(教学设计)第4章 第1节 天地力的综合：万有引力定律2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

(教学设计)第4章第1节天地力的综合：万有引力定律2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析本节课的主要教学内容为《高中物理必修第二册(鲁科版2019)》第4章第1节“天地力的综合：万有引力定律”。教学内容围绕万有引力定律展开，包括万有引力定律的发现历程、定律的表达式、适用范围及其在现实生活中的应用。这一节内容与学生已有知识的联系在于，学生已在之前的课程中学习了力的概念、牛顿运动定律等基础物理知识，对力的作用和物体运动有了初步理解。在此基础上，通过学习万有引力定律，能让学生进一步探索天体运动规律，加深对自然界力的认识，并为后续学习天体物理学打下坚实基础。核心素养目标分析本节课的核心素养目标旨在培养学生以下几方面的能力：《天地力的综合：万有引力定律》的学习过程中，学生将发展科学探究与物理思维的能力，通过探索万有引力定律的发现过程，理解科学方法的运用，提升科学推理和问题解决的能力。同时，强调学生对物理学概念的本质理解，深化对力的概念的认识，特别是在理解万有引力定律的表达式及其适用条件时，强化学生的模型建构与数学运用能力。此外，通过联系实际生活中的实例，激发学生的科学态度与责任意识，使其认识到科学知识对社会发展的重要性，并能够在实际情境中运用所学知识，培养其科学创新与实践能力。教学难点与重点1.教学重点

本节课的核心内容包括：

-万有引力定律的表达式及其物理意义。

-万有引力常数的概念及其在计算中的应用。

-万有引力定律适用的条件及其在自然界和日常生活中的实例。

-通过实例分析，理解万有引力与物体运动的关系。

在教学过程中，需重点强调以上内容，确保学生能够准确掌握万有引力定律的基础知识，并能够在实际问题中应用。

2.教学难点

本节课的难点内容主要包括：

-理解万有引力定律中引力与距离平方成反比的概念，特别是对距离平方关系的直观理解。

-掌握万有引力定律的数学表达式，并将其应用于具体计算中，如计算地球与月球之间的引力。

-识别万有引力定律适用范围，理解在极端条件下（如相对论效应显著时）该定律的局限性。

-将万有引力定律与牛顿运动定律结合，分析复杂的天体运动问题。

针对这些难点，教师应采用直观的教学工具和方法，如动画演示、数学建模、实例分析等，帮助学生形象化理解抽象概念，并通过逐步引导和练习，提高学生解决问题的能力。教学资源1.软硬件资源：

-投影仪或智能黑板

-物理实验器材：质量球、弹簧秤、测量尺等

-计算器

-物理教学软件（如模拟天体运动的软件）

2.课程平台：

-学校课程管理系统（如校园网、学习平台等）

3.信息化资源：

-电子教材

-动画演示万有引力定律和天体运动

-互动式教学PPT

-在线物理实验模拟

4.教学手段：

-小组讨论

-实物展示与操作

-课堂提问与回答

-课后在线自测与反馈

-案例分析与研究

-互动式教学游戏或应用

-实验视频或现场演示教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对万有引力定律的兴趣，激发其探索宇宙和自然规律的欲望。

过程：

开场提问：“你们知道什么是万有引力定律吗？它与我们生活的地球及其他天体有什么关系？”

展示一些关于宇宙、地球与其他天体相互作用的图片或视频片段，让学生初步感受万有引力定律的奥秘和作用。

简短介绍万有引力定律的发现历程和重要性，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，包括其数学表达式和物理意义。

详细介绍万有引力定律的适用范围、万有引力常数等组成部分，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：

选择几个典型的案例进行分析，如宇航员在月球上的行走、卫星的轨道计算等。

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在实际生活中的应用。

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在未来太空探索中的应用和改进方向，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，如：万有引力定律在航天领域的应用、引力与行星运动的关系等。

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、学习以及未来科技发展中的价值和作用，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在实际生活中应用的短文或报告，以巩固学习效果。学生学习效果1.知识与技能：

-掌握万有引力定律的基本概念、数学表达式及其物理意义。

-理解万有引力定律适用的条件及其在自然界和日常生活中的实例。

-学会运用万有引力定律进行简单的计算，如计算天体之间的引力。

-能够分析万有引力定律在航天、天文等领域中的应用，提出创新性的想法和建议。

2.过程与方法：

-通过案例分析，培养观察、分析、解决问题的能力。

-通过小组讨论，提高合作交流、共同探究的能力。

-学会运用图表、示意图等工具，形象地理解抽象的物理概念。

-能够将所学知识应用于实际问题，形成解决实际问题的思维方式。

3.情感态度与价值观：

-增强对物理学科的兴趣，激发探索宇宙和自然规律的欲望。

-认识到万有引力定律在科技发展和人类进步中的重要作用，提高科学素养。

-培养勇于提问、敢于质疑、积极探索的学习态度。

-树立科学的世界观，认识到自然规律的可探索性和可预测性。

4.创新与实践：

-在小组讨论中，提出关于万有引力定律应用和改进的创新性想法。

-将所学知识运用到实际情境中，解决实际问题，展现创新思维。

-通过课后作业，巩固所学知识，培养撰写科学报告的能力。课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：关于万有引力定律发现历程的相关文章，如牛顿的苹果故事、牛顿与胡克的争论等。

-视频资源：宇宙探索纪录片，特别是关于宇航员在太空中的生活、卫星发射和轨道计算等内容。

-科普书籍：介绍天体物理学基础知识的书籍，如《宇宙简史》、《黑洞与时间弯曲》等。

-科普文章：关于万有引力在航天工程中的应用，如引力助推技术、行星探测等。

2.拓展要求：

-鼓励学生在课后自主选择以上拓展内容进行阅读或观看，增加对万有引力定律的理解和兴趣。

-学生需撰写拓展学习的读后感或观后感，总结自己的收获和感悟，以及与课堂学习的联系。

-教师将提供阅读材料、视频资源的推荐列表，并为学生解答在拓展学习中遇到的疑问。

-学生可以自愿参加课后讨论会，分享自己的拓展学习成果，促进同学间的交流与思考。

-教师将根据学生的拓展学习情况，给予必要的指导和评价，鼓励学生在拓展中深入思考和创新。教学评价与反馈1.课堂表现：

-观察学生在课堂上的参与程度，包括提问、回答问题、互动交流等方面的表现。

-关注学生对万有引力定律基本概念、数学表达式的理解和掌握情况。

-评价学生在观看视频、分析案例时的专注度和思考深度。

2.小组讨论成果展示：

-评估各小组在讨论过程中的合作程度、观点阐述的清晰度和创新性。

-对各小组提出的关于万有引力定律应用和改进的想法进行评价。

-检验学生能否将所学知识应用到实际问题中，并提出切实可行的解决方案。

3.随堂测试：

-设计与万有引力定律相关的测试题目，包括选择题、计算题和简答题等。

-通过测试，了解学生对课堂所学知识的掌握程度和运用能力。

-分析测试结果，针对学生的薄弱环节进行有针对性的辅导和指导。

4.课后作业：

-评价学生撰写的关于万有引力定律应用的短文或报告，关注其知识运用和表达能力。

-检查学生拓展学习成果，如读后感、观后感等，了解学生的自主学习和思考情况。

5.教师评价与反馈：

-针对学生在课堂、讨论、测试和作业中的表现，给予及时、具体的评价和反馈。

-指出学生的优点和不足，鼓励学生发挥优势，改进学习方法，提高学习效果。

-根据学生的评价结果，调整教学策略，以更好地满足学生的学习需求，提高教学质量。板书设计①定义：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两个物体的质量乘积成正比，与它们的距离平方成反比。

②公式：F=G*(m1*m2)/r^2，其中F为引力，G为万有引力常数，m1、m2为两个物体的质量，r为它们之间的距离。

③适用条件：适用于质点间的相互作用，当距离非常小或相对论效应显著时，定律不再适用。

2.万有引力定律的应用实例

①地月间的引力：计算地球与月球之间的引力，解释月球的运动规律。

②航天器的轨道计算：利用万有引力定律计算卫星、探测器等航天器的轨道，确保其稳定运行。

3.万有引力定律的意义与影响

①科学意义：万有引力定律揭示了自然界中物体相互作用的普遍规律，奠定了天体物理学的基础。

②实践意义：在航天、天文等领域有广泛应用，对人类科技进步和宇宙探索具有重要意义。

4.万有引力定律的发现历程

①牛顿的苹果故事：牛顿观察到苹果落地，启发他思考地球对物体的引力作用。

②胡克与牛顿的争论：胡克与牛顿关于万有引力定律的发现权的争论。

5.万有引力定