2024-2025学年高中物理 第三章 万有引力定律及其应用 第1节 万有引力定律教案 粤教版必修2

2024-2025学年高中物理第三章万有引力定律及其应用第1节万有引力定律教案粤教版必修2课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析《2024-2025学年高中物理第三章万有引力定律及其应用第1节万有引力定律教案粤教版必修2》的课程设计，以粤教版必修2教材为本，深入剖析万有引力定律的基本概念及其在实际问题中的应用。本节课着重引导学生理解万有引力定律的内涵，掌握万有引力常量的意义，学会运用万有引力定律解决简单的天体运动问题。通过实例分析，让学生体会万有引力定律在解释天体运动规律中的重要作用，并与日常生活实际相结合，提高学生的学科素养和实际应用能力。同时，课程内容与教材知识点紧密结合，符合高中物理教学大纲要求，注重培养学生的逻辑思维和创新能力。二、核心素养目标本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，特别是科学思维与科学探究能力。学生将通过学习万有引力定律，提升以下能力：

1.掌握万有引力定律的基本原理，理解物理量的守恒与变化，培养严谨的科学态度。

2.能够运用万有引力定律解决实际问题，锻炼模型建构与问题解决的能力。

3.通过对天体运动实例的分析，培养数据分析和科学推理的能力。

4.激发对宇宙探索的好奇心，增强科学探究的主动性与合作意识。

5.结合生活实际，提升对科学、技术、社会与环境相互关系的认识，培养社会责任感。三、学习者分析1.学生已经掌握了相关知识：在进入本节课之前，学生已经学习了牛顿运动定律、圆周运动等基本物理知识，对物体运动状态有了初步认识。此外，他们还掌握了向量运算、平面几何等数学工具，为理解万有引力定律提供了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中阶段的学生对探索宇宙、了解天体运动有较高的兴趣。他们具有较强的逻辑思维能力和抽象思维能力，能够通过数学表达式理解物理概念。在学习风格上，学生更倾向于通过实例、实验和探究活动来理解和掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在理解万有引力定律时，学生可能会对万有引力常量的概念和运用感到困惑，对天体运动问题中的复杂计算和实际应用存在困难。此外，如何将万有引力定律与牛顿运动定律相结合解决具体问题，对学生来说也是一个挑战。在探究活动中，学生可能需要更多引导来克服这些困难。四、教学资源1.硬件资源：多媒体教学设备、投影仪、天文望远镜、物理实验器材（如质量、距离测量工具）。

软件资源：教学课件、物理模拟软件、天文观测软件。

2.课程平台：校园网络教学平台、数字化教室。

3.信息化资源：电子课本、在线物理教育资源、教学视频、互动式学习软件。

4.教学手段：讲授、小组讨论、实验演示、学生分组实验、问题探究、案例分析、互动问答、课后作业。五、教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解万有引力定律的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。设计预习问题，激发学生思考，为课堂学习万有引力定律做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确教学目标和重难点。准备教学用具和多媒体资源，确保教学过程的顺利进行。设计课堂互动环节，提高学生学习万有引力定律的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的牛顿运动定律，帮助学生建立知识之间的联系。提出问题，检查学生对旧知的掌握情况，为学习新课打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解万有引力定律知识点，结合实例帮助学生理解。突出万有引力常量的意义，强调定律的应用，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕万有引力定律的应用问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

总结归纳：

在新课呈现结束后，对万有引力定律知识点进行梳理和总结。强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对万有引力定律知识的掌握情况。鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍与万有引力定律相关的拓展知识，如天体运动的其他规律。拓宽学生的知识视野，引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合万有引力定律内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。鼓励学生分享学习心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的万有引力定律内容，强调重点和难点。肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-天文观测报告：通过学校图书馆或在线资源，收集关于天体运动和万有引力定律应用的实际观测报告，如月球轨道的测定、行星运动的研究等。

-物理历史资料：了解牛顿及其他科学家在万有引力定律发现过程中的贡献，包括科学实验、理论研究等，强调科学探究的精神。

-互动学习软件：推荐学生使用校园网络教学平台上的物理学习软件，如模拟天体运动的软件，让学生通过互动体验加深对万有引力定律的理解。

-科普书籍和文章：推荐关于宇宙、天文学的科普书籍和文章，如《宇宙简史》、《黑洞与时间弯曲》等，增加学生的背景知识。

-实验视频和教程：提供关于万有引力定律实验的视频和教程，如如何利用简单的器材模拟天体运动，培养学生的实践能力。

2.拓展建议：

-鼓励学生参与天文俱乐部或科学社团，通过实地观测和小组讨论，将理论知识与实际观测相结合。

-建议学生制作关于万有引力定律的科学海报或展板，通过视觉表达方式，整理和展示学习成果。

-引导学生撰写科普文章或小论文，深入探讨万有引力定律在现代社会中的应用，如航天技术、卫星导航等。

-组织学生参与科学研讨会或讲座，邀请物理学家或航天专家分享最新的研究成果和技术进展。

-鼓励学生利用课外时间，通过图书馆、在线数据库等资源，自主学习与天体物理相关的先进技术和理论。

-提供课后辅导和讨论机会，帮助学生解决在拓展学习过程中遇到的困难和问题。七、重点题型整理1.计算题型：计算天体间的万有引力

例题1：地球质量约为M=5.97×10^24kg，月球质量约为m=7.35×10^22kg，地球和月球之间的平均距离为r=3.84×10^8m。求地球对月球的万有引力。

解答：

根据万有引力定律，F=G(Mm/r^2)，其中G为万有引力常量，取G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2。

代入已知数值，计算得：

F=(6.67×10^-11N·m^2/kg^2)×(5.97×10^24kg)×(7.35×10^22kg)/(3.84×10^8m)^2

F≈1.98×10^20N

答案：地球对月球的万有引力约为1.98×10^20N。

2.应用题型：分析天体运动

例题2：已知地球表面重力加速度g=9.8m/s^2，地球半径R=6.37×10^6m。求地球质量。

解答：

在地球表面，物体所受重力F=mg，根据万有引力定律，F=G(Mm/R^2)。

将两个公式联立，得：

mg=G(Mm/R^2)

M=gR^2/G

代入已知数值，计算得：

M=(9.8m/s^2)×(6.37×10^6m)^2/(6.67×10^-11N·m^2/kg^2)

M≈5.99×10^24kg

答案：地球质量约为5.99×10^24kg。

3.讨论题型：比较不同天体的万有引力

例题3：比较地球对月球的万有引力与地球对地面上物体的引力。

解答：

地球对月球的万有引力F1=G(M地m月/r地月^2)，地球对地面上物体的引力F2=G(M地m物/r地物^2)。

由于r地月远大于r地物，所以F1远小于F2。

答案：地球对地面上物体的引力大于地球对月球的万有引力。

4.分析题型：天体运动问题

例题4：假设地球表面有一物体质量为m，从地面上以初速度v垂直于地面抛出，求物体到达最高点时的速度。

解答：

物体在最高点所受的万有引力等于其抛出时的动能转化为势能，即：

G(M地m/R地^2)=1/2mv^2

解得物体到达最高点时的速度v'：

v'=√(2G(M地/R地^2))

代入已知数值，计算得：

v'=√(2×6.67×10^-11N·m^2/kg^2×5.97×10^24kg/(6.37×10^6m)^2)

v'≈7.91×10^3m/s

答案：物体到达最高点时的速度约为7.91×10^3m/s。

5.探究题型：万有引力与轨道速度

例题5：已知地球质量M=5.97×10^24kg，地球半径R=6.37×10^6m，求绕地球表面运行的卫星的轨道速度。

解答：

卫星绕地球表面运行时，所受的万有引力提供向心力，即：

G(Mm/R^2)=mv^2/R

解得卫星的轨道速度v：

v=√(GM/R)

代入已知数值，计算得：

v=√(6.67×10^-11N·m^2/kg^2×5.97×10^24kg/(6.37×10^6m))

v≈7.91×10^3m/s

答案：绕地球表面运行的卫星的轨道速度约为7.91×10^3m/s。八、板书设计①重点知识点：

-万有引力定律：F=G(Mm/r^2)

-万有引力常量：G

-天体运动：圆周运动、椭圆轨道

-重力加速度：g

-向心力：F_c=mv^2/r

②词、句：

-天体间的相互作用力

-万有引力与物体质量、距离的关系

-宇宙中的运动规律

-地球表面重力与万有引力的联系

-轨道速度与半径的关系

③艺术性与趣味性：

-使用彩色的粉笔突出重点公式和概念，如用红色表示万有引力定律，蓝色表示圆周运动等。

-设计图表和示意图，如展示地球和月球之间的万有引力作用，标注出不同天体的相对位置和运动轨迹。

-创意绘制天体运动的漫画或简图，增加趣味性，让学生直观感受天体运动规律。

-引入科学家牛顿的形象，通过插图或简笔画，呈现牛顿发现万有引力定律的历史场景，激发学生的学习兴趣。

-在板书周围添加与宇宙相关的趣味小知识或趣味问题，鼓励学生思考和探索。课堂-通过提问：在课堂教学中，老师可以通过提问的方式了解学生对万有引力定律的理解和应用能力。例如，提问学生如何计算两个天体之间的万有引力，或者如何解释天体运动中的圆周运动和椭圆轨道。

-观察：老师可以观察学生在课堂上的参与程度和表现，了解他们的学习兴趣和注意力。观察学生的互动、讨论和实验操作，以评估他们对万有引力定律的掌握程度。

-测试：通过小测验或考试来评估学生对万有引力定律知识的掌握情况。设计一些选择题、计算题和解释题，以检测学生的理解和应用能力。

2.作业评价：

-认真批改和点评：老师应该认真批改学生的作业，并及时给予反馈。对于正确的解答，老师可以给予肯定和鼓励，对于错误的解答，老师应该指出错误并提供正确的解答方法。

-及时反馈：老师应该及时向学生反馈作业情况，让学生了解自己的学习效果。对于作业完成得好的学生，老师可以给予表扬和奖励，对于作业完成得不好的学生，老师应该给予指导和帮助，鼓励他们继续努力。

-鼓励学生继续努力：通过作业评价，老师可以了解学生的学习情况，并及时给予指导和帮助。老师应该鼓励学生继续努力，提高他们的学习效果。反思改进措施（一）教学特色创新

1.利用多媒体资源丰富课堂：在万有引力定律的教学中，我尝试利用多媒体资源，如动画、图片和视频，来直观展示天体运动和万有引力定律的应用。这种方法能够吸引学生的注意力，帮助他们更好地理解抽象的物理概念。

2.引入实际观测数据：我引入了一些天文观测报告和实验数据，让学生接触到实际的科学研究，这有助于他们理解万有引力定律在现实世界中的应用。

（二）存在主要问题

1.学生参与度不足：在教学过程中，我发现有些学生参与