2024-2025學年高中物理第五章萬有引力定律及其應用第1節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定教學實錄1魯科版必修2科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學年高中物理第五章萬有引力定律及其應用第1節(jié)萬有引力定律及引力常量的測定教學實錄1魯科版必修2設計思路本節(jié)課以魯科版必修2物理教材第五章第一節(jié)“萬有引力定律及引力常量的測定”為基礎，圍繞萬有引力定律的基本概念、公式及其應用進行教學。課程設計注重理論聯(lián)系實際，通過實驗演示、問題引導等方式，幫助學生深入理解萬有引力定律，掌握引力常量的測定方法，并能夠運用萬有引力定律解決實際問題。核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生科學探究能力，通過實驗探究萬有引力定律，提升觀察、分析、推理和實驗操作技能。增強科學思維，理解物理規(guī)律與數(shù)學表達的關系，發(fā)展模型建構(gòu)和抽象思維能力。同時，培養(yǎng)科學態(tài)度與責任，認識到物理學在科技發(fā)展和社會進步中的重要作用，激發(fā)學生對自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了哪些相關知識：學生在本節(jié)課前應已具備一定的物理基礎知識，包括牛頓運動定律、圓周運動等概念，以及相應的數(shù)學知識，如微積分初步、三角函數(shù)等。此外，學生應具備一定的實驗操作能力，能夠進行簡單的物理實驗。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：學生對物理學科普遍存在一定的好奇心和興趣，尤其是對宇宙、天體等與引力相關的內(nèi)容。學生具備較強的邏輯思維能力，能夠理解抽象的物理概念。學習風格上，部分學生可能偏好通過實驗和觀察來學習，而另一部分學生可能更傾向于通過數(shù)學推導和理論分析來掌握知識。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學生在理解萬有引力定律時可能遇到的問題包括：對萬有引力定律公式的推導過程理解困難，對引力常量G的物理意義和測量方法認識不清，以及在應用定律解決實際問題時缺乏具體實例的指導。此外，部分學生可能在實驗操作中遇到誤差分析和數(shù)據(jù)處理上的挑戰(zhàn)。教學資源準備1.教材：確保每位學生都有魯科版必修2物理教材，以便隨時查閱相關內(nèi)容。

2.輔助材料：準備萬有引力定律的相關圖片、歷史資料、圖表和演示視頻，以豐富教學內(nèi)容。

3.實驗器材：準備彈簧秤、鐵球、鉛球、測力計等實驗器材，確保實驗的順利進行。

4.教室布置：設置分組討論區(qū)，安排實驗操作臺，確保學生有足夠的空間進行實驗和討論。教學過程1.導入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：通過提問“你們知道天體之間是如何相互作用的嗎？”或展示天文圖片，如行星運動軌跡圖，引發(fā)學生對宇宙引力的好奇。

-回顧舊知：簡要回顧牛頓運動定律和圓周運動的相關知識，為引入萬有引力定律做準備。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：詳細講解萬有引力定律的公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G為引力常量，m1和m2為兩個物體的質(zhì)量，r為它們之間的距離。

-舉例說明：通過地球和月球、地球和太陽之間的引力關系舉例，幫助學生理解定律的應用。

-互動探究：組織學生分組討論，提出問題如“為什么地球和月球不會飛離彼此？”引導學生通過合作探究得出結(jié)論。

3.實驗演示（約15分鐘）

-實驗準備：確保實驗器材（彈簧秤、鐵球、鉛球、測力計等）準備齊全且安全。

-實驗步驟：演示如何使用彈簧秤測量兩個鐵球之間的引力，強調(diào)實驗的精確性和安全性。

-實驗觀察：讓學生觀察實驗現(xiàn)象，記錄數(shù)據(jù)，并引導學生分析實驗結(jié)果。

4.鞏固練習（約20分鐘）

-學生活動：布置練習題，讓學生獨立完成，題目包括計算不同質(zhì)量物體間的引力、解釋自然現(xiàn)象等。

-教師指導：巡視教室，解答學生疑問，確保學生理解題目要求和解題方法。

5.應用拓展（約15分鐘）

-引導學生思考萬有引力定律在科技發(fā)展中的應用，如衛(wèi)星導航、航天器軌道計算等。

-分享實際案例，如GPS系統(tǒng)的原理，加深學生對引力定律應用的理解。

6.總結(jié)與反思（約5分鐘）

-學生總結(jié)：讓學生回顧本節(jié)課所學內(nèi)容，分享自己的學習心得。

-教師總結(jié)：強調(diào)萬有引力定律的重要性，指出其在物理學和其他科學領域的廣泛應用。

7.課后作業(yè)（約10分鐘）

-布置課后作業(yè)，包括閱讀相關資料、完成課后習題，并鼓勵學生進行拓展研究。教學資源拓展1.拓展資源：

-天體物理背景知識：介紹宇宙的尺度、星系的形成和演化、黑洞等天體物理現(xiàn)象。

-歷史人物與成就：介紹牛頓、卡文迪許等對萬有引力定律作出重要貢獻的科學家及其生平和貢獻。

-科學實驗與發(fā)現(xiàn)：介紹卡文迪許實驗測定引力常量G的過程，以及現(xiàn)代物理學中引力波的探測技術。

-數(shù)學工具與應用：探討萬有引力定律中的數(shù)學表達式，如積分和微分在引力問題中的應用。

2.拓展建議：

-閱讀推薦書籍：《萬有引力：宇宙的終極力量》等科普書籍，幫助學生更深入地理解引力現(xiàn)象。

-觀看科普視頻：推薦觀看關于宇宙、黑洞、引力波等主題的科普視頻，如《宇宙時空之旅》系列。

-參與科學競賽：鼓勵學生參加物理競賽或科學展覽，提升對物理學的興趣和探究能力。

-開展小組研究：組織學生分組研究萬有引力定律在不同領域的應用，如地球物理學、天體物理學等。

-制作科普小冊子：讓學生通過制作小冊子的形式，總結(jié)萬有引力定律的相關知識，并分享給其他同學。

-探索科技新聞：關注最新的科技新聞，了解引力相關的最新研究進展和科技應用。

-參觀科學博物館：參觀天文館或自然歷史博物館，通過實物和展覽加深對引力現(xiàn)象的認識。重點題型整理1.計算題：

-已知兩個物體的質(zhì)量分別為m1=5kg和m2=10kg，它們之間的距離為r=0.5m，求它們之間的萬有引力大小。

-解答：使用萬有引力定律公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2，計算得到F=6.67430×10^-11*(5*10)/(0.5)^2≈2.66×10^-9N。

2.應用題：

-地球半徑約為6.371×10^6m，月球軌道半徑約為3.844×10^8m，求地球和月球之間的萬有引力。

-解答：使用萬有引力定律公式，地球質(zhì)量約為5.972×10^24kg，月球質(zhì)量約為7.342×10^22kg，計算得到F=6.67430×10^-11*(5.972×10^24*7.342×10^22)/(3.844×10^8)^2≈1.98×10^20N。

3.判斷題：

-萬有引力定律的適用范圍僅限于天體之間的相互作用。

-解答：錯誤。萬有引力定律適用于宇宙中所有物體之間的相互作用，不僅限于天體。

4.解答題：

-解釋為什么地球表面上的物體都會受到重力作用。

-解答：地球表面上的物體受到重力作用是因為地球的質(zhì)量巨大，根據(jù)萬有引力定律，地球?qū)χ車矬w施加引力，使得物體被地球吸引。

5.分析題：

-分析為什么地球和月球的距離逐漸增大。

-解答：地球和月球的距離逐漸增大可能是因為月球受到太陽引力的作用，導致月球軌道逐漸遠離地球。此外，地球的自轉(zhuǎn)也會導致月球軌道的離心力增加，進一步使距離增大。課堂小結(jié)，當堂檢測課堂小結(jié)：

1.本節(jié)課我們學習了萬有引力定律及其應用，重點掌握了萬有引力定律的公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G為引力常量，m1和m2為兩個物體的質(zhì)量，r為它們之間的距離。

2.通過實驗演示和案例分析，我們了解了萬有引力定律在天體運動和日常生活中的應用。

3.學生們積極參與課堂討論，對萬有引力定律的理解更加深入。

當堂檢測：

1.選擇題：

-萬有引力定律的公式中，G表示什么？

A.引力常量

B.物體的質(zhì)量

C.物體的速度

D.物體的加速度

-答案：A

2.填空題：

-地球的質(zhì)量約為________kg，月球的質(zhì)量約為________kg。

-答案：5.972×10^24；7.342×10^22

3.簡答題：

-簡述萬有引力定律在天體運動中的應用。

-答案：萬有引力定律在天體運動中的應用主要體現(xiàn)在解釋行星繞太陽的橢圓軌道運動、月球繞地球的圓周運動等現(xiàn)象。

4.計算題：

-已知兩個物體的質(zhì)量分別為m1=10kg和m2=20kg，它們之間的距離為r=2m，求它們之間的萬有引力大小。

-答案：使用萬有引力定律公式F=G*(m1*m2)/r^2，計算得到F=6.67430×10^-11*(10*20)/(2)^2≈6.67430×10^-9N。

5.應用題：

-地球半徑約為6.371×10^6m，月球軌道半徑約為3.844×10^8m，求地球和月球之間的萬有引力。

-答案：使用萬有引力定律公式，地球質(zhì)量約為5.972×10^24kg，月球質(zhì)量約為7.342×10^22kg，計算得到F=6.67430×10^-11*(5.972×10^24*7.342×10^22)/(3.844×10^8)^2≈1.98×10^20N。內(nèi)容邏輯關系①萬有引力定律的基本概念

-萬有引力定律的提出背景

-萬有引力定律的公式F=G*(m1*m2)/