的認識尚淺，需要進一步引導和拓展。

2.能力層面：學生在解決問題、邏輯推理、實驗操作等方面具備一定的基礎(chǔ)能力。但在運用物理知識解決實際問題時，可能還存在一定的困難，特別是在處理復雜的引力問題時，需要提高分析、綜合和創(chuàng)新能力。

3.素質(zhì)層面：學生具備一定的科學素養(yǎng)，如觀察、思考、質(zhì)疑等，但在科學探究過程中，部分學生可能缺乏主動性和合作精神。此外，學生在面對復雜問題時，可能表現(xiàn)出信心不足，需要鼓勵和引導。

（1）學生層次：高中二年級學生，在認知發(fā)展、思維能力、學習興趣等方面存在差異。部分學生對物理學科具有較強的興趣和熱情，但部分學生對物理學習存在恐懼心理，影響學習效果。

（2）知識方面：學生對牛頓運動定律、圓周運動等知識有一定的掌握，但在理解萬有引力定律的本質(zhì)、運用引力理論解決實際問題時，可能遇到困難。此外，學生對萬有引力常量的測定過程及其在天體運動中的應用了解較少。

（3）能力方面：學生在解決問題、實驗操作、團隊合作等方面具備一定能力，但在以下方面有待提高：

-分析綜合能力：面對復雜的引力問題，學生需要提高分析問題的能力，將所學知識進行整合，形成完整的解題思路。

-創(chuàng)新能力：在解決實際問題時，學生需要跳出傳統(tǒng)思維，運用創(chuàng)新的方法解決問題。

-自主學習能力：部分學生依賴教師的引導，缺乏自主學習的能力，需要培養(yǎng)獨立思考和解決問題的習慣。

（4）素質(zhì)方面：學生在科學素養(yǎng)方面表現(xiàn)出以下特點：

-觀察力：學生具備一定的觀察能力，但在發(fā)現(xiàn)引力現(xiàn)象中的細節(jié)問題時，還需加強。

-思考能力：學生在面對引力問題時，需要提高邏輯思維和分析能力，形成批判性思維。

-合作精神：在科學探究過程中，部分學生缺乏主動合作的精神，需要培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。

（5）行為習慣：學生在學習過程中表現(xiàn)出以下行為習慣：

-學習態(tài)度：部分學生對物理學習抱有恐懼心理，導致學習積極性不高。

-學習方法：部分學生依賴死記硬背，缺乏有效的學習方法和策略。

-時間管理：部分學生時間安排不合理，導致學習效果不佳。

1.針對學生層次，采用分層教學，滿足不同學生的需求。

2.強化基礎(chǔ)知識，為學生提供豐富的實例，幫助他們深入理解萬有引力定律及其應用。

3.培養(yǎng)學生的分析、創(chuàng)新和自主學習能力，提高解決問題的綜合素質(zhì)。

4.注重科學探究過程，培養(yǎng)學生的合作精神、觀察力和思考能力。

5.關(guān)注學生的學習態(tài)度、方法和時間管理，幫助他們養(yǎng)成良好的學習習慣。教學方法與手段教學方法：

1.講授法：針對萬有引力定律、萬有引力常量的測定等基礎(chǔ)理論知識，采用講授法進行系統(tǒng)講解，確保學生掌握核心概念和基本原理。

2.討論法：針對萬有引力理論在天體運動中的應用，組織學生進行小組討論，鼓勵他們提出問題、分析問題，培養(yǎng)學生的批判性思維和合作精神。

3.實驗法：結(jié)合教材中的實驗案例，組織學生進行萬有引力常量的測定實驗，讓學生親自動手操作，提高他們的實驗能力和實踐素養(yǎng)。

教學手段：

1.多媒體設(shè)備：利用多媒體設(shè)備展示萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程、天體運動現(xiàn)象等，增強學生對物理現(xiàn)象的直觀感受，提高教學效果。

2.教學軟件：運用物理教學軟件，如仿真實驗、物理模型構(gòu)建等，幫助學生形象地理解萬有引力定律及其在天體運動中的應用，提高學習興趣。

3.網(wǎng)絡資源：引導學生利用網(wǎng)絡資源進行自主學習，如觀看科普視頻、查閱相關(guān)論文等，拓展學生的知識視野，培養(yǎng)他們的自主學習能力。

具體實施：

1.講授法：在講解萬有引力定律時，結(jié)合教材內(nèi)容，通過生動的實例和形象的語言，使學生理解引力現(xiàn)象的本質(zhì)。同時，注重引導學生思考問題，培養(yǎng)他們的科學思維。

2.討論法：將學生分成小組，針對萬有引力理論在天體運動中的應用，如行星運動、衛(wèi)星軌道設(shè)計等，進行討論。教師巡回指導，解答學生疑問，促進學生的思維碰撞和知識內(nèi)化。

3.實驗法：組織學生進行萬有引力常量的測定實驗，引導他們設(shè)計實驗方案、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果。通過實驗，讓學生感受科學的嚴謹性和實踐的重要性。

4.多媒體設(shè)備：在教學過程中，利用多媒體設(shè)備展示萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程、牛頓的成就等，激發(fā)學生的學習興趣。同時，通過動畫、視頻等形式，讓學生直觀地了解天體運動規(guī)律。

5.教學軟件：運用教學軟件，如物理仿真實驗，讓學生在虛擬環(huán)境中進行實驗操作，提高實驗效果。此外，利用物理模型構(gòu)建軟件，幫助學生形象地理解引力作用下的天體運動。

6.網(wǎng)絡資源：鼓勵學生利用網(wǎng)絡資源進行自主學習，如在課后觀看科普視頻、查閱相關(guān)論文等。同時，教師提供針對性的學習資料，幫助學生鞏固所學知識，提高自主學習能力。教學流程一、導入新課（用時5分鐘）

同學們，今天我們將要學習的是“萬有引力理論的成就”這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個問題：“你們在日常生活中是否注意過地球上的物體都會受到一個向地心的力？”（舉例說明，如蘋果落地）這個問題與我們將要學習的內(nèi)容密切相關(guān)。通過這個問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索萬有引力理論的奧秘。

二、新課講授（用時10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解萬有引力定律的基本概念。萬有引力定律是牛頓提出的，描述了任意兩個物體之間的引力大小與它們的質(zhì)量和距離的關(guān)系。這個定律在天體運動、航天等領(lǐng)域有著極其重要的應用。

2.案例分析：接下來，我們來看一個具體的案例。這個案例將展示萬有引力定律在解釋行星運動中的應用，以及它如何幫助我們理解天體間的相互作用。

3.重點難點解析：在講授過程中，我會特別強調(diào)萬有引力定律的數(shù)學表達和萬有引力常量的測定這兩個重點。對于難點部分，我會通過舉例和比較來幫助大家理解。

三、實踐活動（用時10分鐘）

1.分組討論：學生們將分成若干小組，每組討論一個與萬有引力相關(guān)的實際問題，如地球上的重力與萬有引力之間的關(guān)系。

2.實驗操作：為了加深理解，我們將進行一個簡單的實驗操作，如測定萬有引力常量。這個操作將演示萬有引力定律的基本原理。

3.成果展示：每個小組將向全班展示他們的討論成果和實驗操作的結(jié)果。

四、學生小組討論（用時10分鐘）

1.討論主題：學生將圍繞“萬有引力定律在實際生活中的應用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵提出自己的觀點和想法，并與其他小組成員進行交流。

2.引導與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個引導者，幫助學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結(jié)回顧（用時5分鐘）

今天的學習，我們了解了萬有引力定律的基本概念、重要性和應用。同時，我們也通過實踐活動和小組討論加深了對萬有引力理論的理解。我希望大家能夠掌握這些知識點，并在日常生活中靈活運用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請隨時向我提問。教學資源拓展1.拓展資源：

（1）科普書籍：推薦學生閱讀與萬有引力理論相關(guān)的科普書籍，如《宇宙的奧秘》、《從一到無窮大》等，以深入了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程及其在天體物理學中的應用。

（2）科普視頻：觀看與萬有引力相關(guān)的科普視頻，如《宇宙之旅》、《行星運動》等，幫助學生形象地理解引力現(xiàn)象和天體運動規(guī)律。

（3）學術(shù)文章：引導學生查閱與萬有引力理論相關(guān)的學術(shù)文章，如《萬有引力常量的測定》、《牛頓的萬有引力定律在現(xiàn)代物理學中的地位》等，提升學生的學術(shù)素養(yǎng)。

（4）實際問題案例：搜集一些與萬有引力相關(guān)的實際問題案例，如航天器軌道設(shè)計、衛(wèi)星導航系統(tǒng)等，讓學生了解萬有引力理論在實際工程中的應用。

2.拓展建議：

（1）自主學習：鼓勵學生在課后自主查閱相關(guān)資料，加深對萬有引力定律的理解。同時，關(guān)注最新科研動態(tài)，了解萬有引力理論在當代物理學中的發(fā)展。

（2）小組合作：組織學生分組，針對某一拓展資源進行深入研究，如共同閱讀一本科普書籍，并撰寫閱讀心得；或針對實際問題案例，設(shè)計解決方案。

（3）實踐操作：引導學生參與實驗活動，如測定萬有引力常量的實驗、模擬行星運動等，提高學生的實驗能力和實踐素養(yǎng)。

（4）交流分享：組織學生開展拓展學習成果的交流分享活動，如舉辦科普講座、撰寫科普文章等，培養(yǎng)學生的表達和溝通能力。課后作業(yè)1.解釋題：請簡述牛頓萬有引力定律的內(nèi)容，并說明其數(shù)學表達式。

答案：牛頓萬有引力定律指出，任意兩個質(zhì)點之間存在引力，這個引力的大小與兩個質(zhì)點的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。數(shù)學表達式為F=G*(m1*m2)/r^2，其中F表示引力大小，G為萬有引力常量，m1和m2分別為兩個質(zhì)點的質(zhì)量，r為它們之間的距離。

2.計算題：假設(shè)地球的質(zhì)量為M，半徑為R，一個質(zhì)量為m的物體在地球表面附近，計算它所受到的地球引力。

答案：物體所受地球引力F=G*(M*m)/R^2。

3.分析題：討論萬有引力定律在天體運動中的應用，舉例說明。

答案：萬有引力定律在天體運動中有廣泛應用，如解釋行星繞太陽的橢圓軌道運動、衛(wèi)星繞地球的軌道運動等。

4.解決實際問題題：一艘飛船在距離地球表面h的高度上飛行，已知地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，飛船質(zhì)量為m，求飛船所受地球引力。

答案：飛船所受地球引力F=G*(M*m)/(R+h)^2。

5.設(shè)計題：設(shè)計一個簡單的實驗，驗證萬有引力定律中引力與距離平方成反比的關(guān)系。

答案：可以采用兩個小球，通過改變它們之間的距離，使用彈簧測力計測量不同距離下的引力大小，從而驗證引力與距離平方成反比的關(guān)系。實驗中需保持小球的質(zhì)量不變，僅改變距離。板書設(shè)計1.重點知識點：

①萬有引力定律的內(nèi)容與數(shù)學表達式

②萬有引力常量的測定方法

③萬有引力理論在天體運動中的應用

2.重點詞句：

①萬有引力定律：任意兩個物體之間存在引力，這個引力的大小與兩個物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。

②萬有引力常量：G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2

③萬有引力理論在天體運動中的應用：解釋行星繞太陽的橢圓軌道運動、衛(wèi)星繞地球的軌道運動等。

3.藝術(shù)性和趣味性設(shè)計：

①使用圖表或圖像展示萬有引力定律的數(shù)學表達式，使抽象的公式更加直觀易懂。

②利用動畫或示意圖展示萬有引力常量的測