2024-2025学年高中物理 第六章 万有引力与航天 3 万有引力定律教案 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天3万有引力定律教案新人教版必修2主备人备课成员课程基本信息1.课程名称：万有引力定律

2.教学年级和班级：高中二年级

3.授课时间：2024-2025学年第二学期

4.教学时数：45分钟

课程内容设计：

【导入】（5分钟）

1.通过回顾上一节课内容，引导学生思考天体运动中的规律。

2.提问：天体之间是如何相互作用的？这种作用力有哪些特点？

【新课导入】（10分钟）

1.介绍牛顿万有引力定律的发现背景。

2.讲解万有引力定律的基本概念和表达式。

3.解释万有引力常量的含义和数值。

【课堂讲解】（15分钟）

1.通过示例计算，让学生掌握万有引力定律的应用。

2.分析万有引力与距离、质量的关系，引导学生理解万有引力定律的物理意义。

3.讲解天体运动中，万有引力作为向心力的来源。

【案例分析】（5分钟）

1.分析地球与月球之间的万有引力作用。

2.引导学生思考：为什么地球上的物体不会飞离地球？

【课堂小结】（5分钟）

1.总结万有引力定律的基本内容和应用。

2.强调万有引力定律在天体运动研究中的重要性。

【课后作业】（5分钟）

1.根据课堂所学，完成课后练习题。

2.思考：如何利用万有引力定律解释其他天体运动现象？

【教学反思】

本节课通过讲解万有引力定律，使学生了解天体之间的相互作用规律，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。在今后的教学中，要注意引导学生关注万有引力定律在天体运动中的应用，提高学生的物理素养。核心素养目标1.知识与技能：通过学习万有引力定律，使学生掌握天体间相互作用的基本原理，能够运用万有引力定律解决实际问题，培养其运用物理知识分析自然现象的能力。

2.过程与方法：培养学生运用数学工具描述物理过程的能力，通过案例分析，学会将物理规律应用于天体运动的研究，提高学生的逻辑思维和问题解决能力。

3.情感态度与价值观：激发学生对宇宙探索的兴趣，培养学生尊重科学、勇于探究的精神，使其认识到自然界规律的普遍性和科学研究的重要性。

本章节的核心素养目标旨在帮助学生建立完整的物理知识体系，培养其科学思维和创新能力，为学生的全面发展奠定基础。教学难点与重点1.教学重点

（1）万有引力定律的基本概念和表达式：牛顿万有引力定律是本节课的核心内容，需要学生掌握其数学表达式F=G(m1m2/r^2)，理解万有引力常量G的物理意义和数值。

（举例：讲解地球与月球之间的万有引力，让学生通过具体计算，加深对万有引力定律的理解。）

（2）万有引力定律的应用：培养学生将万有引力定律应用于天体运动分析的能力，包括计算天体间的引力大小，解释天体运动规律等。

（举例：分析地球表面物体受到的万有引力与重力的关系，解释为什么地球表面物体不会飞离地球。）

（3）万有引力与距离、质量的关系：让学生理解万有引力随距离增加而减小，与质量成正比的规律，掌握万有引力定律的物理意义。

（举例：通过图表展示万有引力与距离和质量的关系，让学生直观地理解这一规律。）

2.教学难点

（1）万有引力常量G的理解：学生对万有引力常量G的物理意义和数值掌握较困难，需要通过实例解释和演示，帮助学生理解。

（举例：讲解万有引力常量G的测定过程，让学生了解其数值和单位，加深对G的认识。）

（2）万有引力与重力的区别与联系：学生容易混淆万有引力与重力的概念，需要明确两者的区别和联系。

（举例：解释地球表面物体受到的万有引力与重力的关系，说明重力是万有引力的一个分力，引导学生正确理解这两个概念。）

（3）万有引力定律在天体运动中的应用：学生运用万有引力定律分析天体运动时，可能遇到计算复杂、难以理解的问题，需要教师指导。

（举例：分析卫星绕地球运动的向心力来源，指导学生如何将万有引力定律应用于实际问题。）学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源1.硬件资源：

-投影仪或智能教室设备

-物理实验室设备（如天平、测量工具等）

-天文模型或软件（如地球仪、月球仪等）

-计算器

2.软件资源：

-多媒体教学软件（PPT、动画演示等）

-物理模拟软件（如星空观测、万有引力模拟等）

-教学视频资源（万有引力定律原理、天体运动等）

3.课程平台：

-学校内部学习管理系统（如校园网教学平台）

-在线教学资源库（学校或教育局提供）

4.信息化资源：

-电子教科书

-电子教案

-在线试题库

-教育APP（物理学习相关）

5.教学手段：

-讲授法

-案例分析法

-小组讨论法

-实践操作法

-互动提问法

-课后网络自主学习指导教学流程一、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：“你们是否想过为什么地球上的物体不会飞离地球，而是始终停留在地面上？”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。万有引力定律是描述天体之间相互吸引的力的规律，它是牛顿在1687年提出的。这个定律说明了任何两个物体都相互吸引，这个力与它们的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。

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万有引力作用。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表达式和万有引力常量G的意义。对于难点部分，我会通过地球和月球之间的引力计算，以及物体在地球表面受到的万有引力与重力的关系来帮助大家理解。

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相关的实际问题，如卫星发射、行星探测等。

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，比如使用弹簧测力计测量不同质量的物体之间的引力，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，比如如何利用万有引力定律来设计一个卫星轨道。

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通过投影仪展示，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。通过实践活动和小组讨论，我们也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。拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《宇宙的奥秘：万有引力与天体运动》

-《从地心说到日心说：科学革命与天文学的发展》

-《航天科技与万有引力定律的应用》

-《牛顿传：科学巨人的生平与成就》

-《天体物理学基础》

2.课后自主学习与探究：

-研究行星运动规律，如开普勒定律，并探讨与万有引力定律的关系。

-调查人类航天史上的重要事件，分析万有引力定律在航天技术中的应用。

-探索万有引力定律在现代天文学和宇宙学中的重要性，如黑洞、暗物质等研究。

-设计实验或模拟，验证万有引力定律在不同条件下的适用性，如不同质量的物体、不同距离下的引力变化。

-研究历史上对万有引力定律的修正和补充，如爱因斯坦的广义相对论。

-分析万有引力与电磁力的关系，探讨它们在天体运动中的作用和区别。

-阅读有关天体物理学家如牛顿、卡文迪许、哈勃等人的传记，了解他们的科研经历和贡献。

-考察地球上的万有引力现象，如潮汐、地球自转等，并分析其成因和影响。

-探究未来航天技术的发展趋势，如深空探测、太空旅行等，并讨论万有引力定律在这些技术发展中的作用。内容逻辑关系①重点知识点：

1.万有引力定律的基本概念与数学表达式：F=G(m1m2/r^2)

2.万有引力常量G的物理意义及其数值

3.万有引力与距离、质量的关系

4.万有引力在天体运动中的应用

5.万有引力与重力之间的关系

②关键词：

1.万有引力定律

2.引力常量G

3.距离、质量

4.天体运动

5.重力

③板书设计：

```

一、万有引力定律

1.定义与表达式

F=G(m1m2/r^2)

2.引力常量G

-物理意义

-数值

二、万有引力与距离、质量的关系

1.引力与距离的关系

-与距离平方成反比

2.引力与质量的关系

-与质量成正比

三、万有引力在天体运动中的应用

1.行星运动

2.卫星发射与轨道

四、万有引力与重力

1.重力是万有引力的一个分力

2.地球表面物体的重力

```

板书设计应突出重点，通过清晰的层次和逻辑关系，帮助学生构建知识框架，便于学生理解和记忆万有引力定律的相关知识点。重点题型整理1.计算题型：计算两个物体之间的万有引力

答案示例：

给定两个物体的质量分别为m1=5.97×10^24kg（地球质量）和m2=7.34×10^22kg（月球质量），地球与月球之间的平均距离为r=3.84×10^8m，计算它们之间的万有引力。

F=G(m1m2/r^2)

F=(6.67430×10^-11N·m^2/kg^2)(5.97×10^24kg)(7.34×10^22kg)/(3.84×10^8m)^2

F≈1.98×10^20N

2.分析题型：解释为什么地球表面物体不会飞离地球

答案示例：

地球表面物体受到的万有引力与地球的质量和物体与地心的距离有关。这个力提供了足够的向心力，使物体朝向地心加速。同时，地球表面物体还受到一个与万有引力大小相等但方向相反的力，即重力。重力是万有引力的一个分力，它使物体保持在地球表面，不会飞离地球。

3.应用题型：计算卫星发射所需的初速度

答案示例：

要使卫星进入预定轨道，它必须达到一定的速度，即第一宇宙速度。假设卫星质量为m，地球质量为M，地球半径为R，卫星轨道半径为r（r>R），计算卫星发射所需的初速度v。

v=√(GM/r)

其中，G是万有引力常量，M是地球质量，r是卫星轨道半径。

v=√((6.67430×10^-11N·m^2/kg^2)(5.97×10^24kg)/(r))

4.比较题型：比较地球表面物体受到的万有引力与重力的关系

答案示例：

地球表面物体受到的万有引力与重力之间的关系可以通过以下公式表示：

F_gravity=F_gravitation×(R_earth/r)^2

其中，F_gravity是重力，F_gravitation是万有引力，R_earth是地球半径，r是物体与地心的距离。

当物体在地球表面时，r≈R_earth，因此F_