2024-2025學年高中物理第6章4萬有引力理論的成就教學設計新人教版必修2主備人備課成員教學內容本章節(jié)內容為“2024-2025學年高中物理第6章4萬有引力理論的成就教學設計新人教版必修2”，主要涉及教材中關于萬有引力定律的歷史背景、牛頓的萬有引力定律及其應用、引力常量的測定、以及萬有引力理論在科學技術發(fā)展中的重要作用等內容。核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生科學探究精神，通過分析萬有引力定律的歷史發(fā)展，提升學生的歷史意識；培養(yǎng)學生邏輯推理能力，通過引力公式推導，鍛煉學生的數學建模和抽象思維能力；增強學生的科學態(tài)度與責任，使學生認識到物理學在科學技術發(fā)展中的關鍵作用，激發(fā)學生探索自然奧秘的興趣。學習者分析1.學生已經掌握了哪些相關知識：

學生在此前已學習過牛頓運動定律和圓周運動的相關知識，具備了一定的物理基礎。他們能夠理解和應用牛頓第二定律和第三定律，以及圓周運動的向心力和角速度等概念。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

學生對宇宙和天體物理現象普遍抱有濃厚的興趣，愿意探索自然界的奧秘。他們在學習物理時，通常具備較強的邏輯思維能力和抽象思維能力。學習風格上，部分學生偏好通過實驗和觀察來理解物理現象，而另一部分學生則更傾向于通過理論推導和公式分析。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學生在學習萬有引力理論時，可能會遇到以下困難和挑戰(zhàn)：一是對引力概念的理解，尤其是引力與質量、距離的關系；二是引力公式的推導和應用，包括如何處理非均勻引力場和地球表面附近的問題；三是將引力理論應用于實際問題，如衛(wèi)星運動、地球自轉等，需要學生具備較強的數學和物理綜合應用能力。此外，學生可能對萬有引力定律的歷史背景和科學家的貢獻缺乏了解，這可能會影響他們對理論的理解和興趣。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設計二次備課教學方法與手段教學方法：

1.講授法：結合歷史背景和牛頓引力定律的推導過程，系統(tǒng)講解理論內容，幫助學生建立知識框架。

2.討論法：組織學生就引力定律的應用進行討論，鼓勵學生提出問題并尋找答案，提高批判性思維能力。

3.實驗法：通過模擬實驗，讓學生觀察和體驗引力現象，加深對理論的理解。

教學手段：

1.多媒體展示：利用PPT展示引力定律的歷史圖片、公式推導過程和實驗結果，提高視覺吸引力。

2.互動軟件：使用教學軟件模擬地球引力場，讓學生直觀感受引力作用。

3.網絡資源：推薦相關視頻和在線資源，拓展學生的學習渠道，豐富教學內容。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預習任務：通過在線平臺或班級微信群，發(fā)布預習資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預習目標和要求。例如，要求學生預習牛頓萬有引力定律的基本內容，包括定律的表述、歷史背景和基本公式。

設計預習問題：圍繞萬有引力定律，設計一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導學生自主思考。如：“牛頓是如何得出萬有引力定律的？定律中的常數G是如何測定的？”

監(jiān)控預習進度：利用平臺功能或學生反饋，監(jiān)控學生的預習進度，確保預習效果。例如，通過預習報告的提交情況，了解學生對預習內容的掌握程度。

學生活動：

自主閱讀預習資料：按照預習要求，自主閱讀預習資料，理解萬有引力定律的基本內容。

思考預習問題：針對預習問題，進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問。

提交預習成果：將預習成果（如筆記、思維導圖、問題等）提交至平臺或老師處。例如，學生可以制作思維導圖，展示萬有引力定律的公式和推導過程。

2.課中強化技能

教師活動：

導入新課：通過講述伽利略和開普勒的發(fā)現，引出萬有引力定律，激發(fā)學生的學習興趣。

講解知識點：詳細講解萬有引力定律的公式、適用條件和推導過程，結合實例幫助學生理解。例如，講解地球表面物體的重力加速度與地球質量、半徑的關系。

組織課堂活動：設計小組討論，讓學生探討萬有引力定律在實際問題中的應用，如衛(wèi)星軌道的計算。

解答疑問：針對學生在學習中產生的疑問，進行及時解答和指導。例如，解答學生在計算衛(wèi)星軌道時遇到的數學問題。

學生活動：

聽講并思考：認真聽講，積極思考老師提出的問題。

參與課堂活動：積極參與小組討論，嘗試解決實際問題。

提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

3.課后拓展應用

教師活動：

布置作業(yè)：布置計算不同質量天體間引力的問題，鞏固學生對萬有引力定律的理解。

提供拓展資源：提供關于天體物理學的書籍、網站和視頻，供學生進一步學習。

反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，給予學生反饋和指導。例如，指出學生在計算中的錯誤，并解釋正確的解題思路。

學生活動：

完成作業(yè)：認真完成老師布置的作業(yè)，嘗試獨立解決實際問題。

拓展學習：利用老師提供的資源，進行進一步的自主學習。

反思總結：對自己的學習過程和成果進行反思和總結，提出改進建議。例如，思考自己在學習過程中的困難，并提出如何提高學習效率的方法。教學資源拓展1.拓展資源：

萬有引力定律的應用領域廣泛，以下是一些與本節(jié)課教學內容相關的拓展資源：

（1）天體物理學：介紹天體物理學的基本概念、研究方法和重要成果，如黑洞、中子星等天體的引力特性。

（2）地球物理學：探討地球內部結構和地球表面現象的物理機制，如地震、火山爆發(fā)等與引力相關的現象。

（3）空間技術：介紹衛(wèi)星、探測器等空間技術發(fā)展歷程，以及萬有引力定律在航天技術中的應用，如衛(wèi)星軌道計算、航天器發(fā)射等。

（4）相對論：介紹愛因斯坦的廣義相對論，探討引力與時空的關系，以及引力對光速和物體運動的影響。

2.拓展建議：

（1）天體物理學拓展：

-閱讀相關書籍，如《黑洞與時間彎曲》、《宇宙簡史》等，了解天體物理學的基本概念和研究成果。

-觀看科普視頻，如《宇宙奧秘》、《黑洞的真相》等，直觀感受天體物理學的魅力。

-參加天體物理學講座或研討會，與專家交流，拓寬知識視野。

（2）地球物理學拓展：

-閱讀地球物理學相關書籍，如《地球物理學導論》、《地震學原理》等，了解地球內部結構和地球表面現象的物理機制。

-觀看地球物理學科普視頻，如《地球內部奧秘》、《地震預警技術》等，了解地震、火山爆發(fā)等與引力相關的現象。

-參加地球物理學講座或實踐活動，如地質考察、地震模擬實驗等，提高實踐能力。

（3）空間技術拓展：

-閱讀航天技術相關書籍，如《航天技術發(fā)展史》、《衛(wèi)星導航系統(tǒng)》等，了解航天技術的發(fā)展歷程和萬有引力定律在航天技術中的應用。

-觀看航天科普視頻，如《航天員的生活》、《衛(wèi)星發(fā)射過程》等，了解航天器的發(fā)射、運行和回收過程。

-參加航天科普講座或實踐活動，如航天科技展覽、模擬衛(wèi)星發(fā)射等，提高對航天技術的興趣。

（4）相對論拓展：

-閱讀相對論相關書籍，如《相對論的故事》、《愛因斯坦的宇宙》等，了解相對論的基本原理和引力與時空的關系。

-觀看相對論科普視頻，如《相對論與宇宙》、《黑洞的相對論》等，了解相對論在宇宙學中的應用。

-參加相對論講座或研討會，與專家交流，深入探討引力與時空的關系。板書設計①重點知識點：

-牛頓萬有引力定律

-引力常量G的測定

-引力公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-地球表面重力加速度g

②關鍵詞：

-萬有引力

-引力常量G

-質量m

-距離r

-牛頓

-廣義相對論

③重要句子：

-“物體間相互作用的力叫做引力?！?/p>

-“引力的大小與兩物體的質量的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比?！?/p>

-“在地球表面附近，物體的重力加速度可以近似看作恒定值g?！?/p>

-“引力常量G的測定對物理學的發(fā)展具有重要意義?！?/p>

-“牛頓的萬有引力定律是現代物理學的基礎之一?！闭n堂1.課堂評價

課堂評價是教學過程中不可或缺的一環(huán)，它有助于教師了解學生的學習情況，及時發(fā)現問題并進行解決。以下是對課堂評價的具體實施方法：

（1）提問評價：

提問是課堂評價的重要手段，通過提問可以了解學生對知識的掌握程度，激發(fā)學生的思考。以下是一些提問評價的策略：

-設計開放式問題，鼓勵學生發(fā)散思維，如“你認為萬有引力定律在實際生活中有哪些應用？”

-提出難度遞增的問題，逐步引導學生深入理解，如“請解釋為什么地球表面附近的重力加速度可以近似看作恒定值？”

-針對學生的回答進行追問，以檢驗學生對知識的理解和應用能力，如“如果你知道兩個物體的質量，如何計算它們之間的引力？”

（2）觀察評價：

觀察是課堂評價的另一種重要方式，通過觀察學生的課堂表現，可以了解學生的學習狀態(tài)和參與度。以下是一些觀察評價的策略：

-觀察學生的課堂筆記，了解學生對知識點的掌握情況。

-觀察學生在課堂活動中的表現，如小組討論、實驗操作等，評估學生的參與度和合作能力。

-觀察學生的提問和回答，了解學生對知識的理解和應用能力。

（3）測試評價：

測試是課堂評價的有效手段，通過測試可以了解學生對知識的掌握程度，檢驗教學效果。以下是一些測試評價的策略：

-設計隨堂測試，檢驗學生對基本概念和公式的掌握情況。

-設計綜合測試，評估學生對知識的綜合應用能力，如計算不同質量天體間的引力。

-定期進行單元測試，全面了解學生對章節(jié)知識的掌握情況。

2.作業(yè)評價

作業(yè)是課堂學習的重要補充，通過作業(yè)評價可以了解學生對知識的鞏固程度，及時反饋學生的學習效果。以下是對作業(yè)評價的具體實施方法：

（1）認真批改作業(yè)：

教師應認真批改學生的作業(yè)，對作業(yè)中的錯誤進行詳細批注，指出學生的不足之處。

（2）及時反饋：

對學生的作業(yè)進行及時反饋，讓學生了解自己的學習成果和需要改進的地方。

（3）鼓勵學生：

在作業(yè)評價中，教師應鼓勵學生繼續(xù)努力，對學生的進步給予肯定，激發(fā)學生的學習動力。

（4）個性化評價：

針對不同學生的學習情況，教師應進行個性化評價，提出針對性的建議和指導。典型例題講解1.例題：

地球半徑為6.371×10^6m，質量為5.972×10^24kg。一物體在地球表面附近，質量為2kg，求該物體所受的重力。

答案：

使用萬有引力公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2。

F=(6.67430×10^-11N·m^2/kg^2)*(5.972×10^24kg)*(2kg)/(6.371×10^6m)^2

F≈9.8m/s^2

因此，物體所受的重力為F=m*g=2kg*9.8m/s^2=19.6N。

2.例題：

兩個質量分別為3kg和5kg的物體，相距2m。求它們之間的引力。

答案：

使用萬有引力公式F=G*(m1*m2)/r^2。

F=(6.67430×10^-11N·m^2/kg^2)*(3kg)*(5kg)/(2m)^2

F≈4.9×10^-10N

因此，兩個物體之間的引力為4.9×10^-10N。

3.例題：

一衛(wèi)星繞地球做圓周運動，軌道半徑為3.58×10^7m，周期為1.5小時。求地球的質量。

答案：

使用開普勒第三定律T^2=(4π^2/GM)*r^3，其中G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2。

T=1.5小時=1.5*3600秒

r=3.58×10^7m

T^2=(4π^2/GM)*r^3

M=(4π^2*r^3)/(GT^2)

M≈5.972×10^24kg

因此，地球的質量約為5.972×10^24kg。

4.例題：

一質量為1kg的物體在地球表面附近，受到的引力為9.8N。求地球的半徑。

答案：

使用萬有引力公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2，F=9.8N，m1=1kg。

9.8N=(6.67430×10^-11N·m^2/kg^2)*(1kg)*m2/r^2

r^2=(6.67430×10^-11N·m^2/kg^2)*(1kg)*m2/9.8N

r≈6.371×10^6m

因此，地球的半徑約為6.371×10^6m。

5.例題：

一質量為2kg的物體從地球表面被發(fā)射到軌道高度為3.5×10^7m的軌道上，求物體在軌道上的向心加速度。

答案：

使用向心加速度公式a=v^2/r，其中v是軌道上的速度，r是軌道半徑。

首先，計算軌道上的速度v，使用公式v=√(GM/r)，其中G=6.67430×10^-11