2024-2025学年高中物理 第六章 万有引力与航天 1 行星运动（2）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1行星运动（2）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、教材分析本节课为人教版物理必修2第六章“万有引力与航天”的第一课时，内容为行星运动的规律。本节内容是在学生已经学习了运动和力的关系、牛顿三定律等基础知识的基础上进行拓展，通过研究行星的运动规律，引导学生运用物理知识解决实际问题。教材通过详细的文字描述和图表，展示了行星运动的三个定律，并通过实例让学生了解这些定律在航天领域的应用。在教学过程中，应注意引导学生通过观察和分析，发现行星运动的规律，并能够运用这些规律解释实际问题。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，主要包括科学思维、科学探究、科学态度与价值观三个方面的目标。

1.科学思维：通过学习行星运动的规律，培养学生运用观察、分析、推理等方法，从现象中发现问题、解决问题，提升学生的逻辑思维和科学推理能力。

2.科学探究：引导学生运用已学的物理知识，通过小组合作、讨论交流等方式，探究行星运动的规律，提高学生合作探究和解决问题的能力。

3.科学态度与价值观：通过学习行星运动的规律，使学生认识到物理知识在航天等领域的应用价值，激发学生对物理学科的兴趣和好奇心，培养学生的创新意识和社会责任感。三、学情分析本节课的对象是高一年级的学生，他们已经完成了初中阶段的物理学习，对运动和力的关系、牛顿三定律等基础知识有了一定的了解。在学习过程中，他们表现出不同的学习层次，知识、能力和素质方面也各有差异。

1.知识层次：大部分学生对已学的物理知识掌握较好，但也有部分学生对基础知识掌握不扎实，对一些概念和公式的理解不够深入。此外，学生对于天体物理和航天领域的知识了解较少，需要老师在教学中进行补充和引导。

2.能力层次：学生在物理学习中表现出不同的能力水平。部分学生具有较强的逻辑思维和分析问题的能力，能够独立思考和解决物理问题；但也有部分学生在面对复杂问题时，缺乏解决问题的策略和思路，需要老师的引导和帮助。

3.素质层次：学生的素质差异也较明显。大部分学生对物理学科有较高的兴趣和好奇心，愿意参与课堂讨论和实践活动；但也有部分学生对物理学科兴趣不高，缺乏学习动力。此外，学生在自主学习、合作交流、时间管理等方面的能力也有所不同。

4.行为习惯：学生在课堂学习中表现出不同的行为习惯。大部分学生能够遵守课堂纪律，认真听讲、做笔记；但也有部分学生课堂注意力不集中，容易分心，对课堂学习效果产生影响。

针对以上学情分析，教师在教学过程中应关注学生的个体差异，因材施教。对于基础知识掌握不扎实的学生，要加强巩固；对于能力层次较低的学生，要提供更多的思考和解决问题的机会，帮助他们建立自信；对于素质层次不同的学生，要激发他们的学习兴趣，提高他们的学习积极性；同时，教师还要关注学生的行为习惯，引导他们养成良好的学习习惯，提高课堂学习效果。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有本节课所需的教材或学习资料，包括人教版物理必修2第六章“万有引力与航天”的相关内容。

2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，如行星运动轨迹图、引力定律公式等，以帮助学生更好地理解和掌握知识。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性。例如，准备行星模型、引力作用演示器材等，让学生通过实际操作和观察，加深对行星运动规律的理解。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等。将学生分为若干小组，每组配备相应的讨论区和实验操作台，以便学生进行合作交流和实验探究。

5.网络资源：利用互联网资源，寻找相关的在线教学资源，如行星运动模拟软件、航天科技发展视频等，以丰富教学内容和提供更多的学习资源。

6.教学工具：准备投影仪、计算机、白板等教学工具，以便进行多媒体演示和板书教学内容，提高教学效果和学生的学习兴趣。

7.学习任务单：设计学习任务单，引导学生通过观察、分析、推理等方法，主动探究行星运动的规律，并在课堂上进行交流和分享。

8.反馈问卷：准备反馈问卷，用于收集学生对课堂学习的反馈意见，以便及时调整教学方法和策略，提高教学效果。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕行星运动的规律，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解行星运动的规律知识点。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解行星运动的规律课题，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过故事、案例或视频等方式，引出行星运动的规律，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解行星运动的规律，结合实例帮助学生理解。

-组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演、实验等活动，让学生在实践中掌握万有引力与航天知识。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论、角色扮演、实验等活动，体验万有引力与航天知识的应用。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解行星运动的规律知识点。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握万有引力与航天技能。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解行星运动的规律知识点，掌握万有引力与航天技能。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据行星运动的规律，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：提供与行星运动的规律相关的拓展资源（如书籍、网站、视频等），供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的行星运动的规律知识点和技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。六、教学资源拓展1.拓展资源

-科普文章：提供关于行星运动、万有引力与航天领域的科普文章，帮助学生深入了解相关知识。

-视频资源：推荐一些关于行星运动、航天科技发展的视频资源，通过视觉呈现，增加学生的学习兴趣。

-航天项目实践：介绍一些国内外航天项目的实践案例，让学生了解航天技术在实际中的应用。

-物理实验：推荐一些与行星运动、万有引力相关的物理实验，让学生动手实践，加深对知识的理解。

2.拓展建议

-学生可以利用课后时间，阅读提供的科普文章，加深对行星运动、万有引力与航天领域的理解。

-观看推荐的短视频，通过视觉呈现，增加学生的学习兴趣，帮助学生更好地理解知识。

-结合课堂所学，分析国内外航天项目的实践案例，了解航天技术在实际中的应用，提高学生的实践能力。

-动手进行推荐的物理实验，通过实践操作，加深对行星运动、万有引力知识的理解，培养学生的实验操作能力。七、典型例题讲解例题1：

题目：一个质量为m的物体，在万有引力作用下绕着一个固定点做圆周运动，求物体运动的周期T。

答案：

根据万有引力定律和牛顿运动定律，可以得出物体绕固定点做圆周运动的向心力由万有引力提供，即：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*\frac{v^2}{r}

其中，G为万有引力常数，M为固定点的质量，r为物体与固定点的距离，v为物体运动的线速度。

由上式可得：

v=\sqrt{\frac{GM}{r}}

物体运动的周期T由下式给出：

T=2\*\pi\*\sqrt{\frac{r^3}{GM}}

例题2：

题目：一个质量为m的物体，在万有引力作用下绕着一个固定点做圆周运动，求物体运动的轨道半径r。

答案：

根据万有引力定律和牛顿运动定律，物体绕固定点做圆周运动的向心力由万有引力提供，即：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*\frac{v^2}{r}

其中，G为万有引力常数，M为固定点的质量，r为物体与固定点的距离，v为物体运动的线速度。

由上式可得：

v=\sqrt{\frac{GM}{r}}

物体运动的轨道半径r可以通过下式计算：

r=\frac{GM}{4\*\pi^2\*\mu}

其中，\mu为物体与固定点的圆周运动角动量。

例题3：

题目：一个质量为m的物体，在万有引力作用下绕着一个固定点做圆周运动，求物体运动的线速度v。

答案：

根据万有引力定律和牛顿运动定律，物体绕固定点做圆周运动的向心力由万有引力提供，即：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*\frac{v^2}{r}

其中，G为万有引力常数，M为固定点的质量，r为物体与固定点的距离，v为物体运动的线速度。

由上式可得：

v=\sqrt{\frac{GM}{r}}

物体运动的线速度v可以通过下式计算：

v=\sqrt{GM\*\frac{2\*\pi}{T}}

其中，T为物体运动的周期。

例题4：

题目：一个质量为m的物体，在万有引力作用下绕着一个固定点做圆周运动，求物体运动的加速度a。

答案：

根据牛顿第二定律，物体绕固定点做圆周运动的加速度由向心力提供，即：

F=m\*a

其中，F为向心力，m为物体的质量，a为物体的加速度。

由万有引力定律可得：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}

将向心力表达式与万有引力定律结合，可得：

G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*a

解得：

a=\frac{GM}{r^2}

物体运动的加速度a可以通过下式计算：

a=\frac{GM}{r^2}

其中，G为万有引力常数，M为固定点的质量，r为物体与固定点的距离。

例题5：

题目：一个质量为m的物体，在万有引力作用下绕着一个固定点做圆周运动，求物体运动的角速度\omega。

答案：

根据万有引力定律和牛顿运动定律，物体绕固定点做圆周运动的向心力由万有引力提供，即：

F=G\*\frac{m\*M}{r^2}=m\*\frac{v^2}{r}

其中，G为万有引力常数，M为固定点的质量，r为物体与固定点的距离，v为物体运动的线速度。

由上式可得：

v=\sqrt{\frac{GM}{r}}

物体运动的角速度\omega可以通过下式计算：

\omega=\frac{v}{r}

其中，v为物体运动的线速度，r为物体与固定点的距离。八、板书设计①行星运动的三个定律：

-开普勒第一定律：行星沿椭圆轨道运动，太阳位于椭圆的一个焦点上。

-开普勒第二定律：行星在椭圆轨道上运动时，与太阳的距离变化速率是恒定的。

-开普勒第三定律：行星轨道周期的平方与其轨道半径的立方成正比。

②万有引力与航天应用：

-万有引力是物体之间相互吸引的力，与质量成正比，与距离的平方成反比。

-航天应用：利用万有引力定律，设计航天器轨道，实现卫星发射、太空探索等。

③行星运动的规律与实际应用：

-行星运动的规律：通过观察和分析行星运动，发现行星运动的三个定律。

-实际应用：运用行星运动的规律，解释天体现象，如行星运动轨迹、天体周期等。

④万有引力与航天知识拓展：

-拓展知识：了解航天科技发展，如火箭发射、空间站建设、太空探索等。

-拓展思考：探讨航天科技对人类社会的意义，如航天技术的发展对科技进步、经济增长、国际合作等方面的影响。

⑤行星运动规律的发现与科学探究：

-发现过程：通过观察行星运动，科学家们提出了行星运动的三个定律。

-科学探究：运用科学方法，如观察、实验、推理等，探索行星运动的规律，培养学生的科学探究能力。作业布置与反馈作业布置：

1.请学生根据行星运动的三个定律，解释天体现象，如行星运动轨迹、天体周期等。

2.要求学生运用万有引力与航天知识，设计一个简单的航天器轨道，并说明其原理。

3.引导学生通过观察行星运动，发现行星运动的规律，并尝试用科学方法进行验证。

4.鼓励学生探讨航天科技对人类社会的意义，如航天技术的发展对科技进步、经济增长、国际合作等方面的影