2024-2025学年新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 3 万有引力理论的成就（1）教案 新人教版必修2

2024-2025学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行3万有引力理论的成就（1）教案新人教版必修2主备人备课成员教学内容分析本节课的主要教学内容是万有引力理论的成就。这部分内容位于2024-2025学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行第三节。具体内容包括：

1.牛顿发现万有引力定律的过程：通过对开普勒定律和伽利略自由落体实验的研究，牛顿提出了万有引力定律。

2.万有引力常量的确定：卡文迪许通过扭秤实验测定了万有引力常量G的值。

3.万有引力理论的应用：万有引力理论在解释和预测天体运动、地球内部结构等方面的重要成就。

教学内容与学生已有知识的联系：学生在之前的学习中已经掌握了开普勒定律、伽利略自由落体实验等基本知识，这为理解牛顿发现万有引力定律的过程提供了基础。同时，学生也学习了扭秤实验和天体运动的相关知识，这有助于理解万有引力常量的确定和万有引力理论的应用。核心素养目标本节课的核心素养目标包括：

1.科学思维：通过学习牛顿发现万有引力定律的过程，培养学生的科学思维能力，学会运用观察、实验、推理等方法发现问题、解决问题。

2.科学探究：通过了解万有引力常量的测定方法，培养学生进行科学探究的能力，学会运用实验、观察等方法获取证据、验证理论。

3.科学态度与价值观：通过学习万有引力理论在解释和预测天体运动等方面的成就，培养学生的科学态度和价值观，认识到科学对于人类社会的重要性和影响力。

4.科学交流：通过小组讨论、报告等形式，培养学生的科学交流能力，学会与他人合作、分享观点、倾听他人意见。教学难点与重点1.教学重点：

-万有引力定律的发现过程：牛顿如何通过对开普勒定律和伽利略自由落体实验的研究，提出万有引力定律。

-万有引力常量的测定：卡文迪许通过扭秤实验测定万有引力常量G的值，以及这一过程的重要性。

-万有引力理论的应用：如何运用万有引力理论解释和预测天体运动、地球内部结构等。

2.教学难点：

-万有引力定律的提出：理解牛顿是如何将开普勒定律和伽利略自由落体实验联系起来，提出万有引力定律。

-万有引力常量的测定方法：理解卡文迪许扭秤实验的原理和过程，以及如何通过这一实验测定万有引力常量G的值。

-万有引力理论的深层含义：理解万有引力理论在天体物理学中的应用，以及如何利用该理论进行预测和解释。

举例说明：

-对于万有引力定律的提出，可以通过演示实验和模拟计算，让学生直观地理解物体之间的引力作用，并引导学生思考如何将已知的开普勒定律和伽利略自由落体实验联系起来，提出万有引力定律。

-对于万有引力常量的测定方法，可以通过演示卡文迪许扭秤实验，让学生亲身体验并理解实验的原理和过程，从而加深对万有引力常量G值的认识。

-对于万有引力理论的深层含义，可以通过分析实际的天体运动数据，让学生学会如何运用万有引力理论进行预测和解释，从而加深对万有引力理论的理解。学具准备Xxx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资源1.软硬件资源：

-教室内的多媒体设备，如投影仪、电脑等。

-实验室内的扭秤设备和相关实验材料。

-用于演示的天体运动模型或图示。

2.课程平台：

-学校提供的在线课程平台，用于上传教学资料和交流。

3.信息化资源：

-相关的科普文章、视频资料，如关于牛顿、开普勒、伽利略的介绍，以及万有引力理论在现代科技中的应用等。

-天体运动的数据和图表，用于分析和解释。

4.教学手段：

-讲授法：用于讲解万有引力定律的发现过程、万有引力常量的测定方法等核心知识。

-实验法：进行卡文迪许扭秤实验，让学生直观地理解万有引力常量的测定过程。

-小组讨论法：分组讨论万有引力理论的应用，促进学生之间的交流与合作。

-问题驱动法：提出与万有引力相关的问题，引导学生进行思考和探究。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与宇宙航行的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道什么是万有引力吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于宇宙航行、行星运动的图片或视频片段，让学生初步感受万有引力的魅力或特点。

简短介绍万有引力的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.万有引力基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解万有引力的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解万有引力的定义，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的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的万有引力案例进行分析。

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在宇宙航行中的多样性或复杂性。

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理论解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论万有引力在未来宇宙探索中的发展或改进方向，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，包括万有引力的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调万有引力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理论。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于万有引力的短文或报告，以巩固学习效果。知识点梳理本节课的主要知识点包括：

1.万有引力定律：牛顿通过观察苹果落地的现象，启发他研究万有引力定律。他发现，地球对苹果的引力与苹果对地球的引力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。万有引力定律表明，任何两个物体都相互吸引，吸引力的大小与两个物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

2.万有引力常量：为了量化万有引力定律，牛顿引入了万有引力常量G。G是一个很小的常数，它的值约为6.674×10^-11N·m^2/kg^2。万有引力常量G的测定是通过扭秤实验完成的，卡文迪许通过扭秤实验测定了G的值。

3.万有引力理论的应用：万有引力理论在解释和预测天体运动方面取得了巨大的成功。例如，它成功地解释了行星运动的规律、月球绕地球的运动以及地球自转等现象。此外，万有引力理论还为地球内部结构的探测提供了重要的依据。

4.牛顿的贡献：牛顿是万有引力定律的发现者，他的贡献对于物理学的发展起到了至关重要的作用。牛顿的万有引力定律不仅为天体物理学的发展奠定了基础，还为后来的科学家们提供了一种研究物体间相互作用的新方法。

5.卡文迪许的贡献：卡文迪许通过扭秤实验成功测定了万有引力常量G的值，为万有引力定律的实用化做出了重要贡献。他的实验不仅验证了万有引力定律的正确性，还为后来的科学家们提供了一种测定G值的方法。

6.天体运动的研究：万有引力理论为天体运动的研究提供了重要的理论基础。通过运用万有引力理论，科学家们能够准确地预测行星的运动轨迹、计算天体的质量等。

7.宇宙航行的实现：万有引力理论对于宇宙航行的实现起到了关键作用。它是航天器设计和导航的重要依据，使得人类能够成功地进行月球探测、火星探测等宇宙航行任务。板书设计1.万有引力定律：

-物体间相互吸引，吸引力大小与质量乘积成正比，与距离平方成反比。

-公式：F=G*(m1*m2)/r^2

2.万有引力常量G：

-G值约为6.674×10^-11N·m^2/kg^2

-测定方法：扭秤实验

3.万有引力理论的应用：

-解释行星运动规律

-预测天体运动

-探测地球内部结构

4.牛顿的贡献：

-发现万有引力定律

-奠定物理学发展基础

5.卡文迪许的贡献：

-测定万有引力常量G

-验证万有引力定律的正确性

6.天体运动的研究：

-万有引力理论为天体运动提供理论基础

-预测行星运动轨迹

-计算天体质量

7.宇宙航行的实现：

-万有引力理论在航天器设计和导航中起到关键作用

-实现月球探测、火星探测等宇宙航行任务

板书设计要求简洁明了，重点突出，通过使用序号和关键词，帮助学生理解和记忆。同时，板书设计应具有一定的艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。课后作业1.请简述万有引力定律的内容，并用自己的话解释其含义。

答案：万有引力定律表明，任何两个物体都相互吸引，吸引力的大小与两个物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。其含义是，物体之间的引力作用是普遍存在的，且引力的大小与物体的质量有关，距离越远，引力越弱。

2.请解释万有引力常量G的物理意义，并说明如何通过实验测定G的值。

答案：万有引力常量G的物理意义是描述物体间引力作用强弱的量，它是一个恒定的数值，约为6.674×10^-11N·m^2/kg^2。通过扭秤实验可以测定G的值，实验原理是通过测量扭秤的扭转角度来求出引力常量G。

3.请举例说明万有引力理论在天体物理学中的应用，并解释其重要性。

答案：万有引力理论在天体物理学中的应用包括解释行星运动的规律、预测天体运动、探测地球内部结构等。例如，通过运用万有引力理论，科学家们可以准确地预测行星的运动轨迹，计算天体的质量等。万有引力理论在天体物理学中的重要性在于它为解释和预测天体运动提供了重要的理论基础，推动了天体物理学的发展。

4.请简述牛顿的万有引力定律的发现过程，并解释其对物理学发展的贡献。

答案：牛顿的万有引力定律是通过观察苹果落地的现象，启发他研究万有引力定律。他发现，地球对苹果的引力与苹果对地球的引力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。牛顿的万有引力定律对物理学发展的贡献在于它不仅为天体物理学的发展奠定了基础，还为后来的科学家们提供了一种研究物体间相互作用的新方法。

5.请解释卡文迪许的扭秤实验的原理和过程，以及如何通过实验测定万有引力常量G的值。

答案：卡文迪许的扭秤实验的原理是通过测量扭秤的扭转角度来求出引力常量G。实验过程中，将两个小球固定在扭秤的两端，通过测量扭秤的扭转角度，可以求出两球之间的引力。通过计算引力与重力之差，可以求出引力常量G的值。通过卡文迪许的扭秤实验，成功测定了万有引力常量G的值，验证了万有引力定律的正确性。反思改进措施（一）教学特色创新

1.引入现代科技元素：在教学中，可以引入一些与万有引力相关的现代科技元素，如卫星导航、宇宙探索等，让学生了解万有引力理论在现代科技中的应用，提高学生的学习兴趣。

2.案例分析：通过引入具体的万有引力案例，如行星运动、月球探测等，让学生深入了解万有引力的特性和重要性，培养学生的实践能力。

3.小组合作：通过小组合作学习，培养学生的团队合作能力和解决问题的能力，提高学生的学习积极性。

（二）存在主要问题

1.教学内容过于理论化：教学中可能会过于侧重理论知识的讲解，而忽视了学生的实践能力和应用能力的培养。

2.教学方法单一：教学中可能会过于依赖讲授法，缺乏其他教学方法的运用，如实验法、讨论法等，导致学生学习兴趣不高。

3.评价方式不够全面：评价方式可能过于侧重考试成绩，而忽视了学生的实践能力和创新能力的发展。

（三）改进措施

1.增加实践环节：增加一些实验、实践环节，让学生通过动手操作，更好地理解万有引力的概念和应用，提高学生的实践能力。

2.多样化教学方法：采用多种教学方法，如讲授法、实验法、讨论法等，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。

3.全面评价体系：建立一个全面评价体系，不仅关注学生的考试成绩，还要关注学生的实践能力、创新能力等方面的发展，促进学生的全面发展。教学评价与反馈1.课堂表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性、对知识的掌握程度等方面，评价学生的课堂表现。

2.小组讨论成果展示：评价学生在小组讨论中的表现，包括参与程度、合作精神、解决问题的能力、创新思维等方面。

3.随堂测试：通过随堂测试，评价学生对万有引力定律、万有引力常量G、万有引力理论应用等知识点的掌握程度。

4.课后作业完成情况：评价学