7.3萬有引力定律理論的成就教學(xué)評一體化教學(xué)設(shè)計

“教學(xué)評“教學(xué)評”一體化教學(xué)設(shè)計課題人教版高中物理·必修·第二冊第七章第5節(jié)萬有引力理論的成就課型新授課?復(fù)習(xí)課□試卷講評課□其他課□授課班級授課時間教學(xué)內(nèi)容分析課標(biāo)要求：認(rèn)識科學(xué)定律對人類探索未知世界的作用教材分析：本節(jié)課在教材編排上,屬于應(yīng)用萬有引力定律的應(yīng)用，是應(yīng)用萬有引力理論解決實際問題。通過問題的解決，進(jìn)一步驗證了萬有引力定律的正確性，同時說明科學(xué)規(guī)律的價值是能解決實際問題，在這一過程中讓學(xué)生體會科學(xué)的魅力，強(qiáng)化運(yùn)動和相互作用觀。教材首先以舊帶新創(chuàng)設(shè)問題情境，通過熟知的杠桿原理制作出的天平可以測量質(zhì)量，意識到利用學(xué)過的理論可以解決實際問題，提出質(zhì)量地球質(zhì)量的問題，啟發(fā)學(xué)生去聯(lián)系新學(xué)的萬有引力定律來解決問題。接下來計算地球質(zhì)量和太陽質(zhì)量兩個具體問題，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題過程中完成兩個模型建構(gòu)和問題解。在解決上述問題后，安排了應(yīng)用萬有引力定律預(yù)見并發(fā)現(xiàn)未知天體，預(yù)言彗星回歸并得以驗證的歷史過程，讓學(xué)生了解這一體現(xiàn)萬有引力理論價值的最生動的例證，激勵學(xué)生增強(qiáng)學(xué)科興，激發(fā)學(xué)生去進(jìn)一步探索宇宙奧秘的欲望。課后安排了3個問題，進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生用建模的模型解決實際問題，實現(xiàn)知識方法的遷移應(yīng)用和學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)。學(xué)情分析知識儲備：學(xué)生有通過理論解決實際問題的經(jīng)歷和意識，比如就用杠桿原理設(shè)計制作天平，解決測量物體質(zhì)量的問題，有助于學(xué)生意識到計算天體質(zhì)量的問題可能需要應(yīng)用學(xué)習(xí)的萬有引力定律來解決。能力基礎(chǔ)：學(xué)生通過學(xué)習(xí)，理解了萬有引力定律，知道地面物體的重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，已經(jīng)初步掌握了行星繞太陽運(yùn)行是太陽引力提供向心力。思維能力：解決過地面物體圓周運(yùn)動中與向心力有關(guān)的問題，了解其基本方法和思路，這些對學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容都起到了鋪墊作用，是順利完成本節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對拓展學(xué)生的思維能力非常重要，循序漸進(jìn)，有助于幫助學(xué)生知其然，并知其所以然。核心素養(yǎng)物理觀念：了解行星繞恒星運(yùn)動及衛(wèi)星繞行星運(yùn)動的共同點(diǎn)是萬有引力提供行星、衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力?？茖W(xué)思維：通過測量天體的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)能力和科學(xué)推理推理能力，能通過預(yù)測未知天體的學(xué)習(xí)活動,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新能力。體會科學(xué)研究方法對人類認(rèn)識自然的重要作用?？茖W(xué)探究：培養(yǎng)學(xué)生的問題、交流能力，。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：體會萬有引力定律對人類探索和認(rèn)識未知世界的作用，了解科學(xué)發(fā)展的曲折，感悟科學(xué)的本質(zhì)和價值，樹立正確的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件活動設(shè)計教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動評價任務(wù)活動一：導(dǎo)入新課（一）檢測導(dǎo)學(xué)案完成情況1.檢查導(dǎo)學(xué)案完成情況：2.小組討論導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)內(nèi)容。（1）巡視導(dǎo)學(xué)案完成情況；（2）必要時可選講導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)內(nèi)容。（1）小組長統(tǒng)計組內(nèi)得分情況；（2）小組討論導(dǎo)學(xué)案復(fù)習(xí)內(nèi)容。（1）導(dǎo)學(xué)案完成小組評分；（2）表揚(yáng)完成優(yōu)秀的同學(xué)；（3）鼓勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)。（二）展示學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握萬有引力定律在天文學(xué)中的簡單應(yīng)用,理解運(yùn)用萬有引力定律處理天體問題的思路、方法,體會科學(xué)定律的意義,會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量.通過求解太陽、地球的質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際解決問題的能力.2.通過介紹用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)未知天體、預(yù)言彗星回歸的過程,提高學(xué)生對科學(xué)家們獻(xiàn)身科學(xué)研究的認(rèn)識,體會科學(xué)的魅力,培養(yǎng)學(xué)生用理論指導(dǎo)實踐的能力和意識,進(jìn)一步認(rèn)識認(rèn)識運(yùn)動與相互作用的觀念。讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢；課后根據(jù)目標(biāo)，學(xué)生自我評價得失情況。（三）創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課新課導(dǎo)入引用阿基米德說“給我一個支點(diǎn)，我可以撬動地球?！庇玫降脑韱⒌蠈W(xué)生思考對于地球，還能用什么原理測量它的質(zhì)量。2、多媒體展示圖片1、學(xué)生思考。2、試圖用剛學(xué)習(xí)的萬有引力理論去“稱量”它的質(zhì)量。（1）觀察學(xué)生對導(dǎo)入問題的思考情況；（2）聽學(xué)生的回答情況，評價學(xué)生的表達(dá)能力和思維。活動二：新課教學(xué)（一）“稱量”地球的質(zhì)量互動探究1地面物體所受重力和引力滿足什么定量關(guān)系？為什么說卡文迪什是稱量地球質(zhì)量的人，而不是牛頓2利用上述思路來稱量太陽的質(zhì)量可行嗎？為什么？３稱量太陽質(zhì)量的思路是什么？用稱量地球質(zhì)量的思路有什么不同?！胺Q量”地球的質(zhì)量問題導(dǎo)學(xué):請同學(xué)們閱讀教材P55－56前兩部分，并思考以下問題！多媒體呈現(xiàn)問題。問題：如果要稱量地球的質(zhì)量，需要列出什么樣的等量關(guān)系式？應(yīng)該知道哪些條件？請你通過計算，看看地球質(zhì)量到底有多大觀察下面圖片,請思考:人的重力近似認(rèn)為等于受到的萬有引力,根據(jù)等量關(guān)系可求地球質(zhì)量.1、學(xué)生閱讀教材,嘗試著推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式,在練習(xí)本上進(jìn)行定量計算。2、學(xué)生分小組討論解答得出答案1、明確學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)；2、從完成情況和書寫情況等方面對學(xué)生的回答進(jìn)行評價。2、老師針對學(xué)生的學(xué)習(xí)后的情況進(jìn)行歸納，從上面的問題可以知道,若已知星球表面的重力加速度g和星球的半徑R,忽略星球自轉(zhuǎn)的影響,星球的質(zhì)量，如果知道引力常量G值，就可以得出天體的質(zhì)量。其中GM=gR2是在有關(guān)計算中常用到的一個替換關(guān)系,被稱為“黃金代換”.（二）計算天體的質(zhì)量計算天體的質(zhì)量如何測量太陽的質(zhì)量？如果用上述測地球質(zhì)量的思路，有什么困難？能否從另一個角度列出等量關(guān)系呢點(diǎn)評:[歸納總結(jié)]稱量天體質(zhì)量的兩種思路1.天體表面重力加速度法2.天體周圍物體環(huán)繞法注意:①計算天體的質(zhì)量的方法不僅適用于地球,也適用于其他任何星體.要明確計算出的是中心天體的質(zhì)量.②要注意R,r的區(qū)分.一般R指中心天體的半徑,r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑.若繞“近地”軌道運(yùn)行,則有R=r.引導(dǎo)學(xué)生思考下面的三個問題：1．這兩種思路，能計算天體表面物體和環(huán)繞物體的質(zhì)量嗎？為什么2.這兩種思路，在研究對象的選取上有個共同點(diǎn)，且與我們以前的做法不同，你發(fā)現(xiàn)它了嗎？說說看3.在測量天體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，怎么進(jìn)一步討論天體的密度呢？需要進(jìn)一步知道什么條件[鞏固練習(xí)]1、練習(xí)：教材P58第3題思考：我們建立了兩個模型，列出兩個等量關(guān)系，求算天體質(zhì)量。如果天體質(zhì)量已知，根據(jù)列方程討論問題的習(xí)慣，還可以討論什么問題？2、練習(xí)：教材P58第1、2題問題導(dǎo)學(xué):請同學(xué)們閱讀教材P57－58前，并思考以下幾個問題?。?歷史上，人們根據(jù)萬有引力定律，還有哪些偉大的成就？2人們是怎樣應(yīng)用萬有引力定律來發(fā)現(xiàn)未知天體的？給你什么樣的啟迪？學(xué)生1:應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是:根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動情況,求出其向心加速度,然后根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力,進(jìn)而列方程求解.學(xué)生2:從前面的學(xué)習(xí)知道,天體之間存在著相互作用的萬有引力,而行星(或衛(wèi)星)都在繞恒星(或行星)做近似圓周的運(yùn)動,而物體做圓周運(yùn)動時合力提供向心力,故對于天體所做的圓周運(yùn)動的動力學(xué)方程只能是萬有引力提供向心力,這也是求解中心天體質(zhì)量時列方程的根據(jù)所在.學(xué)生1:通過萬有引力關(guān)系表達(dá)式可以知道不可以計算衛(wèi)星的質(zhì)量.因為等式兩邊衛(wèi)星的質(zhì)量消去了,只能計算地球的質(zhì)量.學(xué)生2:需要進(jìn)一步知道中天體本身的半徑R閱讀教材,從教材中找出相應(yīng)的答案1.根據(jù)學(xué)生的做題情況，結(jié)合提出的問題對學(xué)生的作答情況進(jìn)行點(diǎn)評2.利用物理原理對學(xué)生的作答情況進(jìn)行評價，例如應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時,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。求天體的質(zhì)量，但不能以天體為研究對象，而要設(shè)想出一個物體，或是在這個天體表面、或繞這個天體圓周運(yùn)動，做為研究對象。要想求天體的密度還必須知道天體自身的半徑。3、對完成較好的同學(xué)給予適當(dāng)?shù)恼Z言鼓勵。（三）發(fā)現(xiàn)未知天體和預(yù)言哈雷彗星回歸發(fā)現(xiàn)未知天體和預(yù)言哈雷彗星回歸人們是怎樣應(yīng)用萬有引力定律來發(fā)現(xiàn)未知天體的?[歸納總結(jié)](1)英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料,利用萬有引力定律計算出天王星外“新”行星的軌道.1846年9月23日,德國的伽勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星.(2)近100年來,人們在海王星的軌道之外又發(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個較大的天體.(3)哈雷彗星的“按時回歸”確立了萬有引力定律的地位.（4）其它成就：如解釋潮汐現(xiàn)象、地球表面重力加速度的微小差異等引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材,從教材中找出下面問題相應(yīng)的答案:1、應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)了那些未知的天體.2：預(yù)言哈雷彗星的回歸，其中1705年,那個國家的誰根據(jù)萬有引力定律計算了一顆著名彗星的軌道并正確預(yù)言了它的回歸.即哈雷彗星.3、多媒體課件呈現(xiàn)相應(yīng)的問題1、通過認(rèn)真閱讀教材學(xué)生進(jìn)行快速回答第1個問題和第2個問題2、學(xué)生通過閱讀教材后得出，人們在長期的觀察中發(fā)現(xiàn)天王星的實際運(yùn)動軌道與應(yīng)用萬有引力定律計算出的軌道總存在一些偏差,所以懷疑在天王星軌道外面還可能存在有行星,然后應(yīng)用萬有引力定律,結(jié)合對天王星的觀測資料,便計算出了另一顆行星的軌道,進(jìn)而在計算的位置附近發(fā)現(xiàn)了新的行星.對學(xué)生的完成情況進(jìn)行評價，在物理上,海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時回歸”確立了萬有引力定律的地位,也成為科學(xué)史上的美談.諾貝爾物理學(xué)獎獲得者、物理學(xué)家馮·勞厄說:“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣,如此有力地樹立起人們對年輕的物理學(xué)的尊敬.從此以后,這門自然科學(xué)成了巨大的精神國……”活動三：課堂檢測課堂檢測1．天王星是依據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的．()2．海王星的發(fā)現(xiàn)和彗星的按時回歸確立了萬有引力定律的地位．()3．牛頓根據(jù)萬有引力定律計算出了海王星的軌道．()4．地球表面的物體的重力必然等于地球?qū)λ娜f有引力．()5．若只知道某行星繞太陽做圓周運(yùn)動的半徑，則可以求出太陽的質(zhì)量．()6．若知道某行星繞太陽做圓周運(yùn)動的線速度和角速度，則可以求出太陽的質(zhì)量．()7.若地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期及公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為T和R，月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期和公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為t和r，則太陽質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為()A.eq\f(R3t2,r3T2)B．eq\f(R3T2,r3t2)C.eq\f(R3t2,r2T3)D．eq\f(R3T2,r2t3)在多媒體課件上呈現(xiàn)檢測試題巡視課堂對不會做的同學(xué)進(jìn)行簡要指導(dǎo)根據(jù)學(xué)生的做題情況進(jìn)行必要的的答題提示對重點(diǎn)考察的題目進(jìn)行強(qiáng)調(diào)根據(jù)老師展示的問題結(jié)合自己所學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容進(jìn)行題目訓(xùn)練對不會做的問題向老師詢問解答針對學(xué)生的完成情況進(jìn)行評價就學(xué)生對知識的把握情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化和提