7-2万有引力定律 （教案）- 高中物理人教版（2019）必修第二册

课题万有引力定律学科物理授课人XX课型新授课课标分析通过史实，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。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。教材分析本节内容是本章的重点和核心,它既是对上一节“太阳与行星间的引力”的进一步推广和延伸，即：从天体运动推广到地面上物体的运动；又是下一节“万有引力理论的成就”的学习基础。因此，本节课的教学有着承上启下的地位和作用。通过本节课的教学，一方面可以使学生体会到物理学中每一个重大规律的发现都凝聚了科学家高超的智慧和艰辛的探索。另一方面有利于学生体会提出问题→猜想与假设→设计验证方案→收集观测数据→分析论证的科学探究方法在物理学研究中的作用和意义。从而进一步培养学生的科学思想方法，提升学生的分析推理能力及归纳总结能力。学情分析从知识建构的进程来看，学生在上一章节中已经基本掌握了做圆周运动物体所遵循的规律。而通过上节课的学习，学生经历了太阳与行星间引力的探究过程。根据学生的认知特点，通过进一步引导和互动探究，学生可以自主推导太阳与行星之间的引力表达式。同时学生本身已经了解到月地之间的引力与行星和太阳之间的引力相同，故而可以直接提出设问：“地球对月球的引力与地球对苹果的引力会不会就是同一种力呢？是否也遵循“平方反比”规律呢？”这些都为万有引力定律的发现确定了切入点教学目标【物理观念】了解万有引力定律的内涵，会用万有引力定律公式解决有关问题。【科学思维】认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界所起的重要作用。【科学探究】认识卡文迪什实验的重要性,了解将直接测量转化为间接测量这一科学研究中普遍采用的重要方法。【科学态度与责任】通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性。教学重点据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式教学难点“月—地检验”的思维方法及推导过程教学方法讲授法、构建模型法、逻辑推理法、分组讨论法、问题驱动法教学用具行星运动影像资料、自制面具教学过程程序教师活动学生活动设计意图情境导入展示生活中的圆周运动景象，教师设问1：你知道做圆周运动的物体受力情况是怎样的吗？并学生回答随后用PPT展示太阳系天体运动图像，教师设问2：各行星也绕太阳运动，是什么原因使得行星绕太阳运动呢回顾总结圆周运动物理所受向心力和速度的公式给出行星和太阳之间存在引力的猜想创设生活情境，激发学生兴趣。复习巩固圆周运动，提出问题，引起学生认知矛盾，引入新课新课讲授真理探索演绎推理【环节一】教师展示胡克生平，介绍胡克的观点，并指出由于“数学和理论工具的缺乏”猜想难以推进【环节二】展示牛顿生平，介绍牛顿的观点。教师引导学生分组合作推导行星与太阳间的引力公式【魂穿大师合作探究】教师为每一位同学发放肖像面具，教师利用问题串设问，环环相扣，逐步引导学生小组合作独立完成公式推导。问题1：将行星绕太阳的运动看作是匀速圆周运动,行星所受的引力是什么方向，表达式怎么写？（请牛顿给出公式）问题2：天文观测中难以测出行星的速度，可观测的参量是什么？他们之间的关系是什么？（请开普勒说明，请牛顿在此基础上改进）问题3：力的作用是相互的，猜测一下太阳所受到的引力与距离的关系是怎样的？最后师生一起总结：行星与太阳的引力为F=G问题4：如何验证以上的公式是正确的呢？实际测量中太阳周围的行星的质量不可知，那么开普勒测量出来的半径和周期我们求得什么呢？师总结：实际测量中的数值可以用来求得行星的加速度，考虑到不同行星皆绕太阳运动，各种天体之间如果满足a1学生跟随教师思考引导同学两人一组，一位魂穿牛顿时代扮演牛顿，一位魂穿开普勒时代扮演开普勒。在教师的引导下演绎公式的推导。F=mv=F=F∝渗透物理学史知识，在教师的引导下，学生之间合作探究，独自完成科学探究。在物理情景中主动参与知识的构建过程，体会科学探究方法的作用和意义教师总结，升华引力公式的实际利用价值，学以致用，提升学生的学习成就感，有利于培养学生的学习热情。二月地检验引力一致【大胆猜想】月球绕地球运动，地球上的苹果会落到地面上，他们之间的力相同吗？如何设计方案验证验证？【设问1】假设地球对月球的作用力与太阳对行星的作用力是同一种力，其向心加速度的表达式是怎样的【设问2】假设地球对地面上的苹果的力也是同一种力，其加速度的表达式是怎样的？请同学们阅读51页教材，同桌之间相互讨论，通过计算这些数据能否验证前面的假设？教师总结结论：以上的计算表明地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力、与太阳、行星间的引力遵从相同的规律。学生在引导下，继续巩固行星与太阳之间的引力工时的应用，进行计算，学以致用师生互动，进一步巩固行星之间的引力公式。让学生在轻松愉悦的氛围中体会物理的奥妙。三、万有引力定律【大胆假设】教师引导学生，思想可以再解放一点，可以从天体扩展到任意物体，归纳出万有引力定律的内容。“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m,和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比”提炼万有引力定律的适用条件和特点。在教师引导下总结得出万有引力定律公式通过问题串的环环相扣，逐步引导学生得出万有引力定律。四、引力常量的测定【微小放大法】【设问】教师引导学生关注万有引力公式中的引力常量G，指出卡文迪什通过实验测量出了一般物体之间的万有引力。板书设计1.2磁场对运动电荷的作用力洛伦兹力二、洛伦兹力的方向1.定义：运动电荷在磁场中受到的力左手定则2.洛伦兹力与安培力的关系注：洛伦兹力对运动电荷不做功宏观表现三、洛伦兹力的大小宏观表现安培力洛伦兹力