2017-2018学年高一物理新人教版必修2异构教案：第6章 万有引力与航天 第2节 太阳与行星间的引力

2017-2018学年高一物理新人教版必修2异构教案：第6章万有引力与航天第2节太阳与行星间的引力课题：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6章“万有引力与航天”的第2节“太阳与行星间的引力”。本节内容主要围绕太阳与行星间的引力展开，通过分析万有引力定律，引导学生理解太阳对行星的引力作用，以及行星之间的引力相互作用。同时，结合实际例子，如太阳系中的行星运动，让学生更好地理解万有引力在航天领域的应用。本节课的内容与学生的生活实际紧密相连，能够激发学生的学习兴趣，提高他们的学习积极性。二、核心素养目标分析本节课旨在培养学生的科学思维、科学探究和科学态度等物理核心素养。通过学习太阳与行星间的引力，学生能够运用科学思维，分析万有引力定律，理解太阳对行星的引力作用，以及行星之间的引力相互作用。同时，通过实际例子，如太阳系中的行星运动，学生能够运用科学探究，观察、分析和解决问题，进一步理解万有引力在航天领域的应用。在教学过程中，注重培养学生的合作交流能力，鼓励学生积极参与讨论，提高他们的科学态度。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：在学习本节内容之前，学生应该已经掌握了物理基础知识，如运动学、动力学等。同时，学生应该对平面几何、函数等数学知识有一定的了解，因为这些知识将有助于他们更好地理解万有引力定律和行星运动。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中生对物理学科的兴趣普遍较高，尤其是与实际应用相关的内容。在学习本节课时，学生应具备一定的抽象思维能力、逻辑分析和推理能力。在学习风格上，部分学生喜欢通过实验和观察来学习，而另一些学生则更擅长通过理论推导来理解知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在学习太阳与行星间的引力时，学生可能对万有引力定律的抽象概念难以理解，如引力常量的求解、行星运动的规律等。此外，将理论知识应用于实际问题，如计算行星轨道等，也可能是学生遇到的挑战。在教学过程中，教师需要关注这些困难，采取适当的的教学策略，帮助学生克服困难，提高他们的理解能力和应用能力。四、教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《2017-2018学年高一物理新人教版必修2》教材或相关的学习资料，以便学生能够跟随教学进度进行学习和复习。

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，以便在课堂上进行直观展示和解释，帮助学生更好地理解太阳与行星间的引力概念。

3.实验器材：如果本节课涉及实验，需要提前准备实验器材，并确保其完整性和安全性。实验器材可能包括模型行星、引力计等，以便学生能够亲自操作并观察引力现象。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如设置分组讨论区、实验操作台等，以便学生能够进行合作学习和实验操作。确保教室内的设备和材料都能够满足教学需求，创造一个有利于学习的环境。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“太阳与行星间的引力”课题，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，理解太阳与行星间的引力知识点。

-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“太阳与行星间的引力”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“太阳与行星间的引力”课题，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解太阳与行星间的引力知识点，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、模拟实验等活动，让学生在实践中掌握万有引力定律的应用。

-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、模拟实验等活动，体验万有引力定律的应用。

-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，帮助学生理解太阳与行星间的引力知识点。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握万有引力定律的应用。

-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：

-帮助学生深入理解太阳与行星间的引力知识点，掌握万有引力定律的应用。

-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“太阳与行星间的引力”课题，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：提供与“太阳与行星间的引力”课题相关的拓展资源（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太阳与行星间的引力知识点和万有引力定律的应用。

-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：

(1)科普书籍：推荐学生阅读一些关于天文学和物理学的科普书籍，如《宇宙简史》、《黑洞与时间弯曲》等，以培养学生的科学兴趣和拓宽知识面。

(2)科普文章：引导学生关注一些科学杂志和网站，如《自然》、《科学美国人》等，阅读有关太阳与行星间引力的最新研究成果和科普文章，以了解科学的前沿动态。

(3)在线课程：建议学生参加一些在线课程，如Coursera、edX等平台上的天文学或物理学课程，以深入理解太阳与行星间引力的相关知识。

(4)科学实验：推荐学生参与学校或社区的科学实验活动，如制作行星模型、进行引力实验等，以增强学生的实践操作能力和科学探究精神。

2.拓展建议：

(1)鼓励学生参加科学俱乐部或兴趣小组，与其他同学一起讨论太阳与行星间引力的相关问题，分享学习心得和成果。

(2)建议学生进行观察实践，如观察太阳和行星的运动，记录相关数据，并尝试运用万有引力定律进行分析解释。

(3)引导学生进行深入研究，如选择一个太阳与行星间引力的课题进行研究，查阅相关资料，进行实验探究，并撰写研究报告。

(4)鼓励学生参与科学竞赛或项目，如参加全国青少年科技创新大赛、物理学竞赛等，以提高学生的科学素养和创新能力。七、典型例题讲解本节课的典型例题将围绕太阳与行星间的引力展开，通过解答以下五个题目，帮助学生巩固万有引力定律的应用。

例题1：

已知太阳的质量为M，行星的质量为m，行星绕太阳做匀速圆周运动的半径为r，求行星绕太阳运动的周期T。

解答：

根据万有引力定律，太阳对行星的引力F可以表示为：

F=G*(M*m)/r^2

由于行星做匀速圆周运动，向心力F与行星质量m、运动速度v和半径r之间的关系为：

F=m*v^2/r

将万有引力定律的表达式与向心力的表达式相等，得到：

G*(M*m)/r^2=m*v^2/r

化简得到：

v^2=G*M/r

由于v是行星绕太阳运动的线速度，其大小可以表示为：

v=2*π*r/T

将v的表达式代入上式，得到：

(2*π*r/T)^2=G*M/r

化简得到：

T^2=(4*π^2*r^3)/(G*M)

所以，行星绕太阳运动的周期T为：

T=2*π*√((r^3)/(G*M))

例题2：

已知太阳的质量为M，行星的质量为m，行星与太阳之间的距离为r，求行星与太阳之间的引力大小。

解答：

根据万有引力定律，太阳对行星的引力F可以表示为：

F=G*(M*m)/r^2

例题3：

已知地球的质量为M，月球的质量为m，地球与月球之间的距离为r，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F可以表示为：

F=G*(M*m)/r^2

例题4：

已知地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为r，求卫星绕地球运动的周期T。

解答：

根据万有引力定律，地球对卫星的引力F可以表示为：

F=G*(M*m)/r^2

由于卫星做匀速圆周运动，向心力F与卫星质量m、运动速度v和半径r之间的关系为：

F=m*v^2/r

将万有引力定律的表达式与向心力的表达式相等，得到：

G*(M*m)/r^2=m*v^2/r

化简得到：

v^2=G*M/r

由于v是卫星绕地球运动的线速度，其大小可以表示为：

v=2*π*r/T

将v的表达式代入上式，得到：

(2*π*r/T)^2=G*M/r

化简得到：

T^2=(4*π^2*r^3)/(G*M)

所以，卫星绕地球运动的周期T为：

T=2*π*√((r^3)/(G*M))

例题5：

已知地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为r，求卫星绕地球运动的角速度ω。

解答：

根据万有引力定律，地球对卫星的引力F可以表示为：

F=G*(M*m)/r^2

由于卫星做匀速圆周运动，向心力F与卫星质量m、运动速度v和半径r之间的关系为：

F=m*v^2/r

将万有引力定律的表达式与向心力的表达式相等，得到：

G*(M*m)/r^2=m*v^2/r

化简得到：

v^2=G*M/r

由于v是卫星绕地球运动的线速度，其大小可以表示为：

v=ω*r

将v的表达式代入上式，得到：

ω^2*r^2=G*M/r

化简得到：

ω^2=G*M/r^3

所以，卫星绕地球运动的角速度ω为：

ω=√(G*M/r^3)八、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，以及与同学合作完成任务的能力，对学生的课堂表现进行评价。

2.小组讨论成果展示：在小组讨论环节，学生需要展示他们对于太阳与行星间引力的理解和应用。教师可以评价学生的理解深度、逻辑思维能力和团队合作精神。

3.随堂测试：通过设计一些随堂测试题目，检验学生对于太阳与行星间引力的掌握程度。教师可以从学生的正确率、解题思路和解答过程中的错误等方面进行评价。

4.作业完成情况：通过批改学生的课后作业，了解学生对于太阳与行星间引力的理解和应用能力。教师可以从学生的作业完成质量、解题技巧和解答过程中的错误等方面进行评价。

5.教师评价与反馈：针对学生在各个环节的表现，教师需要给予及时的反馈，指出学生的优点和需要改进的地方。教师可以通过口头反馈、书面评语或者个别辅导等方式，帮助学生提高学习效果。教学反思与改进在完成“太阳与行星间的引力”这一章节的教学后，我认为有必要对教学过程进行反思，以便评估教学效果并识别需要改进的地方。以下是我的一些反思和相应的改进措施。

首先，课堂表现方面，我发现部分学生在课堂上较为沉默，参与讨论和提问的积极性不高。为了提高学生的课堂参与度，我计划在未来的教学中采取更多的互动式教学方法，如提问、小组讨论和角色扮演等，以激发学生的兴趣和参与热情。

其次，在小组讨论成果展示环节，我发现一些小组的讨论成果不够深入，对太阳与行星间引力的理解和应用存在一定的局限性。为了提高学生的讨论深度和广度，我计划提供更多的思考题和问题引导学生进行深入思考，并提供更多的资源和资料供学生参考。

再者，在随堂测试环节，我发现一些学生在解答问题时缺乏清晰的解题思路，对太阳与行星