【课件】7.2万有引力定律-说课课件——高一下学期物理人教版必修第二册

1、7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课7.2 万有引力定律万有引力定律 说课说课7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课说说 课课 环环 节节一、课标要求二、 核心素养三、教材分析四、 学情分析五、 教法学法六、教学过程7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课一、课标要求 通过史实，了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定 律。认识发现万有引力定律的重要意义。 7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课科科学探究学探究科科学思维学思维物物理观念理观念科学科学态态度度与与责任责任构建任何物体间都存在引 力的物理观念，能科学描述 与万有引力定律相关的运动 和相互作用观 .二、核心

2、素养7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课科科学探究学探究科科学思维学思维物物理观念理观念科学科学态态度度与与责任责任通过构建匀速圆周运动模型，推导太阳与行星间的引力 公式，体会逻辑推理在物理 学中的重要性 .二、核心素养分析7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课科科学探究学探究科科学思维学思维物物理观念理观念科学科学态态度度与与责任责任经历探究万有引力定律发现 的过程，培养学生的模型建 构能力和科学推理能力；利 用“月地检验”培养学生的 科学论证能力 .二、核心素养分析7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课科科学探究学探究科科学思维学思维物物理观念理观念科学科学态态度度与与

3、责任责任通过认识万有引力定律发现的 重要意义，体会科学家们实事 求是、坚持真理、勇于创新的 科学精神 , 落实立德树人的根 本任务。二、核心素养分析7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课三、 教材分析1 1 、对对教教材材的认识的认识原教材新教材 整整合原合原教教材内材内容容的的意意图图7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课 体现双线编排的思路问问题题行行 星 与星 与 太太 阳 间阳 间 的的引力引力月月地地检检验验万有万有 引力引力 定律定律引力引力常量常量知识线知识线提提出出 问问题题猜想猜想 假设假设演演绎绎 推推理理得得出出 结结论论检验检验 论证论证方法线方法线7.27

4、.2万有引力定律说课万有引力定律说课 调整叙述知识顺序原原教教材：材： 先叙先叙述述万万有有引力引力大大小小的的推推导导过程，过程，后后补补充充说说明明“太太阳阳 与与行行星星间间的引的引力力的的方方向沿向沿着着两两者者的连的连线线”。新新教教材材：先构先构建建行行星星绕太绕太阳阳做做匀匀速速圆圆周运周运动动的的模模型，型，再再根据学根据学 生生已已有有的的知识知识基基础础，确定确定力力的的的的方向方向，最最后后推导推导万万有引有引力力大小大小更更符符合合学生学生认认知规知规律律和和思思维特征维特征的的表表达达式式。7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课三、 教材分析 增强了五个意识增强

5、了五个意识： 问问题题意意识识：教教材材开开头头以问以问题题开篇开篇 实实验意验意识识：引引力常力常量量的的测测定定 探探究意究意识识：探探究万究万有有引引力力定律定律的的完完整整过程过程 理理论论联联系系实际实际意意识识：来自来自现现实实生生活中活中的的真真实实情景情景核心素核心素养养和和科科学学思思想方想方法法意意识识：运运动动和和相相互互作作用观用观、放放大大思想思想、 模型模型构构建建、科学科学探探究究、演演绎绎推理、推理、科科学学论论证证、统一统一观观念念在在物物理学理学 体体系系中的中的 地位地位在在教教材体材体 系系中中的地的地 位位7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课三

6、、 教材分析丰碑丰碑承上启下承上启下7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课2 、教学目标（ 1 ）知道万有引力存在于任意两个物体之间，知道其表达式和适用范 围。（ 2 ）知道万有引力定律的发现，完成了人类认识上的统一。（ 3 ）理解万有引力定律的推导过程，认识到大胆猜想与严格求证的重 要性。（ 4 ）会用万有引力定律解决简单的引力计算问题。7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课万万有有引引力力定定律律的的 推推导导以以及及内内容和容和 表表达达式。式。万有万有引引力力定律定律 发发现现的思路的思路重点重点难点难点3 、教学重难点7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课 从知识层

7、面1学生具有初步的运动 和相互作用观。学过 力、重力、速度、加 速度、向心力、向心 加速度等重要概念， 也知道牛顿运动定律 和匀速圆周运动有关 知识。从认知层面3对天体运动的实际 图景缺乏真实的感 性认识，对天体运 动的本质原因缺乏 认真的思考和研究。 对牛顿发现万有引 力定律的过程了解 不够系统和准确。从能力层面2学生具备一定的探 究能力，但与探究 万有引力定律所需 要的思维能力相比 还略显不足，教学 中要适当引导。四、 学情分析7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课教教法法、学学法法 思维思维能能力力、分析分析能能力力、理理解解能力能力、探探究究能力能力、运运用用能力能力以以启启发发

8、归归纳为纳为增增长点长点以创设问题情景为突破点以创设问题情景为突破点以以视视频频动动画画为切为切入入点点以以科科学学探究探究为为落落脚脚点点以学生交流发言为中心以问题引领为中心以学生探究为中心以自主学习为中心五、教法学法分析7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课1 、新课导入用视频动画导入新课，激发兴趣，吸引注意力。六、教学过程7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课2 、新课教学 ( 七个活动）活动一：搜集史实了解科学家们对行星运动原因的猜想（提前 1-2 天布置给同学们）学生交流发言科学家主要猜想吉尔伯特 开普勒 笛卡儿 伽利略 布利奥 胡克、哈雷 牛顿 牛顿之前或与牛顿同时代的

9、科学家在探究引力问题上，前进道路上的困难 是什么？为什么牛顿能取得成功？7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课一切物体都有合并的趋势。总结：1 、伽利略2 、开普勒行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离 成反比。在行星的周围有旋转的物质 ( 以太 ) 作用在行星上，使得行 星绕太阳运动。3 3 、笛卡笛卡 儿儿胡克、哈雷等人认为行星受到了太阳对它的引力，甚至证明了 如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。4 4 、胡胡克克哈雷哈雷主要猜想7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课牛顿在前人对惯性研究的基础上

10、，开始思考“物体怎样才会不沿 直线运动”这一问题。他的回答是：以任何方式改变速度（包括改 变速度的方向）都需要力。这就是说使行星沿圆或椭圆运动，需要 指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力。5 、牛顿 (16431727)7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课牛顿解决了前进道路上的三大困难三三大大困困难难解决办法解决办法困难之一：行星沿椭圆轨道运行，速度 的大小、方向不断发生变化，如何解决 这种变化的曲线运动问题，但是还缺乏牛顿利用了他发明的微积分方法，越过 了变速运动的障碍。相应的数学工具。困难之二：天体是一个庞然大物，如果他运用模型的方法，提出了质点的概念认为物体间有引

11、力，那么如何计算天体，并通过微积分运算的论证，把庞大天各部分对行星产生的力的总效果呢？当体的质量集中于球心，这样就方便地计时同样缺乏理论上的工具。算出了天体间引力的总效果。困难之三：如果天体间是互相吸引的，牛顿大胆地撇开其他天体的作用，只考那么在众多天体共存的太阳系中，如何虑太阳对行星的作用合理的简化解决它们之间相互干扰这一复杂的问题使他能不受干扰地直达问题的本质。呢？活动二：再现历史7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课让学生经历“发现”万有引力定律的过程设置的问题链环节 1简化模型：行星轨道按照简化模型：行星轨道按照“圆圆”来处理来处理 问题 1 ：开普勒三定律解决了行星“如何动”的

12、问题，那么，又是什么原因使行 星绕太阳运动呢？问题 2 ：若行星绕太阳的运动可看作是匀速圆周运动，太阳与行星间的引力方向 是什么方向？为什么？环节 太阳对行星的引力太阳对行星的引力 2 问题 3 ：设行星的质量为 m ，速度为 v ，行星与太阳间的距离为 r ，要得到太阳和行星间引力大小的表达 式，你会利用哪方面知识进行推导？结果如何？问题 4 ：如果我们要通过天文观测验证上述表达式，可以吗？天文观测容易测量的量是什么？代换后的表达式如何？问题 5 ：不同的行星轨道半径不同，周期也不同。在我们学过的物理规律中，有描述轨道半径 r 与周期 T 之间 的关系的吗？ 进一步代换后又会得到怎样的表达式

13、？结论是什么？环节 3行星对太阳的引力行星对太阳的引力问题 6 ：太阳对行星的作用力只跟行星的质量有关吗？还能从什么角度帮助我们向前更进一步？问题 7 ：牛顿第三定律能否帮助我们得到 ？想到 的原因是什么？这是推理还是创新？环节 4 问题 8 ：根据 、 和 ，你能归纳出什么？ r 2 m太F F F 太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课活动三：月地检验通过比较月球和苹果的运动检验规律正确性行行星星围围绕绕太阳运转太阳运转月月球围球围绕绕地地球球运转运转苹苹果熟果熟透透落落向向地球地球这些力的性质和规律是否相同呢？认真认真观察观察、大大胆胆假假设设、

14、小心小心求求证证F=G Mmr 2F = ？F = ？7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课教 师 活 动学 生 活 动假 设 “ 地 球 对 月 球 的 引 力 ” 和 “ 地 球 对 苹 果 的 引 力 ” 与 “ 太 阳 对 行 星 的 引 力 ” 是 同 一 种 性 质的 力 。他 们 的 表 达 式 分 别 是 怎 样 的 ？在 这 个 引 力 下 ， 它 们 分 别 做 什 么 运 动 ？月 球 绕 地 球 做 匀 速 圆 周 运 动 的 向 心 加 速 度 表 达式 ？苹 果 自 由 落 体 的 加 速 度 表 达 式 ？能 直 接 求 出 a月 和a苹 吗 ？ 你 有 什

15、 么 办 法 解 决 这 个问 题 ？那 a月 等 于 多 少 ？a苹由 天 文 观 测 知 ：自 由 落 体 加 速 度 g 9 . 8 m s2 ， 月 球 中 心 距 离 地 球 中 心 的 距 离 为r 3 . 8 1 08 m ， 月 球 公 转 周 期 为 27.3天 ， 约2.36 106 s 。 则 a月 等 于 多 少 ？a苹a月 (假 设 推 导 ） a月 (实 际 计 算 ）， 由 此 可 得 到 什 么结g苹g苹论 ？7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课【理【理论论分析分析】 对对月月球球绕绕地球地球做做匀匀速速圆周圆周运运动动 a对对苹苹果果自自由由落落体体

16、【天天文文观观测】测】 当当时时已已知的知的一一些些量量：地地表表重重力加力加速速度：度： g = 9.8 m/s2地地球球半半径：径： R = 6400103 m月月 球球 周周 期期 ： T = 27.3 天天2.36106 s月月球球轨轨道半道半径径： r 60Rr =0.00272m/s2Mr 2= G地月R 2a=G M 地苹 果R2r 2aa月月 =苹苹r 60R21a月月 =60a苹苹2160a月月a苹苹a g 9.8 m/s2苹苹4 2a月月=T 27.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课活动四：大胆推广 得出普遍意义下的万有引力定律我们的思想还可以更解放。既然太阳与行星之

17、间、地我们的思想还可以更解放。既然太阳与行星之间、地 球与月球之间，以及地球球与月球之间，以及地球与与地面物体之间具有地面物体之间具有“与两个物与两个物 体的质量成正比、与它们之间距离的二次方成反比体的质量成正比、与它们之间距离的二次方成反比”的的 吸引力，是否任意两个物体之间都有这样的力呢？很可能有，吸引力，是否任意两个物体之间都有这样的力呢？很可能有， 只是由于身边物体的质只是由于身边物体的质 量比天体的质量小得多，不易觉察量比天体的质量小得多，不易觉察 罢了。罢了。 牛顿并没有轻易的下这个结论，他花了二十年的时间发现了海洋与月球之间牛顿并没有轻易的下这个结论，他花了二十年的时间发现了海洋

18、与月球之间 有有引引力力、行行星星之之间间也也有有引引力力、彗彗星星和和太太阳阳之之间间也也有有引引力力，才才大大胆胆的的推推广广得得到到了了具具有有划划 时时代代意意义义的的万万有有引引力力定定律律。【万有引力定律】自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上， 引力的大小与物体的质量 m1 、 m2 的乘积成正比、与它们之间的距离 r 的二次方成反比。r 2m1 mF G27.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课合理的外推地球太阳其他行星月球地面物体地面物体天上天地天上7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课活动五：实验验证引力常量的测定7.27.2万有引力定律说课万有

19、引力定律说课1证明了万有引力的存在及万有引力定律的正确性2开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到了推广3.“ 开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）4 使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的一些 天体的质量、平均密度等如根据地球表面的重力加速度可以测定 地球的质量卡卡文文迪什迪什扭扭秤秤实实验验的的意义意义7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课罗俊，引力物理专家，中科院院士。“G 值的测量并非一劳永逸， 它需要有科学家持续为它保 鲜，但是对它的测量又及其 艰辛，而罗俊团队通过 30 年 的努力，贡献了目前世界上最 为精确的 G 值，中国应该为拥 有这样一个能

20、够持之以恒并永 远保有热情的团队而骄傲！ 我我国国华中华中科科技大技大学学引引力力中心中心团团 队队在在引力引力常常量的量的测测量量中中作出作出了了 突突出出贡献贡献，于于 2018 年得到年得到了了 当当时时最最精确精确的的引引力力常常量量 G 的的 值。值。”7.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课活动六：规律应用进一步理解万有引力定律应用 1 ：？思考：我们人与人之间也应该存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？解：N=6.6710-7 N是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。在在我我们们的生的

21、生活活尺度尺度内内，万万有有引引力的力的影影响忽响忽略略不计不计12r 2F Gm m6.67 10 11 50 500.527.27.2万有引力定律说课万有引力定律说课应用 2 ：已知地球的质量约为 6.01024kg ，地球的半径为 6.4106m ，请 估算其中一位同学和地球之间的万有引力又是多大？已知地球表面的重力 加速度，则其中这位同学所受重力是多少？并比较万有引力和重力？应用 3 ： 一个篮球的质量为 0.6 kg, 它所受的重力有多大？试估算操场 上相距 0.5 m 的两个篮球之间的万有引力。根据万有引力： G=mg=0.69.8N=5.88Nr=12.3cmN 4.315 10 11 N这样小的力我们是无法察觉的，所以我们通常分析物体受力时不需要 考虑物体间的万有引力。0.6 0.6r 2(0.5 0.123 0.123)2F G m1m26.67 10 11 7.