高中物理人教版第六章万有引力与航天万有引力理论的成就 优秀作品

“万有引力理论的成就”教学设计一、指导思想与理论依据1．实现新课标对于知识与技能、情感态度与价值观的要求根据新课标的要求，在知识与技能方面应做到：初步了解物理学的发展历程，关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响。在情感态度与价值观方面要求学生：能领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。2、进一步做好信息技术与物理教学的整合课程改革纲要中明确提出：大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。同时，信息技术的应用有助于物理教学方式的多样化，使学生获得不同的认知方式，从而培养学生的学习能力，创新精神和实践能力。在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化。高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神二、教学背景分析1．学习内容分析本节课是在学习了圆周运动与万有引力定律之后的一节知识应用与扩展的课。通过利用万有引力定律计算天体质量，体会它在科学史上所产生的重大影响。本节教学要求学生体会万有引力定律经受实践的检验，取得了很大的成功；理解万有引力理论的巨大作用和价值，对它在科学史上所产生的重大影响是无论怎样估计也是不过分的。本节是“应用＋检验”性的内容，着重理清两个思路：F引=G；F引=F向。这也是本章的重点之处。万有引力定律的应用让人类对世界有了更多的认识，随后也成为人类认识未知世界的有力武器，因此，在教学中应引导学生用万有引力定律对天体运动进行自主学习，采用启发式教学。通过本节的学习，重点要使学生体会科学定律对人类未知世界的作用，激起学生对科学探究的兴趣，培养热爱科学的情感。2．学生情况分析通过前面三节的学习，同学们对天体的运动已经有了一定的认识，对万有引力的概念也已经比较熟悉，积累了一定的经验。而本节知识就是在前面知识基础上的发散应用，所以只要在课堂上加以一定的引导和启发，结合必要的讨论和自学，同学们完全能够理理解并应用本节课的内容。另一方面，在讲解解题思路，进行受力分析时，会多次出现平面或立体的图形，要求学生有较强的空间想象能力。而大多数学生这方面的能力是比较欠缺的，对于天体的运动及其相对位置的变化难以在头脑中想象出正确的情形，这就给认识图形，画受力分析制造了不少的困难。为了解决认识立体及平面图像和学生空间想象能力不强的矛盾，本节课利用了教师自制的简易3D动画，让学生从不同的角度进行观察，帮助学生建立起天体在空间中运动的立体情景，并将立体动画逐步转变成平面图像，使学生更好的理解平面图像的观察角度，并将其和真实的运动情况联系起来。3．教学方式与教学手段说明及技术准备本节课是一节知识应用与扩展的课，即利用万有引力和圆周运动的相关知识求解天体的质量。我的教学设计不同于以往教师讲解学生练习的传统模式，而是充分发挥学生的主动性，尽量多设计一些扩展性的问题，用多提问的方式让每一个学生都参与其中，激发起学生的探索欲和求知欲，使学生在学习中获得满足感和成功感。同时，利用现代化教学手段，将现代化教学手段与传统的讲解相结合，做到既有学生讲解、教师讲解又有多媒体课件演示、视频录像等，充分运用多种教学手段使学生获得更直观的感受，便于理解和接受所学知识。由于用到的仪器设备较多，对教师的要求较高，需要教师前期做好充分的准备，包括自制3D动画、ppt、多媒体课件、视频录像等，还要事先调试好电子白板以达到最佳的效果。三、本课教学目标设计1．知识与技能①掌握解决问题的基本思路：天体做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。②会计算中心天体的质量③知道未知天体的发现过程2．过程与方法①知道观测人造卫星的运动，是测量地球质量的一种重要方法②体会“预见并发现未知行星”，是万有引力理论成就的生动例证3．情感态度价值观通过了解万有引力的理论成就，深刻体会科学定律对人类探索未知世界的作用，能激发学习物理的兴趣，增加自信心4．教学重点测量地球的质量，计算太阳的质量5．教学难点模型的建立和解决问题基本思路的确定四、教学过程与教学资源设计1．教学流程图1：总体教学设计教师活动教师活动学生活动提出问题：如何测量各种物体的质量思考并回答，充分发挥想象，发现天体质量无法用工具来测量，引起学习的兴趣引导学生发现计算天体质量问题的基本思路，提醒需要注意的问题并提出扩展问题引发学生的思考，使学生理解所学方法，达到熟练应用的程度建立基本思路，进行字母运算，导出天体质量的表达式。思考并回答问题，从中体会到万有引力的理论成就和科学的迷人之处认真听讲，体会科学的研究方法和万有引力理论在发现未知天体上所取得的巨大成就讲解“发现未知天体”的科学故事，和其中蕴含的科学研究方法回顾所学内容，梳理本节课的重点难点总结本节课所学内容，重点是解决问题的基本思路2．具体教学过程如下：一．复习、引入[提出问题]如何测定物体的质量？能想到哪些方法？[学生活动]思考并回答。（用PPT出示相关的图片）[过渡]如果我们想测定一个天体的质量，比如地球或太阳的质量，又有怎样的方法可以实现呢？[学生活动]思考提出自己的大胆设想。（用PPT出示相关的图片，展示一些无法实际操作的方法）[过渡]这节课我们就来学习利用万有引力定律测定天体的质量的方法。[板书]第4节万有引力理论的成就二．新课教学1．测量地球的质量[板书]1．测量地球的质量[提问]关于地球的一些信息和参数，同学们知道哪些？[教师活动]引导学生建立模型，利用万有引力公式可写出引力的表达式。[提问]用什么工具能直接把这个引力测出来呢？[学生回答]利用弹簧秤测出重力即万有引力。[教师总结]我们建立了模型，在不考虑地球自传的影响下，测地球质量的基本思路为万有引力等于重力。[学生活动]在笔记本上写出推导过程。[教师活动]巡视学生完成的情况，请一名学生说出自己的思路并将演算过程写在黑板上。[板书]得[过渡]在实际计算地球质量时，我们需要掌握三个数据，即地球表面的重力加速度、地球的半径和引力常量，那么这些数据又是如何得到的呢？[学生活动]思考并回答问题。[观看视频]地球周长的测量。[教师总结]卡文迪许曾将自己利用扭秤装置测定引力常量的实验称为“称量地球的重量”。想想看，通过在实验室中研究几个铅球间的作用力，就能够计算出地球的质量，这正是科学的迷人之处。[提问]利用这一方法能否测出月球或太阳的质量？[学生活动]回答问题，能测月球质量，但无法测太阳质量。[过渡]下面我们就来研究一下测太阳质量的方法。2．计算太阳的质量[板书]2．计算太阳的质量[3D动画]用3D动画模拟演示地球绕太阳的公转，演示从沿公转平面观察转变为从俯视的角度观察，帮助学生建立模型。[提问]我们把地球绕太阳的公转简化为匀速圆周运动，那么地球运动需要的向心力由什么力来提供呢？[学生回答]由太阳对地球的万有引力来提供。[过渡]我们是否能利用万有引力提供向心力这一思想，应用万有引力公式和圆周运动的公式，求出太阳的质量呢？[学生活动]思考并完成推导过程。[板书]=得[PPT演示]展示日地平均距离的测定。[提问]测太阳质量的这种方法能否测定地球的质量？需要哪些已知条件？[学生回答]需要知道月球绕地球转动的周期和月球的轨道半径。[思维扩展]我们又如何测定金星的质量呢?（金星没有天然的卫星）[学生回答]发射金星探测卫星。[教师总结]这种方法就是求解中心天体质量的方法。[过渡]通过前面的计算我们已经体会到万有引力定律在天文学上的应用。如果运用更高深的数学知识，进行更精密的计算，科学家们利用万有引力定律又取得了更多非凡的成就。这其中最为著名的就是海王星的发现，下面我们就来了解一下这部分内容。3．发现未知天体[板书]3．发现未知天体[学生活动]请一名同学简述海王星的发现。[教师活动]利用投影播放PPT并讲解海王星发现的有关知识。（重点放在讲解海王星发现的历史故事，从中感受到牛顿引力理论的应用价值，和人们探索未知世界的科学精神。）[教师总结]在海王星的发现过程中，体现了一整套科学的研究方法，即发现问题、大胆猜想、理论推导、实践检验。在海王星之前，太阳系的其他行星都是用肉眼观测或是借助望远镜观测直接发现的，海王星是第一颗先通过计算才被发现的行星，因此人们称其为“笔尖下发现的行星”。[过渡]下面我们通过一段动画再来展示一下海王星的发现过程。[播放视频]海王星的发现。三．总结[教师活动]引导学生总结本节测量天体质量的方法和解决问题时“建模”、“分析”、“推导”“运算”的思维过程。四．练习及作业1．阅读课本P41-432．课后题：五、学习效果评价设计1．学生对知识与技能掌握的情况（如何进行受力分析、如何运用万有引力定律及圆周运动公式进行计算、能否综合运用所学知识解决简化了的天体运动问题可通过课堂练习、课后作业、小测验等加以检验）2．学生在认知活动中的参与水平（学生在老师提出问题后能否积极思考，是否愿意主动参与回答问题，是否敢于提出自己的猜想，能否独立的完成对问题的分析与求解）3．学生的观察能力、语言表达能力（学生观察的是否仔细，语言描述的是否完整、科学）4．教师在教学设计、组织教学等方面的自我评价与反思（教师在课后及时进行反思与交流）六、本次教学设计与以往或其他教学设计相比的特点以往进行万有引力的理论成就一节的教学时，采取最多的方式就是教师讲解解题思路，学生进行相关题目的练习，即通过教师讲学生练的方式来完成教学目标。这种传统的教学方式仍然是以教师作为课堂教学的主体，而忽视了学生的探究未知领域的兴趣和能力，学生完全是套用老师交给的方法进行理论计算，这样从理论出发到理论结束，很难让学生产生学习的兴趣，更体会不到运用物理知识解决了实际问题之后的成就感。为了改进这一状况，在这节课的教学设计中，我更多强调的是让学生参与其中，利用他们对天体运动的好奇心和求知欲，充分发挥学生的学习主动性，真正让学生成为课堂的主体。为此我设计许多问题引导学生思考，鼓励学生自己的语言把自己的想法表述出来，这样既锻炼了回答问题学生的主动性和积极性，又让听课的同学感觉很新鲜吸引了他们的主引力。然后再由教师做必要的补充和扩展，提醒学生注意一些重要的问题，设置好问题的梯度，逐步加深难度引导学生思考，层层深入达到掌握和理解的程度。在利用多媒体教学手段方面，除了常规的PPT演示以外，针对学生空间想象能力弱的问题，我特别设计并制作了3D动画演示课件，利用3D动画可以轻松的突破这一问题，同时也培养了学生的空间感，为后面的学习打好基础。在“发现未知天体”这一部分，进行了相关科学史的讲解，体现了其中科学的研究方法，在深入浅出的讲解中完成了对学生情感态度价值观的培养。七、课后反思1．本节课比较好的落实了教学的三维目标。通过教师的讲解和引导，比较好的体现了创设问题情境的过程，使学生体会了在解决问题时建立物理模型的方法和科学探究的研究方法，适时的应用了一些物理学史，体现了新课标中对于学生情感态度价值观的要求。2．比较好的实现了多种教学资源的配合使用。学生在一堂课上除了听教师的讲解外，还要接受多种教学资源所传达的信息，利用到多种媒体和工具。这其中包括板书、笔记、课本、学案以及多媒体信息技术。如果处理不好这些教学资源的配合使用，就会使学生感到手忙脚乱目不暇接，也就难以将主要的精力集中到听讲与思考中去。为了解决这一问题，本节课舍弃了使用目的不够明确的学案，利用PPT展示图像，突出建立模型的过程；利用板书完成推导过程，体现基本思路；利用多媒体课件培养学生的空间想象能力，提高学习兴趣。这样充分利用每一种资源的特点，既配合了教师的讲解又引发了学生的思考。3．本节课展示了授课教师较为扎实的基本功。教师教学语言简练，表达流畅，过渡衔接自然，逻辑性较强。需要注意的是，在讲解中不一定全用物理语言，可以用一些自己的、通俗易懂的语言，但最后归纳总结结