高中物理-万有引力定律教学设计学情分析教材分析课后反思

第3节万有引力定律教学目标知识与技能1、了解“月——地检验”的理论推导过程。2、理解万有引力定律，会应用万有引力定律解决简单问题。3、理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验。过程与方法在万有引力定律建立过程学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证的方法。情感、态度与价值观通过万有引力定律发现过程的学习，让学生体会物理规律对人类认识世界的作用。教学重点难点重点：月——地检验的推导过程。难点：任何两个物体之间都存在万有引力。教学设计教学过程复习与回顾：太阳与行星之间的作用力有什么规律？关系式怎样？问题导引——分析与猜想：思考1：月球绕地球做圆周运动的向心力是由什么力提供？思考2：地球和月球间的引力与太阳和行星的引力是同一种力吗?是否遵从同一规律呢？即：思考3：苹果落地是因为受到什么力的作用？思考4：苹果受到地球的引力与太阳和行星的引力是同一种力吗?是否遵从同一规律呢？即：牛顿的思考：（1）地球表面的重力是否能延伸到月亮轨道？（2）将物体水平抛出，速度越大，抛射越远，当速度大到一定值，物体会落向哪里？牛顿的猜想：（1）苹果与月亮受到的引力可能是同一种力!（2）这种力大概和太阳与行星之间的力一样，可能都遵从与距离平方成反比的关系。一、猜想的验证：月--地检验在牛顿的时代，已经精确测定的物理量：1、地球表面的重力加速度g=9.8m/s22、月球与地球的距离为60倍地球半径，r=60R，r=3.8×108m3、月球绕地球的公转周期T为27.3天【提出问题】思考讨论：根据是当时可以测量的数据，如何证明月亮受力与距离满足“平方反比”的关系？验证方法设计：设地球质量为M，地面上物体苹果为m，月球的质量为m0，地球半径为R，月球公转半径为r，公转周期为T。（g=9.8m/s2，r=60R，r=3.8×108mT=27.3天）假设牛顿猜想成立，有:K=g/a=？又知：g=9.8m/s2a=代入数值直接求得K’=g/a=?比较K和K’的值，分析得出结论。g=9.8m/s2r=60Rr=3.8×108mT=27.3天牛顿猜想月——地检验苹果的重力加速度g=__________g=9.8m/s2月球的向心加速度a=__________a=≈2.7×10-3m/s2____________________g/aK=g/a=(r/R)2=3600K’=g/a=9.8/2.7×10-3≈3629深入分析知：两个g/a≈3600，进而得a/g≈1/602说明：由于r=60R,物体在月球轨道上受力约为地面附近的1/602，遵从与距离平方成反比关系。验证表明:地面物体所受地球的引力，月球所受地球的引力，以及太阳与行星间的引力，真的遵从相同的规律，即：二、万有引力定律1、内容：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和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。2、表达式:式中质量的单位用Kg，距离的单位用m，力的单位用N。G是比例系数，叫做引力常量。3、对万有引力定律的理解：（1）普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间。（2）相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，遵从牛顿第三运动定律。（3）适用条件：a、适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点。b、当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但公式中的r是指两球心间的距离。c、对于不能视为质点的物体，可以将物体无限分割成无数个质点。【问题探究】探究1：由万有引力定律公式可知，当两物体距离趋向于零时,两物体之间的引力趋于无穷大。这种观点对吗？探究2：离地面某一高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的1/9，则高度h是地球半径的_______倍。三、引力常量：阅读课本40页思考以下问题：谁测得的万有引力定律表达式中引力常量G值？有什么意义？（投影展示）卡文迪许测出G值的意义1、证明了万有引力的存在。2、使得万有引力定律有了实用价值。【问题探究】探究3：既然任何物体间都存在着引力，为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？（提示：设两人的质量均为50kg，相距0.5m，试计算二者间引力的大小。）自主检测：1.关于万有引力，下列说法中正确得是：()A.万有引力只有在天体之间才体现出来B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略C.地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近2.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法可采用的是（）A.使两个物体质量各减小一半，距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变C.使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变D.距离和两物体质量都减小为原来的1/43.地球的半径为R，地球表面处物体所受的重力为mg，近似等于物体所受的万有引力，关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（）A.离地面高度R处为4mgB.离地面高度R处为C.离地面高度2R处为D.离地面高度处为4mg本节总结：1、月-地检验；万有引力定律：⑴内容：⑵表达式:2、对万有引力定律的理解,会应用万有引力定律解决问题。（1）普遍性（2）相互性（3）适用条件3、感受了物理规律探究中猜想与验证的魅力。作业：1、课本P411、2、3题2、课后巩固学案教学反思：学情分析从知识结构来看，在学习万有引力定律前，学生已经对力、重力、向心力、太阳对行星的引力、加速度、重力加速度（即自由落体运动的加速度）、向心加速度等概念有了较好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律，能熟练运动牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。从知识建构的历史进程来看，在上一节中学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，从中向学生渗透了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等方法思想，依照学生的认知心理特点，同时根据上节课“说一说”中的问题，很容易在他们脑中形成这样一个问题：太阳与行星间引力规律是否适用于我们与地球间的相互作用？从而为我们进一步演绎万有引力定律“发现之旅”，确定了转接点，也引入本节新课内容。然高一学生其思维方式容易停滞在知识接受层面，而忽视概念间、规律间的相互联系，且很多学生不能建立明确的动态的物理图像或物理情景，进而无法通过同化和顺应，完成知识的建构过程。因此，在教学过程中要注重从学生实际入手，依据学生认知规律，注重创设物理情景，创造和谐、民主、自由课堂气氛，进行探究教学。效果分析通过黑板或多媒体展示本节课知识，在教师引导下，在学生讨论与互评中总结所学内容，从而帮助他们构建自己的知识框架，进而培养学生概括总结能力，以及交流、评估、协助的能力。教材分析万有引力定律的发现过程犹如一部壮丽的科学史诗，它歌颂了前辈科学家的科学精神，也展现了科学发展过程中科学家们富有创造性而又严谨的科学思维，是发展学生思维能力难得的好材料，本节课内容充分利用这些材料发展学生的科学思维能力。教科书在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程：

从上述物理学史进程中，可以看出《万有引力定律》这节内容是对上两节课教学内容的进一步推演，并与之构成本章的第一单元内容。同时，本节内容也是下节课教学内容的基础，是本章的教学重点，在高中物理中占有重要地位。评测练习1、关于半块砖与整块砖的重力加速度的关系，正确的说法是（

）

A．由于半块砖的质量是整块砖的一半，故半块砖的重力加速度是整块砖的2倍

B．由于半块砖的重力是整块砖的一半，故半块砖的重力加速度是整块砖的一半

C．同一地点的半块砖与整块砖的重力加速度相同，与其质量、重力无关

D．无法确定二者间的关系

2、关于万有引力常量G，以下说法正确的是（

）

A．在国际单位制中，G的单位是N?m2/kg

B．在国际单位制中，G的数值等于两个质量各1kg的物体，相距1时的相互吸引力

C．在不同星球上，G的数值不一样

D．在不同的单位制中，G的数值不一样

答案：BD

3、要使两物体间万有引力减小到原来的1/4，可采用的方法是(

)

A．使两物体的质量各减少一半，距离保持不变

B．使两物体间距离增至原来的2倍，质量不变

C．使其中一个物体质量减为原来的1/4，距离不变

D．使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4

答案：ABC课后反思本节课由于内容限制，对牛顿发现过程通过创设情景、启发学生思考，从而体会牛顿的伟大以及了解科学家分析问题，解决问题的方法和技巧。为能够吸引学生，引课时设计了一些学生习以为常的但又没有细致思考过的问题。教学过程中以物理学史为主线，让学生以科学家的角度分析、思考问题。力争抓住这节课的有利时机，渗透“没有绝对特殊的物体”这一引起物理学几次革命性突破的辩证唯物主义观点。培养学生的猜想、归纳、联想、直觉思维能力在本节课的教学中，应注意引导学生在太阳、行星之间作用力的基础之上，由猜想、经月－地检测、再次猜想，由直觉得出万有引力定律的过程，从而加深学生对万有引力定律的理解。同时要注意：①应该向学生明确指出，万有引力定律的适用条件是两个质点间的相互作用。但是我们还要指出两个质量分布均匀的球体间的万有引力，也可用公式计算，如计算地球表面上的物体所受重力就属于这类问题。②教材考虑到引力常量在物理学上的重要意义，应该让学生有所了解，特别是卡文迪许实验，不只测量出了引力常量的数值，同时也是万有引力定律的直接验证，而且卡文迪许扭秤对理解以后有关的内容也有帮助，教学中要让学生理解实验原理，体会实验设计的巧妙之处。

（二）不足之处1、解决问题时，老师代替学生板演，这样反应不出学生存在的问题。2、学生回答问题时，老师引导的有点过于及时了，这样有点限制学生的思维。3、对班上学习能力欠佳的学生关注的不够,学生的板演和提问最好以这部分学生为主。课标分析一、知识与技能1、了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。2、理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。3、知道万有引力定律公式的适用范围。4、理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。二、过程与方法1、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。2、培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题