2024-2025学年高中物理 第6章 4 万有引力理论的成就教案 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第6章4万有引力理论的成就教案新人教版必修2课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、课程基本信息1.课程名称：高中物理第6章4万有引力理论的成就

2.教学年级和班级：高中一年级一班

3.授课时间：2024年10月10日

4.教学时数：45分钟

二、教学目标

1.了解万有引力定律的发现过程和主要成就。

2.掌握万有引力常量的测定方法和意义。

3.能够运用万有引力定律分析实际问题。

三、教学内容

1.万有引力定律的发现过程：牛顿发现万有引力定律的过程和方法。

2.万有引力常量的测定：卡文迪许的扭秤实验和万有引力常量的测定方法。

3.万有引力定律的应用：分析地球卫星的运动、行星运动等实际问题。

四、教学方法

1.采用问题驱动的教学方法，引导学生通过解决问题来掌握知识点。

2.利用多媒体展示实验过程和结果，增强学生的直观感受。

3.开展小组讨论，促进学生之间的交流和合作。

五、教学步骤

1.导入：通过提问方式引导学生回顾前面的物理知识，为新课的学习做好铺垫。

2.讲解：详细讲解万有引力定律的发现过程，让学生了解科学家们的研究方法和思维方式。

3.实验：介绍卡文迪许的扭秤实验，展示万有引力常量的测定过程，让学生理解实验原理和方法。

4.应用：分析实际问题，让学生学会运用万有引力定律解决实际问题。

5.总结：对本节课的主要内容进行总结，强调重点和难点。

6.作业：布置相关的练习题，巩固所学知识。

六、教学评价

1.课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况，了解学生的学习积极性。

2.作业完成情况：检查学生作业的完成质量，评估学生对知识的掌握程度。

3.小组讨论：评价学生在小组讨论中的表现，考查学生的合作能力和交流技巧。二、核心素养目标1.科学思维：使学生能够运用科学的方法和思维方式，理解万有引力定律的发现过程，掌握科学研究的基本步骤和思维方法。

2.科学探究：通过介绍卡文迪许的扭秤实验，培养学生观察实验现象、分析实验结果的能力，让学生学会运用实验方法验证科学理论。

3.科学交流：在小组讨论环节，培养学生能够与他人合作、分享观点，培养学生的交流能力和团队协作精神。

4.科学应用：培养学生能够将所学知识应用于解决实际问题，通过分析地球卫星的运动、行星运动等实际问题，让学生运用万有引力定律进行问题分析和解决。三、教学难点与重点1.教学重点：

（1）万有引力定律的表述：教师需要讲解万有引力定律的基本表述，让学生理解万有引力定律的数学形式和物理意义，以及万有引力常量的含义。

举例：地球对地面上物体的万有引力F=G(Mm/r^2)，其中G为万有引力常量，M为地球的质量，m为物体的质量，r为地球半径。

（2）万有引力常量的测定方法：教师需要讲解卡文迪许的扭秤实验原理和方法，让学生理解实验的操作过程和实验结果的意义。

举例：卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常量G的值，实验过程中通过测量扭转角度和绳长变化，计算出G的数值。

（3）万有引力定律的应用：教师需要讲解如何运用万有引力定律分析实际问题，如地球卫星的运动、行星运动等。

举例：地球卫星绕地球运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供，根据向心力公式和万有引力定律，可以计算出卫星的轨道半径、周期等参数。

2.教学难点：

（1）万有引力定律的推导过程：学生难以理解万有引力定律的推导过程，特别是涉及到牛顿的三大定律和向心力的概念。

教学策略：教师可以通过图示、动画等方式直观展示物体在万有引力作用下的运动轨迹，帮助学生理解万有引力定律的推导过程。

（2）卡文迪许扭秤实验的操作原理：学生难以理解卡文迪许扭秤实验的操作原理和实验结果的物理意义。

教学策略：教师可以通过实际操作演示实验过程，让学生亲身体验实验操作，同时结合数学计算方法解释实验结果的物理意义。

（3）实际问题分析：学生难以将所学知识应用于解决实际问题，如地球卫星的运动、行星运动等。

教学策略：教师可以通过案例分析、小组讨论等方式，引导学生运用万有引力定律分析实际问题，培养学生的实际应用能力。四、教学方法与策略1.教学方法：

(1)讲授法：教师通过口头讲解，向学生传授万有引力定律的发现过程、表述形式和应用方法。

(2)实验法：学生通过观察和参与卡文迪许扭秤实验，直观地理解万有引力常量的测定过程。

(3)案例分析法：教师提供地球卫星运动等实际案例，学生运用万有引力定律进行问题分析和解决。

(4)小组讨论法：学生分组讨论，分享观点，培养团队合作能力和交流技巧。

2.教学活动设计：

(1)导入环节：教师通过提问方式引导学生回顾前面的物理知识，为新课的学习做好铺垫。

(2)讲授环节：教师详细讲解万有引力定律的发现过程，让学生了解科学家们的研究方法和思维方式。

(3)实验环节：学生观察卡文迪许的扭秤实验，了解实验原理和方法，并进行实验操作。

(4)应用环节：学生分组讨论实际问题，运用万有引力定律进行分析和解题。

(5)总结环节：教师对本节课的主要内容进行总结，强调重点和难点。

3.教学媒体和资源使用：

(1)PPT：教师使用PPT展示万有引力定律的表述形式、卡文迪许扭秤实验过程和实际问题分析。

(2)视频：教师播放卡文迪许扭秤实验的操作视频，让学生更直观地理解实验过程。

(3)在线工具：教师引导学生使用在线工具进行万有引力定律的应用分析和问题解决。

(4)实验器材：学校实验室提供卡文迪许扭秤实验所需的器材，让学生亲身体验实验操作。五、教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对万有引力定律的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道万有引力定律是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于万有引力定律的图片或视频片段，让学生初步感受物理学的美妙和万有引力定律的重要性。

简短介绍万有引力定律的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.万有引力定律基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解万有引力定律的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解万有引力定律的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍万有引力定律的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.万有引力定律案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解万有引力定律的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的万有引力定律案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解万有引力定律的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用万有引力定律解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论万有引力定律的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与万有引力定律相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对万有引力定律的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调万有引力定律的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括万有引力定律的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调万有引力定律在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用万有引力定律。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于万有引力定律的短文或报告，以巩固学习效果。六、拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《自然哲学的数学原理》：这是牛顿的经典著作，其中详细阐述了万有引力定律和经典力学体系。推荐学生阅读相关章节，以深入了解万有引力定律的哲学背景和数学原理。

-《宇宙的历史》：这本书介绍了宇宙的起源和演化，包括行星形成、恒星演化等内容。学生可以通过阅读相关章节，了解万有引力定律在宇宙演化中的重要作用。

-《物理学简史》：这本书回顾了物理学的发展历程，包括牛顿发现万有引力定律的历史背景和科学意义。学生可以通过阅读，了解万有引力定律在物理学发展中的地位和影响。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以利用学校图书馆或网络资源，查找更多关于万有引力定律的研究论文和科学文章，了解最新的科研进展和应用领域。

-学生可以尝试自己设计简单的物理实验，如测定日常物品之间的万有引力大小，或者模拟行星运动，验证万有引力定律的准确性。

-学生可以参与科学俱乐部或研究小组，与同学们一起讨论万有引力定律相关的课题，分享彼此的学习和研究成果。

-学生可以尝试撰写科学论文或报告，将自己的学习和研究成果进行表达和展示，提高自己的科学写作和表达能力。七、课堂小结，当堂检测1.课堂小结（5分钟）

-简要回顾本节课的主要内容，包括万有引力定律的基本概念、组成部分、案例分析等。

-强调万有引力定律在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用万有引力定律。

-提醒学生注意万有引力定律的应用条件和局限性，避免在实际问题中产生误解或错误。

2.当堂检测（10分钟）

-设计一些与本节课内容相关的习题，包括选择题、填空题、计算题等，检测学生对万有引力定律的理解和掌握程度。

-提供一些实际问题案例，让学生运用万有引力定律进行分析和解答，检查学生对知识的应用能力。

-鼓励学生相互讨论和解答问题，培养学生的合作能力和解决问题的能力。

3.作业布置（5分钟）

-布置一些与本节课内容相关的课后作业，包括撰写一篇关于万有引力定律的短文或报告，以巩固学习效果。

-鼓励学生进行自主学习和探究，查找更多关于万有引力定律的研究论文和科学文章，了解最新的科研进展和应用领域。

-提醒学生注意作业的完成质量和提交时间，确保作业能够及时完成并得到反馈。

4.教学反思（5分钟）

-教师根据课堂小结和当堂检测的结果，反思本节课的教学效果和学生的学习情况。

-分析学生的难点和问题，思考如何在接下来的教学中进行改进和调整。

-思考如何更好地激发学生的学习兴趣和探究欲望，提高学生的学习积极性和参与度。八、典型例题讲解-例题1：一个质量为m的物体在地球表面受到的重力是多少？

-例题2：一个质量为M的地球卫星绕地球做圆周运动，求其向心力是由什么提供的？

-例题3：已知地球半径为R，万有引力常量为G，求地球表面附近万有引力的大小。

-例题4：一个质量为m的物体在地球表面受到的万有引力是多少？

-例题5：已知地球半径为R，万有引力常量为G，求地球表面附近万有引力的大小。

2.详细补充和说明：

-例题1：解答：物体在地球表面受到的重力F=mg，其中g为重力加速度，g=G(M