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（3）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（3）教案新人教版必修2主备人备课成员教学内容本节课的教学内容来自2024-2025学年高中物理第六章《万有引力与航天》第三节《万有引力定律（3）》。本节内容主要包括以下几个部分：

1.万有引力定律的数学表达式及意义；

2.引力常量的测定方法及物理意义；

3.利用万有引力定律解决实际问题，如天体运动、卫星轨道等。

教学重点为万有引力定律的数学表达式及意义，引力常量的测定方法及物理意义。教学难点为利用万有引力定律解决实际问题。核心素养目标本节课旨在培养学生的科学思维、科学探究和科学态度三个方面的核心素养。通过学习万有引力定律，使学生掌握科学的思维方法，能够运用数学表达式进行问题的分析和解决。在探究引力常量的过程中，提升学生实验设计和数据分析的能力。同时，通过对天体运动等实际问题的探讨，使学生能够将所学知识应用于实际，培养学生的实践能力。此外，培养学生对物理学科的热爱和好奇心，树立正确的科学态度。学情分析学生在进入高中物理《万有引力与航天》这一章节的学习之前，已经掌握了牛顿运动定律、圆周运动等基础知识，具备了一定的数学推理和物理模型构建能力。然而，对于万有引力定律的理解和应用，仍存在一定的困难。

1.知识层次分析

学生在初中阶段已经接触过重力、地球引力等概念，但对万有引力的深入理解尚不充分。他们对引力常量的概念、测定方法以及物理意义认知不足，因此在理解万有引力定律时会存在一定的障碍。

2.能力层次分析

学生在解决物理问题时，往往能够运用已学的运动学、力学知识进行分析，但对于涉及复杂数学运算和模型建构的问题，处理能力相对较弱。此外，他们在实验设计和数据分析方面的能力有待提高。

3.素质与行为习惯分析

大部分学生对物理学科具有好奇心，学习态度较为端正。然而，部分学生对物理学习缺乏自信，面对难题容易产生畏难情绪。此外，部分学生在课堂参与度不高，缺乏主动提问和思考的习惯。

4.影响因素分析

学生的知识层次、能力层次以及素质与行为习惯等因素，对《万有引力与航天》这一章节的学习产生了一定的影响。教师在教学过程中需关注学生的个体差异，针对不同层次的学生进行有针对性的教学，提高他们的学习效果。

针对学生的学情分析，教师在教学过程中应注重以下几点：

1.加强对万有引力定律的基本概念和数学表达式的讲解，帮助学生深入理解引力常量的概念、测定方法及物理意义。

2.通过实际例子和问题，引导学生运用万有引力定律进行分析和解决，提高他们的实践能力。

3.鼓励学生积极参与课堂讨论，培养他们主动提问和思考的习惯。

4.针对不同层次的学生，设计不同难度的教学内容和问题，激发他们的学习兴趣，提高他们的自信心。

5.在教学过程中，注重培养学生的科学思维、科学探究和科学态度三个方面的核心素养。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方法与策略1.教学方法选择

针对《万有引力与航天》这一章节的特点，结合学生的学情分析，本节课将采用讲授法、案例研究法和项目导向学习法等多种教学方法。

讲授法：用于讲解万有引力定律的基本概念、数学表达式和引力常量的测定方法等基础知识，帮助学生建立清晰的理论框架。

案例研究法：通过分析具体的航天案例，让学生运用万有引力定律解决实际问题，提高他们的实践能力。

项目导向学习法：以小组合作的形式，让学生设计一个简单的航天器轨道计算项目，培养他们的团队合作意识和问题解决能力。

2.教学活动设计

为了提高学生的参与度和互动性，本节课将设计以下教学活动：

角色扮演：让学生扮演航天科学家，进行万有引力定律的发现和应用的情景模拟，增强他们对知识的理解和记忆。

实验：安排一个简易的引力实验，让学生亲身体验引力的作用，加深他们对万有引力定律的认识。

游戏：设计一个航天器轨道计算的游戏，让学生在游戏中运用万有引力定律，提高他们的实践能力。

3.教学媒体和资源使用

为了提高教学效果，本节课将使用以下教学媒体和资源：

PPT：制作详细的PPT，展示万有引力定律的基本概念、数学表达式和引力常量的测定方法等知识要点。

视频：播放航天发射和轨道计算的相关视频，帮助学生直观地理解航天器的运动和万有引力定律的应用。

在线工具：使用在线计算工具，让学生进行航天器轨道的计算和实践，提高他们的问题解决能力。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《万有引力与航天》第六章第三节的学习内容，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的应用和实际问题解决做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确本节课的教学目标和重难点。

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：

提出问题或设置悬念，引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入本节课的学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的万有引力定律的基本概念，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，为本节课新课学习打下基础。

（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数学表达式及意义，结合实例帮助学生理解。

突出重点，强调难点，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：

设计实践活动或实验，让学生在实践中体验万有引力定律的应用，提高实践能力。

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，共同解决实际问题。

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，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：

结合万有引力定律的应用，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。

鼓励学生分享学习万有引力定律的心得和体会，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的应用，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：

根据本节课学习的万有引力定律的应用，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。知识点梳理本节课主要涉及以下知识点：

1.万有引力定律的数学表达式：F=G(m1*m2)/r^2，其中F表示两个物体之间的引力，G为万有引力常量，m1和m2分别为两个物体的质量，r为两个物体之间的距离。

2.引力常量G的测定方法：通过实验测量两个物体之间的引力，然后根据万有引力定律的数学表达式求解G的值。引力常量G的物理意义：它是一个常数，表示万有引力的强度。

3.利用万有引力定律解决实际问题：通过万有引力定律，我们可以计算出任意两个物体之间的引力，从而解决一些实际问题，如天体运动、卫星轨道等。

4.地球表面的重力加速度：g，地球表面的重力加速度约为9.8m/s^2。它是由地球质量和半径决定的，可以用来计算物体在地球表面的重力。

5.物体的重力：Fg，物体的重力是指物体受到的地球引力，其大小可以用公式Fg=mg计算，其中m为物体的质量，g为地球表面的重力加速度。

6.物体的质量：m，物体的质量是一个基本物理量，表示物体所含物质的多少。质量是物体惯性大小的唯一量度，与物体的形状、状态和位置无关。

7.物体的重量：W，物体的重量是指物体在某个引力场中受到的引力，其大小可以用公式W=mg计算，其中m为物体的质量，g为该引力场中的重力加速度。

8.天体运动：天体（如行星、卫星等）在太空中的运动遵循万有引力定律，通过万有引力定律，我们可以计算出天体之间的引力，从而预测天体的运动轨迹。

9.卫星轨道：卫星绕地球或其他天体运动时，其轨道遵循万有引力定律。通过万有引力定律，我们可以计算出卫星轨道的形状和大小，从而设计卫星发射和导航系统。

10.宇宙速度：为了使物体逃离地球引力，物体需要达到一定的速度，称为宇宙速度。宇宙速度的大小约为11.2km/s。课后作业1.计算两个物体之间的引力：已知物体的质量分别为m1=2kg和m2=3kg，两个物体之间的距离为r=10m，求这两个物体之间的引力。

答案：F=G(m1*m2)/r^2=6.67*10^-11*(2*3)/(10^2)=3.98*10^-10N

2.测定引力常量G：已知两个物体之间的引力为F=1.5N，物体的质量分别为m1=2kg和m2=3kg，两个物体之间的距离为r=0.5m，求引力常量G。

答案：G=F*r^2/(m1*m2)=1.5*(0.5)^2/(2*3)=0.2967N*m^2/kg^2

3.计算卫星的轨道半径：已知地球的引力常量G=6.67*10^-11N*m^2/kg^2，地球的质量M=5.97*10^24kg，卫星的质量m=1000kg，卫星绕地球的周期T=24h，求卫星的轨道半径。

答案：r=G*M/(4*π^2*T^2)=6.67*10^-11*5.97*10^24/(4*π^2*24^2*3600^2)=6371km

4.计算地球表面的重力加速度：已知地球的质量M=5.97*10^24kg，地球的半径R=6371km，求地球表面的重力加速度g。

答案：g=G*M/(R^2)=6.67*10^-11*5.97*10^24/(6371*10^3)^2=9.8m/s^2

5.计算物体的重力：已知物体的质量m=2kg，地球表面的重力加速度g=9.8m/s^2，求物体的重力Fg。

答案：Fg=mg=2*9.8=19.6N教学反思与改进首先，我发现学生在学习万有引力定律的应用时，对于实际问题的解决存在一定的困难。这可能是因为学生在实际问题的理解和分析上缺乏经验。因此，我计划在未来的教学中，增加更多实际问题的讨论和分析，帮助学生更好地理解和应用万有引力定律。

其次，我在课堂上的互动探究环节中发现，学生的参与度不高，部分学生不愿意主动提出问题和观点。这可能是因为学生在课堂上缺乏自信心，或者对物理学习缺乏兴趣。因此，我计划在未来的教学中，通过鼓励学生提问、表扬学生的积极表现等方式，提高学生的参与度和兴趣。

再次，我在课堂上使用了一些多媒体资源和实验，以帮助学生更好地理解和掌握万有引力定律。然而，我发现部分学生对于实验的操作和理解不够到位。因此，我计划在未来的教学中，加强对实验