高中物理-《万有引力理论的成就》教学设计学情分析教材分析课后反思

《万有引力理论的成就》课标分析【教学目标】（一）知识与技能1．了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2．会用万有引力定律计算天体质量。3．理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。（二）过程与方法1．通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。2．了解天体中的知识。（三）情感、态度与价值观体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践。【教学重点】1．行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。2．会用已知条件求中心天体的质量。【教学难点】根据已有条件求中心天体的质量。教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。《万有引力理论的成就》教材分析本节课在教材编排上,呈现的是由点到面逐步展开的倒金字塔的形式，这符合学生的认知习惯。如果说前三节课是用追寻的眼光追寻先人的伟大成就，那么这一节课就是学生在先人的指引下进行创新应用的创新课，同时教材在开始和结尾阶段分别引用了马克·吐温和冯·劳厄对物理研究的精彩论述的话,不仅能够激励学生增强学科兴趣,更能激发学生去进一步探索宇宙的奥秘欲望!可以说这一节课既是知识传授又是能力、情感的培养课，体现新课程的理念和要求。本节教材简要介绍了万有引力理论在天文学上的重要应用，即“计算中心天体的质量”，“发现未知天体”。教材第一部分“科学真是迷人”主要讲在不考虑地球自转的情况下，认为地面上的物体所受重力和万有引力相等，进而得到只要知道了引力常量，即可计算出地球的质量。这种设计思路既给出了应用万有引力定律解决问题的一种思路，也展示了万有引力理论的魅力——“称量地球的质量”。教材随后以计算太阳质量为例，给出了运用万有引力理论计算天体质量的方法，最后从科学史的角度，简要介绍了亚当斯和勒维耶发现海王星的过程，这都显示了万有引力理论的巨大成就。因此，通过这一节课的学习，一方面要使学生知道运用万有引力理论解决问题的思路和方法，另一方面还要使学生能体会到科学定律对人类探索未知世界的作用，激发学生热爱科学、学习科学的兴趣，体会人类认识事物本质的曲折性，树立对科学事业的坚定的信念和不懈追求。《万有引力理论的成就》学情分析1、知识分析学生已经学习了圆周运动、开普勒三大定律和万有引力定律等有关知识。已经积累了一定的知识。理论上已经具备了学习这节课的能力。2、能力分析高一学生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论；从初中的形象思维到高中的抽象思维；从心理学的角度分析他们的一般能力已经具备，具有一定的观察力、记忆力、抽象概括力、想象力。但其创造能力还比较欠缺，对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力很弱；在学习过程中对知识点的把握还不是很准确，数学的推理能力较弱；但学生对感性材料的认知能力较强，接受新知识的能力也很强。《万有引力理论的成就》教学设计【教学目标】（一）知识与技能1．了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2．会用万有引力定律计算天体质量。3．理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。（二）过程与方法1．通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。2．了解天体中的知识。（三）情感、态度与价值观体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践。【教学重点】1．行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。2．会用已知条件求中心天体的质量。【教学难点】根据已有条件求中心天体的质量。教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。【教学工具】课件、计算机、投影仪等多媒体教学设备。【教学过程】一、引入新课教师活动：上节我们学习了万有引力定律的有关知识，现在请同学们回忆一下，万有引力定律的内容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的测定是谁完成的？学生活动：思考并回答上述问题：内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。公式中的G是引力常量，它在大小上等于质量为1kg的两个物体相距1m时所产生的引力大小，经测定其值为6．67×10—11N·m2/kg2。G的测定是由卡文迪许完成的。二、进行新课（一）“科学真实迷人”教师活动：引导学生阅读教材“科学真实迷人”部分的内容，思考问题［投影出示］：1．推导出地球质量的表达式，说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？2．设地面附近的重力加速度g=9．8m/s2，地球半径R=6．4×106m，引力常量G=6．67×10-11Nm2/kg2，试估算地球的质量。学生活动：阅读课文，推导出地球质量的表达式，在练习本上进行定量计算。（二）计算天体的质量引导学生阅读教材“天体质量的计算”部分的内容，同时考虑下列问题［投影出示］：1．应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么？2．求解天体质量的方程依据是什么？学生活动：学生阅读课文第一部分，从课文中找出相应的答案。1．求解天体质量的基本思路是：根据环绕天体的运动情况，求出其向心加速度，然后根据万有引力充当向心力，进而列方程求解．2．从前面的学习知道，天体之间存在着相互作用的万有引力，而行星（或卫星）都在绕恒星（或行星）做近似圆周的运动，而物体做圆周运动时合力充当向心力，故对于天体所做的圆周运动的动力学方程只能是万有引力充当向心力，这也是求解中心天体质量时列方程的根源所在。教师活动：引导学生深入探究请同学们结合课文知识以及前面所学匀速圆周运动的知识，加以讨论、综合，然后思考下列问题［投影出示］。学生代表发言。1．天体实际做何运动？而我们通常可认为做什么运动？2．描述匀速圆周运动的物理量有哪些？3．根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法？4．应用天体运动的动力学方程──万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式？各是什么？各有什么特点？5．应用此方法能否求出环绕天体的质量？学生活动：讨论，得出答案。学生代表发言。1．天体实际运动是沿椭圆轨道运动的，而我们通常情况下可以把它的运动近似处理为圆形轨道，即认为天体在做匀速圆周运动。2．在研究匀速圆周运动时，为了描述其运动特征，我们引进了线速度v，角速度ω，周期T三个物理量。3．根据环绕天体的运动状况。4．应用天体运动的动力学方程──万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度方程求解。5．从以上各式的推导过程可知，利用此法只能求出中心天体的质量，而不能求环绕天体的质量，因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边，已被约掉。师生互动：从上面的学习可知，在应用万有引力定律求解天体质量时，只能求解中心天体的质量，而不能求解环绕天体的质量。而在求解中心天体质量的三种表达式中，最常用的是已知周期求质量的方程。因为环绕天体运动的周期比较容易测量。分析：航天飞机绕星球飞行，万有引力提供向心力，所以：教师活动：投影学生求解过程，点评。（三）发现未知天体教师活动：请同学们阅读课文“发现未知天体”部分的内容，考虑以下问题［投影出示］：1．应用万有引力定律除可估算天体质量外，还可以在天文学上有何应用？2．应用万有引力定律发现了哪些行星？学生活动：阅读课文，从课文中找出相应的答案：1．应用万有引力定律还可以用来发现未知的天体。2．海王星、冥王星就是应用万有引力定律发现的。教师活动：投影海王星照片与它的地貌照片引导学生深入探究：人们是怎样应用万有引力定律来发现未知天体的？发表你的看法。学生活动：讨论并发表见解。人们在长期的观察中发现天王星的实际运动轨道与应用万有引力定律计算出的轨道总存在一定的偏差，所以怀疑在天王星周围还可能存在有行星，然后应用万有引力定律，结合对天王星的观测资料，便计算出了另一颗行星的轨道，进而在计算的位置观察新的行星。教师点评：万有引力定律的发现，为天文学的发展起到了积极的作用，用它可以来计算天体的质量，同时还可以来发现未知天体．三、课堂总结、点评应用万有引力定律有两条思路：1．地面附近物体与地球间的万有引力约等于物体的重力，即F引＝mg．主要用于计算涉及重力加速度的问题．2．把环绕天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动，即F引＝F向，用于计算天体(中心体)的质量，讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题．《万有引力理论的成就》评测练习1．已知引力常量G与下列哪些数据，可以计算出地球密度（）。A．地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离B．月球绕地球运行的周期及月球绕地球运转的轨道半径C．人造地球卫星在地面附近运行的周期D．若不考虑地球自转，已知地球半径和重力加速度2．若地球绕太阳公转周期及其公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比为（）。A．B．C．D．3．天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期。由此可推算出（）。A．行星的质量B．行星的半径C．恒星的质量D．恒星的半径4．由两颗恒星组成的双星系统，各恒星以一定的速率绕垂直于两星连线的轴转动，两星与轴的距离分别为r1和r2，转动的周期为T，那么（）。A．这两颗恒星的质量一定相等B．这两颗恒星的质量之和为C．这两颗恒星的质量之比为D．其中有一颗恒星的质量为5．（2010·北京高考理综，16）一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为（）。A．B．C．D．6．我国航天技术飞速发展，设想数年后宇航员登上了某星球表面。宇航员手持小球从高度为h处，沿水平方向以初速度v抛出，测得小球运动的水平距离为L。已知该行星的半径为R，万有引力常量为G。求：（1）行星表面的重力加速度；（2）行星的平均密度。7．（2011·北京房山高三期末，18）2008年9月25日，我国继“神舟”五号、六号载人飞船后又成功地发射了“神舟”七号载人飞船。如果把“神舟”七号载人飞船绕地球运行看做是同一轨道上的匀速圆周运动，宇航员测得自己绕地心做匀速圆周运动的周期为T、距地面的高度为H，且已知地球半径为R、地球表面重力加速度为g，万有引力恒量为G。你能计算出下面哪些物理量？能计算的量写出计算过程和结果，不能计算的量说明理由。（1）地球的质量；（2）飞船线速度的大小；（3）飞船所需的向心力。《万有引力理论的成就》效果分析对于万有引力理论的成就这节课，在课堂上，学生在问题的引领下自主学习课本内容，大约用例12分钟；学生上讲台完成三道例题大约用了7分钟，同时其他同学通过一一解答例题，讨论纠正等大约用了12分钟，再加上教师点评15分钟之内可以完成。另外在学生体会的基础上的方法归纳需要重点强调讲解，以引起学生的足够重视。但是，在此环节中，学生自主学习课本内容之前需先明确问题和时间要求。学生紧张地充实地完成学习任务。学生在解答例题过程中暴露出的问题大体有：（1）不列原始方程，而是直接把课本上推导出的结果写出来，然后代入数值求解，因此，在此要特别强调列出原始方程，变形推导后再代入数值求解。（2）数学计算错误，由此可知学生在大数字（或小数字）计算能力不够。所以在此因特别要求学生计算出最终结果，并点拨关于大数字（小数字）的计算方法。（3）学生在解答时，不画情景示意图，导致乱用字母而出错。在本章中字母混淆是学生常见的错误，而画出情景示意图并标出相应字母，是解决的最有效方法。《万有引力理论的成就》观评记录优点：引入新课简洁流畅，引入自然，展示课标要求，目标明确。教师上课有激情，学生参与积极，课堂气氛活跃，学生参与度高。学生的主体地位得以全面体现，学生自主学习积极，主动学习能力较强。整节课主线明确，内容充实，教师点评准确，过渡自然。学生能积极主动参与教学活动，主动学习，合作学习能力得到锻炼。整节课浑然一体，目标顺利完成，充实高效。不足：语言还需更加精练。减少课堂里面的随意性。《万有引力理论的成就》课后反思1、本节内容是本章的核心内容。本章的大部分问题都是围绕这两大思路设制的，因此本节知识技能的掌握是能否顺利学习本章的关键。2、本节课我是以学生自主学习为主体设计的。教师仅起问题的设置、课堂节奏的控制、点评、引导总结规律等作用。学生通过自主学习课本内容的基础上，解答讨论问题的过程，体会解决问题的方法，体会万有引力定律的成就和应用，从而很好的达成目标。3、课前要求学生自主学习课本内容，并明确本堂课的目的和要求。以便在课堂上能紧张地充实地完成学习任务。在课堂上，学生在问题的引领下自主学习课本内容，按照“称量地球的质量”“称量月球质