2024-2025学年高中物理 第三章 万有引力定律 2 万有引力定律教案 教科版必修2

2024-2025学年高中物理第三章万有引力定律2万有引力定律教案教科版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容2024-2025学年高中物理第三章万有引力定律，教科版必修2，本节课将重点探讨以下内容：

1.万有引力定律的发现历程与牛顿的贡献；

2.万有引力定律的数学表达式及其物理意义；

3.引力常量G的测定及其意义；

4.利用万有引力定律分析天体间的引力作用；

5.万有引力与物体质量、距离的关系；

6.地球表面重力与万有引力的关系；

7.应用万有引力定律解决实际问题，如计算天体的质量、预测轨道变化等。核心素养目标1.掌握万有引力定律的原理，理解其科学探究过程，培养科学思维与探究精神；

2.能够运用数学工具解析万有引力定律，提高数学应用与物理模型的构建能力；

3.通过分析引力常量G的测定，培养学生的实验观察能力与数据解读能力；

4.培养运用万有引力定律解决实际问题的能力，提升科学素养与创新能力；

5.深入理解重力与万有引力的关系，增强对自然现象的物理本质认识，提高科学理解力。学习者分析1.学生已经掌握了相关知识：在进入本章节学习之前，学生已经了解了力的概念、牛顿运动定律以及圆周运动的基本原理。此外，他们也对科学探究过程和基本的数学工具（如代数和几何）有了一定的掌握。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中阶段的学生通常对探索宇宙和天体物理有较高的兴趣，他们对于通过数学模型来解释自然现象表现出一定的热情。学生的逻辑思维能力和抽象思维能力逐渐成熟，能够理解并运用较为复杂的物理定律。在学习风格上，学生可能更倾向于通过实验和实例来加深理解。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在理解万有引力定律时，学生可能会在以下几个方面遇到困难：（1）对万有引力定律中涉及的数学表达式和物理量的理解，如对引力常量G的理解；（2）将理论应用于复杂问题解决时，如何构建模型和选择合适的数学工具；（3）对天体运动中涉及的时间、空间尺度的认识，以及由此产生的相对论效应的初步理解；（4）将地球表面的重力概念与宇宙中的万有引力概念进行有效区分和联系。

在教学中，需要关注这些潜在的难点，并通过实例分析、数学推导和实验探究等方式，帮助学生克服这些困难，提高他们的物理学科素养。教学方法与手段1.教学方法：

(1)讲授法：通过生动的语言和清晰的逻辑，向学生讲解万有引力定律的发现过程、物理意义以及数学表达式的推导。结合历史背景，介绍牛顿等科学家的贡献，激发学生对科学探究的兴趣。

(2)讨论法：针对万有引力定律的应用和难点问题，组织学生进行小组讨论，鼓励学生提出问题、分享观点，通过集体智慧解决难题，培养学生的合作能力和批判性思维。

(3)实验法：设计引力实验，如测定引力常量G的实验，让学生亲自动手操作，观察实验现象，分析数据，从而加深对万有引力定律的理解。

2.教学手段：

(1)多媒体设备：利用投影仪、电脑等设备，展示宇宙星空、天体运动等图片和视频，帮助学生建立直观的物理图像，提高学习兴趣。

(2)教学软件：运用物理教学软件，如PhET、Geogebra等，模拟天体运动和引力作用，让学生在虚拟环境中探究物理规律，提高教学效果。

(3)网络资源：引导学生利用网络资源，如在线课程、科普文章等，拓展知识面，培养自主学习能力。

此外，结合以下具体措施，以提高教学效果和效率：

1.引入案例教学：通过分析具体的天体运动案例，如地球与月球的引力相互作用，让学生在实际情境中应用万有引力定律，提高问题解决能力。

2.制作教学动画：针对万有引力定律的关键概念和难点，制作生动形象的动画，帮助学生形象地理解抽象的物理规律。

3.创设互动式课堂：鼓励学生提问、发表见解，教师及时给予反馈，形成积极的师生互动，提高课堂氛围。

4.设计课后作业与拓展任务：布置与课堂内容相关的作业，巩固学生对万有引力定律的理解；同时，安排拓展任务，如研究天体运动的其他影响因素，激发学生的探究欲望。

5.定期进行教学评价：通过课堂提问、作业批改、实验报告等方式，了解学生的学习状况，及时调整教学策略，以提高教学效果。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《万有引力定律》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否注意过地球上的物体总是向下掉落？”（举例说明）这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索万有引力定律的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解万有引力定律的基本概念。万有引力定律描述了宇宙中任何两个物体之间都存在相互吸引的力，它是宇宙中最重要的力之一，决定了天体的运动和地球上的重力现象。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例，比如地球和月球之间的引力作用。这个案例展示了万有引力定律在实际中的应用，以及它如何帮助我们理解天体运动。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调万有引力定律的数学表达式和引力常量G的意义。对于难点部分，我会通过举例和图示来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与万有引力定律相关的实际问题，如计算地球和月球之间的引力大小。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作，比如测定引力常量G。这个操作将演示万有引力定律的基本原理。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“万有引力定律在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考，如“万有引力定律如何帮助我们理解航天器的轨道设计？”

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了万有引力定律的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对万有引力定律的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。知识点梳理1.万有引力定律的发现与发展

-万有引力定律的发现背景：古希腊时期对天体运动的观察与思考；

-牛顿的发现：苹果落地启示，万有引力定律的提出；

-万有引力定律的数学表达式：F=G*(m1*m2)/r^2；

-引力常量G的测定：卡文迪什实验。

2.万有引力定律的物理意义

-万有引力是宇宙中任何两个物体之间的相互吸引力；

-万有引力是一种距离作用力，不需要介质；

-万有引力与物体的质量成正比，与距离的平方成反比。

3.万有引力定律的应用

-天体运动：行星的椭圆轨道、卫星的轨道设计；

-地球表面重力：重力加速度g的测定，重力与质量的关系；

-宇宙探索：利用万有引力定律计算天体的质量、预测轨道变化。

4.数学工具与物理模型

-代数运算：求解万有引力定律中的数学表达式；

-几何分析：利用几何关系分析天体运动中的角度、速度等；

-微积分：在处理变力、曲线运动等问题时，运用微积分进行求解。

5.实验方法与操作技巧

-实验测定引力常量G：卡文迪什实验的原理与操作方法；

-实验观察天体运动：利用天文望远镜、轨道模拟软件等；

-实验验证万有引力定律：利用弹簧测力计、物体质量等测量工具。

6.难点解析

-引力常量G的理解：为何G值较小，万有引力作用力也较小；

-天体运动中的相对论效应：速度接近光速时，万有引力定律的修正；

-地球表面重力与万有引力的关系：地球自转、形状对重力的影响。

7.考点分析

-高考物理对万有引力定律的考查：选择题、填空题、计算题等；

-常见题型：计算天体质量、预测轨道变化、解释自然现象等；

-解题技巧：掌握基本公式、运用数学工具、注意单位的转换。内容逻辑关系①重点知识点阐述：

1.万有引力定律的数学表达式：F=G*(m1*m2)/r^2，强调引力与质量、距离的关系。

2.引力常量G的意义及其测定方法，理解G值对万有引力大小的影响。

3.天体运动中的万有引力应用，如行星轨道、卫星运动等。

②关键词句阐述：

1.“万有引力定律是宇宙中最重要的力之一，决定了天体的运动和地球上的重力现象。”

2.“引力常量G的测定，使得我们能够定量地计算天体间的引力作用。”

3.“通过万有引力定律，我们可以预测天体的运动轨迹，解释宇宙中的许多自然现象。”

③板书设计：

1.万有引力定律：

-数学表达式：F=G*(m1*m2)/r^2

-物理意义：宇宙中任何两个物体之间的相互吸引力

2.引力常量G：

-意义：决定万有引力大小

-测定方法：卡文迪什实验

3.应用实例：

-天体运动：行星轨道、卫星运动

-地球表面重力：重力加速度g、重力与质量的关系

4.数学工具与难点解析：

-数学工具：代数、几何、微积分

-难点解析：相对论效应、地球表面重力与万有引力的关系

板书设计应条理清楚、重点突出、简洁明了，以便于学生理解和记忆。通过以上内容逻辑关系的阐述，帮助学生构建完整的知识体系，提高对万有引力定律的理解和应用能力。教学评价与反馈1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答的积极性以及对万有引力定律理论知识的掌握程度。评价学生在课堂中的注意力集中情况，以及对讲授内容的理解和吸收情况。

-参与度：学生是否主动提问、参与讨论；

-理解力：学生能否正确回答与万有引力定律相关的问题；

-注意力：学生是否全程专注听讲，避免走神。

2.小组讨论成果展示：评估各小组在讨论过程中的合作情况、问题解决能力和成果展示的清晰度。

-合作性：小组成员是否有效沟通、协作；

-解决问题能力：小组是否能针对问题提出合理的解决方案；

-展示效果：成果展示是否条理清晰，表达是否准确。

3.随堂测试：设计相关的选择、填空、计算等题型，检测学生对万有引力定律知识点的掌握情况。

-知识点掌握：测试题是否涵盖了本节课的核心知识点；

-难度适中：测试题难度是否适中，能够真实反映学生的学习水平；

-反馈及时：对测试结果进行及时分析，为后续教学提供参考。

4.实验操作评价：观察学生在实验操作中的观察力、动手能力以及数据分析能力。

-观察力：学生是否能够准确观察到实验现象；

-动手能力：学生是否能正确操作实验设备，完成实验任务；

-数据分析：学生是否能够对实验数据进行合理的分析，得出结论。

5.教师评价与反馈：针对学生在课堂上的表现、小组讨论、测试和实验操作等方面进行综合评价，给予肯定和鼓励，指出存在的问题，提供改进建议。

-肯定鼓励：对学生的优点和进步给予肯定和鼓励；

-指出问题：针对学生的不足，明确指出问题所在；

-改进建议：为学生提供具体的改进措施和指导。课后作业2.分析地球自转对地球表面重力的影响。

3.设计一个实验，验证万有引力定律。

4.利用万有引力定律，预测一个卫星的轨道变化。

5.讨论万有引力定律在实际生活中的应用。

答案：

1.地球与月球之间的万有引力大小计算公式为F=G*(m1*m2)/r^2，其中m1和m2分别为地球和月球的质量，r为地球与月球之间的距离。根据已知数据，可以计算出两者之间的万有引力大小。

2.地球自转会产生向心加速度，对地球表面的重力产生影响。地球赤道上的重力加速度小于两极，因为