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（1）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（1）教案新人教版必修2主备人备课成员教学内容本节选自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（1），新人教版必修2。教学内容主要包括以下几部分：

1.万有引力定律的发现历程：介绍牛顿如何在前人研究的基础上，总结出万有引力定律。

2.万有引力定律的表述：阐述万有引力定律的数学表达式及其物理意义。

3.万有引力常量的测定：介绍卡文迪许如何通过实验方法测定万有引力常量。

4.万有引力定律的应用：分析物体在地球表面及空间中的万有引力现象，如地球卫星的轨道运动等。

5.万有引力与重力的关系：探讨万有引力与重力的区别与联系。

本节内容旨在让学生了解万有引力定律的发现过程，掌握其表述和物理意义，并能够运用该定律解决实际问题。同时，通过学习万有引力定律，培养学生的科学思维和实验探究能力。核心素养目标1.科学思维能力：通过学习万有引力定律的发现历程，培养学生逻辑推理、归纳总结的科学思维能力，使其能够运用科学方法探索自然规律。

2.实践探究能力：结合万有引力常量的测定实验，提高学生动手操作能力，培养实验探究精神，使其具备解决实际问题的能力。

3.空间想象与创新能力：运用万有引力定律分析航天器轨道运动等实例，激发学生空间想象力，培养创新思维和解决复杂问题的能力。

4.物理观念与应用能力：深入理解万有引力定律的物理意义，使学生能够将物理知识应用于实际问题，提高物理观念的认知水平。

5.科学态度与价值观：通过学习科学家们的成就，培养学生热爱科学、追求真理的态度，树立正确的价值观和世界观。学习者分析1.学生已经掌握了相关知识：学生在之前的学习中，已经了解了力的概念、牛顿运动定律以及圆周运动等基本知识，为学习万有引力定律奠定了基础。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中学生普遍对探索宇宙、航天等话题具有浓厚兴趣，这有助于激发他们对万有引力定律的学习热情。学生在数学和逻辑推理方面具备一定能力，能够理解并运用万有引力定律的数学表达式。此外，学生的学习风格多样，有的擅长理论学习，有的喜欢实践操作。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

-数学表达式的理解和应用：万有引力定律涉及到较复杂的数学表达式，部分学生可能在理解上存在困难，需要通过实例和练习来加强。

-空间想象能力的培养：分析航天器轨道运动等实例时，学生可能缺乏空间想象力，需要借助教具和模型来辅助教学。

-实验探究能力的提升：在万有引力常量测定实验中，学生可能对实验原理和操作步骤不够熟悉，需要加强实验前的培训和指导。

-物理知识在实际问题中的应用：将万有引力定律应用于实际问题，如航天器轨道设计等，学生可能难以找到切入点，需要教师引导和启发。

针对以上分析，教学过程中应注重因材施教，激发学生兴趣，加强实验操作训练，提高学生的物理素养和解决问题的能力。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准备1.教材：

-确保每位学生都提前准备好新人教版高中物理必修2教材，以便在课堂上随时翻阅。

-教师准备教案、PPT课件，内容包括万有引力定律的文字描述、数学表达式、相关示例题目等，以便学生能够跟随课堂进度。

2.辅助材料：

-准备牛顿、卡文迪许等科学家的图片和简介，帮助学生了解万有引力定律的发现历程。

-收集并整理地球、月球、卫星等天体的图片和视频资料，展示万有引力在宇宙中的应用。

-准备万有引力定律的动态图解，帮助学生直观理解万有引力与物体距离和质量的关系。

-搜集与万有引力定律相关的实际案例，如航天器发射、行星探测等，激发学生学习兴趣。

-设计并打印相关的习题和思考题，以便学生课堂练习和课后巩固。

3.实验器材：

-准备万有引力常量测定实验所需的器材，如小球、弹簧测力计、测量尺等，并确保器材的完整性和准确性。

-准备实验操作指南，明确实验步骤、注意事项，确保学生在实验过程中的安全。

-检查实验器材的可靠性，提前进行预实验，确保实验数据的准确性。

4.教室布置：

-将教室座位按照小组形式排列，便于学生进行讨论和协作学习。

-设置实验操作区，提前布置好实验器材，确保实验环境的安全和便利。

-在教室墙上或黑板上贴上与课程相关的图表、公式，便于学生随时参考。

-准备多媒体设备，如投影仪、电脑等，确保教学过程中能够顺利展示多媒体资源。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，如“牛顿是如何发现万有引力定律的？”和“万有引力定律是如何描述物体之间的相互吸引的？”，激发学生思考，为课堂学习万有引力定律内容做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确教学目标和重难点，如万有引力定律的数学表达式的理解和应用。

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，如小组讨论和实验探究，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：

提出问题：“为什么地球上的物体不会飞到太空中去？”引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入万有引力定律的学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的力的概念和牛顿运动定律，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的知识点，结合实例帮助学生理解。

突出万有引力定律的重点，强调数学表达式的物理意义，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“万有引力定律在实际中的应用”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：

设计万有引力常量测定实验，让学生在实践中体验知识的应用，提高实践能力。

在新课呈现结束后，对万有引力定律的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：

设计随堂练习题，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：

介绍万有引力定律在航天领域的应用，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，引导学生思考科学探索与人类文明进步的联系，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。教学资源拓展1.拓展资源：

-推荐阅读：《牛顿传》、《宇宙的奥秘》等科学家传记和相关科普书籍，了解科学家们探索万有引力定律的历程，激发学生对科学研究的兴趣。

-视频资料：推荐观看与万有引力定律相关的科普视频，如《宇宙的起源》、《探索宇宙》等，帮助学生更直观地理解宇宙中的万有引力现象。

-学术文章：鼓励学生阅读物理学术期刊中关于万有引力定律的研究文章，如《物理学报》等，了解万有引力定律在学术界的最新研究动态。

-实践活动：组织学生参观天文馆、科技馆等地，亲身体验万有引力现象，加深对万有引力定律的理解。

2.拓展建议：

-学生可以自发组成学习小组，针对万有引力定律在现实生活中的应用进行调研，如航天、地质勘探等领域的应用，以研究报告的形式进行分享。

-鼓励学生尝试运用数学软件（如MATLAB、Mathematica等）对万有引力定律进行数值模拟，探究物体在不同条件下的运动规律。

-学生可以结合地理、数学等学科知识，研究地球表面重力异常现象，分析其对地质结构、海洋洋流等的影响。

-开展科学小制作活动，如制作简易的天文望远镜，观察月球、行星等天体的运动，加深对万有引力定律的理解。

-鼓励学生关注国内外航天发射任务，了解万有引力定律在航天领域的实际应用，提高学生的科学素养。

在拓展学习过程中，教师要关注学生的学习进展，及时给予指导和反馈，帮助学生解决在拓展学习中遇到的问题。同时，鼓励学生将所学知识运用到实际问题中，培养学生的创新思维和实践能力。通过这些拓展资源和建议，使学生更全面地掌握万有引力定律，提高物理学科素养。典型例题讲解例题1：计算地球与月球之间的万有引力。

解：根据万有引力定律，地球与月球之间的万有引力为：

\[F=G\frac{Mm}{r^2}\]

其中，\(G\)为万有引力常量，\(M\)为地球质量，\(m\)为月球质量，\(r\)为地球与月球之间的距离。

例题2：计算地球表面物体的重力。

解：地球表面物体的重力为：

\[F=mg\]

其中，\(m\)为物体质量，\(g\)为地球表面重力加速度。

例题3：计算地球同步卫星的轨道半径。

解：地球同步卫星的轨道半径为：

\[r=\sqrt[3]{\frac{GMT^2}{4\pi^2}}\]

其中，\(G\)为万有引力常量，\(M\)为地球质量，\(T\)为地球自转周期。

例题4：计算两个质点在距离为\(r\)时的万有引力。

解：两个质点在距离为\(r\)时的万有引力为：

\[F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\]

其中，\(G\)为万有引力常量，\(m_1\)和\(m_2\)分别为两个质点的质量。

例题5：计算地球表面物体的重力加速度。

解：地球表面物体的重力加速度为：

\[g=G\frac{M}{R^2}\]

其中，\(G\)为万有引力常量，\(M\)为地球质量，\(R\)为地球半径。教学反思与总结在本次教学过程中，我采用了讲解、讨论、实验等多种教学方法，力求让学生从不同角度理解和掌握万有引力定律。通过课堂互动，我发现学生们对万有引力定律的兴趣较为浓厚，能够积极参与课堂讨论和实验操作。但在教学过程中，我也发现了一些值得反思的地方。

在教学方法上，我注意到部分学生对数学表达式和物理公式的理解存在困难。在今后的教学中，我应更加注重引导学生理解公式背后的物理意义，而不仅仅是公式本身。此外，可以适当增加一些生动有趣的例子，帮助学生更好地消化和吸收知识。

在课堂管理方面，我发现学生在小组讨论过程中，有时会出现讨论话题偏离主题的现象。为此，我将在今后的教学中加强对学生的引导，确保讨论始终围绕教学主题进行。

本节课的教学效果总体来说还不错，学生在知识、技能和情感态度方面都有所收获。学生们能够理解并掌握万有引力定律的基本概念和数学表达式，通过实验探究，提高了实践操作能力。同时，学生们对科学家们探索万有引力定律的过程表现出浓厚的兴趣，这有助于培养他们的科学素养。

然而，教学中仍存在一些不足。例如，部