2024-2025学年高中物理 第三章 万有引力定律及其应用 第2节 万有引力定律的应用教案 粤教版必修2

2024-2025学年高中物理第三章万有引力定律及其应用第2节万有引力定律的应用教案粤教版必修2授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：高中物理第三章万有引力定律及其应用第2节——万有引力定律的应用

2.教学年级和班级：高中二年级一班

3.授课时间：2024年10月10日

4.教学时数：45分钟核心素养目标1.理解万有引力定律的应用，提升科学思维能力。

2.通过分析实际问题，提高学生解决复杂问题的能力。

3.培养学生的团队合作意识，学会与他人共同探讨问题。

4.培养学生对物理学科的兴趣和好奇心，激发学生继续探究的动力。

5.强化学生对物理学基本概念和原理的理解，为后续学习打下坚实基础。教学难点与重点1.教学重点：

（1）掌握万有引力定律的数学表达式及适用条件。

（2）理解万有引力定律在实际问题中的应用，如天体运动、地球上的物体运动等。

（3）掌握万有引力常量的值及其意义。

（4）了解万有引力定律的发现历程，培养学生的科学精神和探究能力。

2.教学难点：

（1）万有引力定律的数学表达式中的各物理量的含义及转换。

（2）如何将实际问题转化为万有引力定律的应用问题。

（3）万有引力常量的测定方法及意义。

（4）引导学生理解万有引力定律在现代科技领域的应用，如卫星导航、航天器发射等。

举例说明：

重点举例：地球上的物体受到的重力就是万有引力的一种表现。地球的质量约为5.97×10^24千克，地球半径约为6371千米。根据万有引力定律，两个物体之间的引力大小与它们的质量乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。因此，地球对地面上的物体的引力大小约为9.8米/秒^2。这个引力大小就是物体受到的重力。

难点举例：在讲解万有引力定律的应用时，可以举例说明卫星导航系统。卫星导航系统是利用万有引力定律实现的。地球对卫星的引力使得卫星沿着预定的轨道运行，同时卫星对地球的引力也使得地球受到一定的影响。通过精确计算卫星的运动轨迹，我们可以准确地确定地面上的位置。这种技术在军事、航空航天、交通运输等领域有着广泛的应用。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有粤教版必修2中第三章万有引力定律及其应用第2节的相关内容。

2.辅助材料：收集与万有引力定律应用相关的图片、图表、视频等多媒体资源，例如地球与月球之间的引力作用、卫星导航系统的工作原理等。

3.实验器材：准备以下实验器材：

a.弹簧测力计：用于测量物体之间的引力大小。

b.不同质量的物体：如苹果、书包等，用于实验中测量引力。

c.计时器：用于测量物体运动的时间。

d.尺子：用于测量物体的距离。

e.计算器：用于数据计算。

4.教室布置：根据教学需要，将教室布置为分组讨论区和实验操作区。在分组讨论区，安排若干个小组座位，以便学生进行小组讨论；在实验操作区，设置实验器材摆放台和实验操作空间，以便学生进行实验操作。

5.教学软件：确保教师和学生可以正常使用教学软件，如PPT、视频播放器等，以便进行多媒体教学。

6.白板和粉笔：用于教师在课堂上进行板书和重点内容强调。

7.投影仪：用于展示教材内容和辅助材料，方便全体学生观看。

8.网络连接：确保教室内的计算机可以正常连接互联网，以便查找和分享相关信息。教学实施过程教师活动：提前布置预习任务，要求学生阅读教材中第三章万有引力定律及其应用第2节的内容，了解万有引力定律的数学表达式及适用条件。

学生活动：学生自主阅读教材，理解万有引力定律的基本概念和应用。

教学方法：自主学习法

教学手段：教材、学习资料

作用和目的：帮助学生预习新课内容，为课堂学习做好铺垫。

2.课中强化技能：

教师活动：

（1）讲解万有引力定律的数学表达式及适用条件，举例说明其在实际问题中的应用。

（2）引导学生分析实际问题，将其转化为万有引力定律的应用问题。

（3）讲解万有引力常量的测定方法及意义。

学生活动：

（1）认真听讲，记录重点内容。

（2）参与课堂讨论，提出疑问。

（3）进行小组合作，共同解决实际问题。

教学方法：讲授法、合作学习法

教学手段：教材、多媒体资源、实验器材

作用和目的：通过课堂讲解和实验，让学生深入了解万有引力定律的应用，提高解决实际问题的能力。

举例：教师提出一个实际问题：一个质量为2千克的物体在地球表面受到的重力大小是多少？引导学生运用万有引力定律进行计算。

3.课后拓展应用：

教师活动：布置课后作业，要求学生运用万有引力定律解决实际问题，如卫星导航、航天器发射等。

学生活动：学生独立完成课后作业，运用所学知识解决实际问题。

教学方法：自主学习法

教学手段：教材、学习资料

作用和目的：巩固课堂所学知识，提高学生运用万有引力定律解决实际问题的能力。

举例：课后作业中提供一个实际问题：一颗质量为500千克的卫星发射升空，求卫星离开地球表面后的轨道半径。学生需要运用万有引力定律进行计算，得出卫星的轨道半径。拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

（1）《自然杂志》：万有引力定律的发现历程及其在现代科学中的应用。

（2）《天文爱好者》：万有引力定律在天文学中的重要应用，如行星运动、黑洞等。

（3）《物理学进展》：万有引力常量的测定方法及其在科学研究中的意义。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

（1）研究万有引力定律在其他领域中的应用，如地球物理学、生物力学等。

（2）了解万有引力定律在科技发展中的重要地位，如卫星导航、航天器发射等。

（3）探索万有引力定律在未来的发展趋势和研究方向。

内容和知识点要与教材相符，知识点要全面。通过拓展阅读和课后自主学习，学生可以更深入地了解万有引力定律及其应用，提高学科素养和科学思维能力。教学反思与总结然而，在教学过程中，我也发现了一些不足之处。首先，在讲解万有引力定律的数学表达式时，我没有给出足够的实例来帮助学生理解各物理量的含义及转换。其次，在实验操作环节，我没有给予每个小组足够的指导，导致部分学生对实验结果的解读存在偏差。此外，在课堂互动环节，我没有充分调动所有学生的积极性，使得部分学生课堂参与度不高。

针对上述问题，我将在今后的教学中进行改进。首先，我将增加实例讲解，让学生更好地理解万有引力定律的数学表达式及适用条件。其次，在实验环节，我将加强指导，确保每个小组都能正确操作并得出准确的实验结果。此外，我将采取多种方式激发学生的课堂参与度，如提问、小组竞赛等，让每个学生都能积极参与课堂互动。典型例题讲解1.例题一：已知地球的质量为5.97×10^24千克，半径为6371千米，求地球表面物体受到的重力大小。

解答：根据万有引力定律，地球对物体的引力大小为F=G*M*m/R^2，其中G为万有引力常量，取值为6.67×10^-11牛顿·米^2/千克^2。将地球的质量和半径代入公式，得到地球表面物体受到的重力大小为F=6.67×10^-11*5.97×10^24*m/6371^2。解得F约为9.8米/秒^2，即物体受到的重力大小。

2.例题二：一颗质量为m的卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，求卫星的线速度。

解答：根据万有引力定律，地球对卫星的引力提供了向心力，使得卫星做匀速圆周运动。向心力F=G*M*m/R^2，其中M为地球的质量，R为卫星轨道的半径。由于卫星做匀速圆周运动，向心力等于质量m乘以线速度v的平方除以轨道半径R，即F=m*v^2/R。将向心力的表达式代入，得到G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得v=sqrt(G*M/R)，即卫星的线速度。

3.例题三：已知月球的质量为7.34×10^22千克，半径为1.74×10^6米，求月球表面物体受到的重力大小。

解答：根据万有引力定律，月球对物体的引力大小为F=G*M*m/R^2，将月球的质量和半径代入公式，得到月球表面物体受到的重力大小为F=6.67×10^-11*7.34×10^22*m/（1.74×10^6）^2。解得F约为1.62米/秒^2，即物体受到的重力大小。

4.例题四：一颗质量为m的卫星绕月球做匀速圆周运动，求卫星的轨道半径。

解答：根据万有引力定律，月球对卫星的引力提供了向心力，使得卫星做匀速圆周运动。向心力F=G*M*m/R^2，其中M为月球的质量，R为卫星轨道的半径。由于卫星做匀速圆周运动，向心力等于质量m乘以线速度v的平方除以轨道半径R，即F=m*v^2/R。将向心力的表达式代入，得到G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得R=sqrt(G*M/v^2)，即卫星的轨道半径。

5.例题五：已知地球的质量为5.97×10^24千克，月球的质量为7.34×10^22千克，地球与月球之间的距离为3.84×10^8米，求地球对月球的引力大小。

解答：根据万有引力定律，地球对月球的引力大小为F=G*M*m/R^2，将地球和月球的质量和地球与月球之间的距离代入公式，得到地球对月球的引力大小为F=6.67×10^-11*5.97×10^24*7.34×10^22/（3.84×10^8）^2。解得F约为2.0×10^20牛顿，即地球对月球的引力大小。课堂小结，当堂检测1.课堂小结：

（1）本节课我们学习了万有引力定律的数学表达式及适用条件，理解了万有引力定律在实际问题中的应用。

（2）通过实验操作，我们掌握了万有引力定律的应用，能够运用所学知识解决实际问题。

（3）我们了解了万有引力常量的测定方法及意义，认识到万有引力定律在科学研究和科技发展中的重要性。

2.当堂检测：

（1）问题一：一个质量为2千克的物体在地球表面受到的重力大小是多少？

解答：根据万有引力定律，地球对物体的引力大小为F=G*M*m/R^2，其中G为万有引力常量，取值为6.67×10^-11牛顿·米^2/千克^2。将地球的质量和半径代入公式，得到地球表面物体受到的重力大小为F=6.67×10^-11*5.97×10^24*2/6371^2。解得F约为9.8牛顿，即物体受到的重力大小。

（2）问题二：一颗质量为m的卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，求卫星的线速度。

解答：根据万有引力定律，地球对卫星的引力提供了向心力，使得卫星做匀速圆周运动。向心力F=G*M*m/R^2，其中M为地球的质量，R为卫星轨道的半径。由于卫星做匀速圆周运动，向心力等于质量m乘以线速度v的平方除以轨道半径R，即F=m*v^2/R。将向心力的表达式代入，得到G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得v=sqrt(G*M/R)，即卫星的线速度。

（3）问题三：已知月球的质量为7.34×10^22千克，半径为1.74×10^6米，求月球表面物体受到的重力大小。

解答：根据万有引力定律，月球对物体的引力大小为F=G*M*m/R^2，将月球的质量和半径代入公式，得到月球表面物体受到的重力大小为F=6.67×10^-11*7.34×10^22*m/（1.74×10^6）^2。解得F约为1.62米/秒^2，即物体受到的重力大小。

（4）问题四：一颗质量为m的卫星绕月球做匀速圆周运动，求卫星的轨道半径。

解答：根据万有引力定律，月球对卫星的引力提供了向心力，使得卫星做匀速圆周运动。向心力F=G*M*m/R^2，其中M为月球的质量，R为卫星轨道的半径。由于卫星做匀速圆周运动，向心力等于质量m乘以线速度v的平方除以轨道半径R，即F=m*v^2/R。将向心力的表达式代入，得到G*M*m/R^2=m*v^2/R。解得R=sqrt(G*M