2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第七章 萬有引力與宇宙航行 2 萬有引力定律教學(xué)實(shí)錄 新人教版必修2

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行2萬有引力定律教學(xué)實(shí)錄新人教版必修2學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級授課地點(diǎn)教具教材分析2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章“萬有引力與宇宙航行”第二節(jié)“萬有引力定律”的教學(xué)實(shí)錄，新人教版必修2。本節(jié)教材通過牛頓萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生理解萬有引力定律的基本原理，并應(yīng)用于解決實(shí)際問題。教學(xué)過程中，注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)探究方法，理解科學(xué)知識的發(fā)展過程。

2.提升學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力。

3.增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的意識。

4.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和批判性思維能力，理解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的關(guān)系。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.牛頓萬有引力定律的物理意義及其適用范圍。

2.萬有引力定律公式的推導(dǎo)和應(yīng)用。

難點(diǎn)：

1.萬有引力定律公式的推導(dǎo)過程，包括數(shù)學(xué)運(yùn)算和物理概念的理解。

2.萬有引力定律在復(fù)雜問題中的應(yīng)用，如多星體系統(tǒng)中的引力平衡。

解決辦法：

1.通過歷史背景介紹，幫助學(xué)生理解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，增強(qiáng)學(xué)生對物理規(guī)律的理解。

2.通過實(shí)際案例和實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生逐步推導(dǎo)萬有引力定律公式，加強(qiáng)數(shù)學(xué)與物理的結(jié)合。

3.設(shè)計(jì)分層練習(xí)，從基礎(chǔ)到復(fù)雜，逐步提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

4.利用多媒體教學(xué)，直觀展示引力作用效果，幫助學(xué)生克服視覺理解困難。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都備有新人教版必修2《物理》教材，包含本章相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備牛頓萬有引力定律的相關(guān)圖片、圖表，以及宇宙航行實(shí)例視頻。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備演示萬有引力定律的物理模型或動(dòng)畫軟件，以便于直觀展示引力作用。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，配備白板或黑板，方便展示推導(dǎo)過程和討論。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細(xì)內(nèi)容：

（5分鐘）

-創(chuàng)設(shè)情境：播放宇宙航行的視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考航天器是如何在太空中運(yùn)動(dòng)的。

-提問：航天器在太空中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到哪些力的作用？這些力是如何產(chǎn)生的？

-引出課題：今天我們來學(xué)習(xí)萬有引力定律，探究宇宙中物體之間的相互作用。

2.新課講授

詳細(xì)內(nèi)容：

（15分鐘）

-牛頓萬有引力定律的提出：

-簡述牛頓在研究天體運(yùn)動(dòng)過程中，如何通過觀察和實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出萬有引力定律。

-引導(dǎo)學(xué)生理解萬有引力定律的表述：兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-萬有引力定律公式的推導(dǎo)：

-通過類比牛頓第二定律，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

-強(qiáng)調(diào)推導(dǎo)過程中公式的單位一致性和物理意義。

-萬有引力定律的應(yīng)用：

-舉例說明萬有引力定律在地球表面和天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

-分析月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑，驗(yàn)證萬有引力定律的正確性。

3.實(shí)踐活動(dòng)

詳細(xì)內(nèi)容：

（15分鐘）

-小組討論：

1.討論萬有引力定律的適用范圍，例如在地球表面、太陽系內(nèi)以及宇宙尺度下的適用性。

2.分析地球表面重力加速度與地球半徑的關(guān)系，推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式。

3.討論萬有引力定律在航天器發(fā)射和運(yùn)行過程中的應(yīng)用，如軌道計(jì)算、姿態(tài)調(diào)整等。

-案例分析：

1.分析月球探測器的軌道設(shè)計(jì)，說明如何利用萬有引力定律調(diào)整軌道。

2.討論地球同步衛(wèi)星的軌道特點(diǎn)，說明如何利用萬有引力定律實(shí)現(xiàn)與地球自轉(zhuǎn)同步。

3.分析行星運(yùn)動(dòng)的開普勒定律，說明萬有引力定律在行星運(yùn)動(dòng)研究中的應(yīng)用。

-實(shí)驗(yàn)演示：

1.通過實(shí)驗(yàn)演示，觀察不同質(zhì)量物體之間的引力作用，驗(yàn)證萬有引力定律。

2.利用物理模型或動(dòng)畫軟件，展示萬有引力場中的物體運(yùn)動(dòng)軌跡。

3.通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析萬有引力定律在特定條件下的應(yīng)用效果。

4.學(xué)生小組討論

寫3方面內(nèi)容舉例回答：

（5分鐘）

-萬有引力定律的適用范圍：

-學(xué)生回答：萬有引力定律適用于所有物體，包括宏觀物體和微觀粒子。

-地球表面重力加速度的計(jì)算：

-學(xué)生回答：通過萬有引力定律，可以計(jì)算出地球表面重力加速度為9.8m/s2。

-航天器軌道設(shè)計(jì)的應(yīng)用：

-學(xué)生回答：航天器軌道設(shè)計(jì)需要考慮萬有引力定律，以確保其在預(yù)定軌道上運(yùn)行。

5.總結(jié)回顧

內(nèi)容：

（5分鐘）

-回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)牛頓萬有引力定律的重要性和應(yīng)用價(jià)值。

-總結(jié)萬有引力定律的物理意義，包括描述物體間的相互作用和解釋天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)探索萬有引力定律在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，如地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)等。

-強(qiáng)調(diào)本節(jié)課的重難點(diǎn)，如萬有引力定律公式的推導(dǎo)和復(fù)雜問題中的應(yīng)用。

-用時(shí)：45分鐘學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)習(xí)后，學(xué)生在以下幾個(gè)方面取得了顯著的效果：

1.理解萬有引力定律的基本原理：

-學(xué)生能夠清晰地理解萬有引力定律的表述，即兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-學(xué)生能夠運(yùn)用萬有引力定律解釋日常生活中的現(xiàn)象，如物體下落、衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)等。

2.掌握萬有引力定律的推導(dǎo)過程：

-學(xué)生通過課堂講解和小組討論，掌握了萬有引力定律的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，包括牛頓第二定律的應(yīng)用和數(shù)學(xué)公式的運(yùn)用。

-學(xué)生能夠獨(dú)立完成萬有引力定律公式的推導(dǎo)，并理解推導(dǎo)過程中的物理意義。

3.應(yīng)用萬有引力定律解決實(shí)際問題：

-學(xué)生能夠?qū)⑷f有引力定律應(yīng)用于解決實(shí)際問題，如計(jì)算地球表面重力加速度、分析衛(wèi)星軌道等。

-學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)和案例分析中，能夠運(yùn)用所學(xué)知識解釋和預(yù)測自然現(xiàn)象，如行星運(yùn)動(dòng)、潮汐現(xiàn)象等。

4.培養(yǎng)科學(xué)探究能力和批判性思維：

-學(xué)生通過參與課堂討論、實(shí)驗(yàn)演示和案例分析，培養(yǎng)了科學(xué)探究的能力，學(xué)會(huì)了如何提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)。

-學(xué)生在分析問題和解決問題時(shí)，能夠運(yùn)用批判性思維，對所學(xué)知識進(jìn)行評估和反思。

5.提升數(shù)學(xué)與物理的結(jié)合能力：

-學(xué)生在推導(dǎo)萬有引力定律公式時(shí)，加深了對數(shù)學(xué)工具的理解和應(yīng)用，如代數(shù)、幾何和三角函數(shù)。

-學(xué)生能夠?qū)⑽锢韱栴}轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，并運(yùn)用數(shù)學(xué)方法求解，提升了數(shù)學(xué)與物理的結(jié)合能力。

6.增強(qiáng)對宇宙和自然現(xiàn)象的認(rèn)識：

-學(xué)生通過學(xué)習(xí)萬有引力定律，對宇宙和自然現(xiàn)象有了更深入的認(rèn)識，如地球與月球、太陽系內(nèi)行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-學(xué)生能夠理解天體運(yùn)動(dòng)背后的物理原理，對宇宙的奧秘產(chǎn)生濃厚的興趣。

7.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力：

-學(xué)生在小組討論和合作活動(dòng)中，學(xué)會(huì)了與他人分享觀點(diǎn)、傾聽他人意見，并共同解決問題。

-學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作，提升了溝通能力和協(xié)作能力，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下了基礎(chǔ)。課后作業(yè)1.作業(yè)內(nèi)容：請推導(dǎo)出地球表面重力加速度的表達(dá)式，并計(jì)算地球表面重力加速度的數(shù)值。

解答示例：

-已知地球半徑\(R\)和地球質(zhì)量\(M\)，根據(jù)萬有引力定律\(F=G\frac{Mm}{R^2}\)，其中\(zhòng)(G\)為萬有引力常數(shù)。

-在地球表面，物體所受重力\(F\)等于其質(zhì)量\(m\)乘以重力加速度\(g\)，即\(F=mg\)。

-將兩個(gè)等式聯(lián)立，得到\(mg=G\frac{Mm}{R^2}\)。

-消去\(m\)，得到\(g=G\frac{M}{R^2}\)。

-代入\(G\approx6.67430\times10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2\)，\(M\approx5.972\times10^{24}\,\text{kg}\)，\(R\approx6.371\times10^6\,\text{m}\)，計(jì)算得到\(g\approx9.8\,\text{m/s}^2\)。

2.作業(yè)內(nèi)容：計(jì)算兩個(gè)質(zhì)量分別為\(m_1=2\,\text{kg}\)和\(m_2=3\,\text{kg}\)的物體之間的萬有引力。

解答示例：

-使用萬有引力定律公式\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)，其中\(zhòng)(r\)為兩物體間的距離。

-假設(shè)兩物體相距\(r=1\,\text{m}\)，則\(F=6.67430\times10^{-11}\frac{2\times3}{1^2}\approx3.9942\times10^{-10}\,\text{N}\)。

3.作業(yè)內(nèi)容：一個(gè)質(zhì)量為\(5\,\text{kg}\)的物體在距離地球表面\(100\,\text{km}\)的高度處，受到的地球引力是多少？

解答示例：

-地球半徑\(R\approx6.371\times10^6\,\text{m}\)，物體距離地球表面的高度\(h=100\times10^3\,\text{m}\)。

-物體與地球中心的距離\(r=R+h=6.471\times10^6\,\text{m}\)。

-使用萬有引力定律公式\(F=G\frac{Mm}{r^2}\)，其中\(zhòng)(M\)為地球質(zhì)量，\(m\)為物體質(zhì)量。

-代入數(shù)值計(jì)算得到\(F\approx4.9\,\text{N}\)。

4.作業(yè)內(nèi)容：一個(gè)質(zhì)量為\(10\,\text{kg}\)的物體在月球表面受到的引力是多少？

解答示例：

-月球質(zhì)量\(M_{\text{moon}}\approx7.342\times10^{22}\,\text{kg}\)，月球半徑\(R_{\text{moon}}\approx1.737\times10^6\,\text{m}\)。

-使用萬有引力定律公式\(F=G\frac{M_{\text{moon}}m}{R_{\text{moon}}^2}\)。

-代入數(shù)值計(jì)算得到\(F\approx1.62\,\text{N}\)。

5.作業(yè)內(nèi)容：一個(gè)質(zhì)量為\(1\,\text{kg}\)的物體在距離地球表面\(200\,\text{km}\)的高度處，如果地球質(zhì)量增加\(10\%\)，物體受到的地球引力將如何變化？

解答示例：

-原始引力\(F=G\frac{Mm}{r^2}\)，其中\(zhòng)(M\)為原始地球質(zhì)量。

-新的地球質(zhì)量\(M'=1.1M\)。

-新的引力\(F'=G\frac{M'm}{r^2}=G\frac{1.1Mm}{r^2}=1.1F\)。

-因此，物體受到的地球引力將增加\(10\%\)。板書設(shè)計(jì)①萬有引力定律的基本內(nèi)容

-牛頓萬有引力定律

-公式：\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)

-意義：描述兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力作用

②萬有引力定律的應(yīng)用

-地球表面重力加速度

-\(g=G\frac{M}{R^2}\)

-宇宙中的天體運(yùn)動(dòng)

-衛(wèi)星軌道計(jì)算

③萬有引力常數(shù)\(G\)

-值：\(G\approx6.67430\times10^{-11}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2\)

-推導(dǎo)和測量

④萬有引力定律的推導(dǎo)過程

-牛頓第二定律的類比

-數(shù)學(xué)推導(dǎo)步驟

-單位一致性

⑤實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)例分析

-地球表面重力加速度的測量

-月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑

-行星運(yùn)動(dòng)的軌道特性教學(xué)反思今天上了這節(jié)關(guān)于萬有引力定律的課，總體來說，我覺得效果還不錯(cuò)。首先，我覺得課堂氛圍挺活躍的，學(xué)生們對于這個(gè)課題表現(xiàn)出了很高的興趣。他們對于宇宙航行的視頻特別感興趣，這讓我很高興，因?yàn)檫@說明他們對科學(xué)探索有著濃厚的興趣。

在導(dǎo)入新課的時(shí)候，我采用了視頻的方式，我覺得這個(gè)方法挺有效的。學(xué)生們通過直觀的視覺感受，對萬有引力有了初步的認(rèn)識。在講解牛頓萬有引力定律的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們對于公式的推導(dǎo)過程有些吃力，這可能是因?yàn)樗麄儗τ跀?shù)學(xué)公式的理解還不夠深入。所以，我在講解的過程中，盡量用簡單的語言和實(shí)際的例子來幫助他們理解。

在實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)，我安排了小組討論和案例分析，學(xué)生們能夠積極參與，這讓我感到很欣慰。他們在討論中提出了很多有見地的問題，比如如何將萬有引力定律應(yīng)用于航天器的軌道設(shè)計(jì)，這讓我看到了他們對知識的渴望和運(yùn)用能力。

不過，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如，在推導(dǎo)萬有引力定律公式的時(shí)候，有些學(xué)生對于公式的單位一致性理解不夠，這可能導(dǎo)致他們在計(jì)算中出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，我決定在接下來的教學(xué)中，加強(qiáng)對單位換算和一致性檢查的指導(dǎo)。

另外，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生在分析復(fù)雜問題時(shí)，缺乏邏輯性和條理性。例如，在討論地球同步衛(wèi)星的軌道特點(diǎn)時(shí)，有些學(xué)生不能清晰地表達(dá)自己的觀點(diǎn)。針對這個(gè)問題，我計(jì)劃在未來的課堂上，增加邏輯思維訓(xùn)練的內(nèi)容，比如通過辯論和案例分析來提升他們的邏輯思維能力。

在教學(xué)過程中，我還注意到一些學(xué)生對于萬有引力定律的實(shí)際應(yīng)用不太了解。為了解決這個(gè)問題，我計(jì)劃在課后布置一些與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的作業(yè)，比如計(jì)算衛(wèi)星的軌道速度，這樣可以幫助他們更好地理解物理知識在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。課堂1.課堂評價(jià)：

-提問環(huán)節(jié)：通過提問，我能夠及時(shí)了解學(xué)生對萬有引力定律的理解程度。例如，我會(huì)問：“誰能解釋一下什么是萬有引力定律？”以及“你們認(rèn)為萬有引力定律在日常生活中有哪些應(yīng)