2024-2025学年高中物理 第五章 万有引力定律及其应用 第2节 万有引力定律的应用教案3 鲁科版必修2

2024-2025学年高中物理第五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3鲁科版必修2科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第五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3鲁科版必修2教材分析本节课为人教版高中物理必修1第五章“万有引力定律及其应用”的第二节。本节内容主要包括万有引力常量的测定、天体运动的基本公式以及万有引力定律在实际问题中的应用。通过本节课的学习，学生应掌握万有引力常量的测定方法，了解天体运动的基本公式，并能运用万有引力定律解决实际问题。

本节课的内容与生活实际紧密相连，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的实际问题解决能力。同时，本节课涉及到的知识深度适中，适合高中一年级的学生学习。核心素养目标本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，具体包括科学思维、科学探究、科学态度与价值观。通过学习万有引力定律的应用，学生将培养模型建构、科学推理、信息处理等科学思维能力；通过小组讨论、问题解决等环节，提升科学探究能力；在学习过程中，学生将树立正确的科学态度，认识科学的价值，培养合作精神。同时，通过联系生活实际，激发学生对物理学科的兴趣，培养创新意识。重点难点及解决办法本节课的重点是万有引力常量的测定方法、天体运动的基本公式以及万有引力定律在实际问题中的应用。难点在于理解万有引力常量的测定原理，以及如何运用天体运动的基本公式解决实际问题。

为了解决这些重点难点，我将采用以下方法：

1.通过展示历史实验，如卡文迪许实验，让学生直观地了解万有引力常量的测定方法，从而理解其测定原理。

2.通过实际案例分析，让学生了解万有引力定律在实际问题中的应用，如地球卫星轨道计算、行星运动规律等，提高学生的应用能力。

3.通过小组讨论、问题解决等环节，引导学生运用天体运动的基本公式解决实际问题，从而突破难点。

此外，我将利用多媒体教具、模型等教学资源，以直观、生动的方式展示天体运动规律，帮助学生更好地理解和掌握知识。同时，我将鼓励学生提问、参与课堂讨论，激发学生的思维活力，提高学生的学习效果。教学方法与策略1.结合本节课的特点，我选择采用讲授法、案例研究和小组讨论相结合的教学方法。通过讲授，为学生提供系统的知识框架；通过案例研究，引导学生将理论知识应用于实际问题解决；通过小组讨论，激发学生的思维活力，提高学生的合作能力和沟通能力。

2.设计具体的教学活动：

a.引入环节：通过展示宇宙中的天体运动视频，激发学生对万有引力定律应用的兴趣。

b.讲授环节：采用多媒体课件，生动展示万有引力常量的测定方法、天体运动的基本公式。

c.案例研究环节：分组让学生研究地球卫星轨道计算、行星运动规律等实际问题，引导学生运用所学知识。

d.小组讨论环节：组织学生针对实际问题展开讨论，分享解题思路和心得，互相学习、交流。

3.教学媒体使用：

a.多媒体课件：展示图片、视频、动画等，直观呈现知识点，增强课堂的趣味性。

b.模型教具：辅助展示天体运动规律，帮助学生更好地理解概念。

c.在线互动平台：用于发布案例研究任务，便于学生交流讨论，实时了解学生学习情况。教学过程1.导入新课

“同学们，上节课我们学习了万有引力定律，这节课我们将走进宇宙，探索万有引力定律在实际问题中的应用。请大家想象一下，如果没有万有引力，地球会怎样？宇宙又会是怎样的景象呢？”通过引导性问题，激发学生对万有引力定律应用的好奇心，引发学生思考。

2.讲授新课

(1)万有引力常量的测定

“万有引力常量是一个非常重要的物理常数，它标志着万有引力定律的准确性。我们知道，万有引力常量是由英国物理学家卡文迪许通过实验测定的。请大家回顾一下，卡文迪许是如何测定万有引力常量的呢？”在讲解过程中，结合实验原理和实验结果，让学生理解万有引力常量的测定方法。

(2)天体运动的基本公式

“在天体运动中，万有引力定律有着重要的应用。接下来，我们来学习天体运动的基本公式。请大家注意，这里有一个非常重要的物理量——轨道周期。它能告诉我们天体运动的快慢。现在，请大家跟我一起推导一下天体运动的基本公式。”在讲解过程中，注重公式推导的过程，让学生理解并掌握天体运动的基本公式。

3.案例研究

“现在，请大家分成小组，共同研究一下地球卫星轨道计算、行星运动规律等实际问题。在研究过程中，试着运用我们刚才学到的天体运动基本公式，看看能否解决这些问题。”通过案例研究，让学生将理论知识应用于实际问题，提高学生的应用能力。

4.小组讨论

“在刚才的案例研究中，我们发现万有引力定律在实际问题中有广泛的应用。现在，请大家分组讨论，分享一下你们在研究过程中遇到的困难和解决方法，以及你们的收获和体会。”通过小组讨论，激发学生的思维活力，提高学生的合作能力和沟通能力。

5.课堂小结

“通过本节课的学习，我们掌握了万有引力常量的测定方法，学会了运用天体运动的基本公式解决实际问题。希望大家能够将这些知识运用到生活实际中，探索宇宙的奥秘。下一节课，我们将继续学习万有引力定律在宇宙探索中的更深入应用。”对本节课的内容进行总结，为新课的学习做好铺垫。

6.作业布置

“请大家结合课堂所学，完成课后练习，其中包括一道理论题目和一道实际应用题目。希望大家能够在作业中巩固所学知识，提高自己的实际应用能力。”布置具有针对性的作业，帮助学生巩固课堂所学，提高学生的实际应用能力。拓展与延伸1.物理知识拓展

-阅读材料：《牛顿与万有引力定律》、《宇宙中的引力透镜现象》

-鼓励学生阅读相关材料，了解万有引力定律的发现历程以及其在现代物理学中的应用，如引力透镜现象。

2.课后自主学习与探究

-任务一：研究开普勒定律与万有引力定律之间的关系，分析开普勒定律如何为万有引力定律的发现奠定基础。

-任务二：查找有关人造卫星发射和轨道设计的资料，了解万有引力定律在航天领域中的应用。

-任务三：探讨万有引力常量的测定对现代科技发展的意义，如在地球引力场探测、航天器导航等方面的应用。

3.实践项目

-项目一：设计一个简单的模型，模拟地球卫星轨道运动，观察并分析轨道周期与轨道半径之间的关系。

-项目二：调查生活中与万有引力有关的现象，如地球的重力加速度对物体自由落体的影响，尝试用所学知识解释这些现象。

4.跨学科拓展

-引导学生思考万有引力定律与其他学科领域的联系，如天文学、地球科学、工程学等。

-鼓励学生探讨万有引力定律在生物进化、生态平衡等方面的潜在应用。

5.学习交流平台

-建立线上学习交流群组，鼓励学生分享学习心得、讨论遇到的问题，形成良好的学习氛围。

-定期邀请专家、学者进行线上讲座，分享最新的科研动态和实际应用案例，拓宽学生的知识视野。反思改进措施（一）教学特色创新

1.实践环节设计：在案例研究和小组讨论中，我尝试将实际问题引入课堂，让学生通过实践操作和团队合作解决问题。这种教学方式激发了学生的兴趣，提高了他们的实际问题解决能力。

2.学生主体地位：我注重发挥学生的主体作用，鼓励他们积极参与课堂讨论和实际操作。这种教学方法培养了学生的自主学习和合作能力。

（二）存在主要问题

1.课堂时间管理：在小组讨论和案例研究环节，时间管理成为一个主要问题。有时学生讨论过于投入，导致课程进度拖延。

2.教学方法选择：虽然尝试采用多种教学方法，但部分学生仍反映难以跟上课程节奏，可能是因为教学方法不够多样化和个性化。

3.评价方式单一：目前的评价方式主要依靠课后作业和课堂表现，可能无法全面客观地评价学生的实际学习效果。

（三）改进措施

1.优化时间安排：在未来的教学中，我将更合理地分配课堂时间，确保每个环节都能得到充分的时间进行。例如，可以提前提醒学生讨论时间的限制，避免拖延。

2.多样化教学方法：针对不同学生的学习需求，我将尝试更多的教学方法，如翻转课堂、项目导向学习等，以提高教学的多样性和个性化。同时，可以针对学生的学习风格进行调整，如提供视觉、听觉和动手操作等多种学习资源。

3.综合评价体系：建立一个更全面、客观的评价体系，不仅包括课后作业和课堂表现，还应增加同伴评价、自我评价等多元化评价方式。例如，可以设置小组项目，让学生在小组内进行相互评价，以此提高学生的自我反思和评价能力。同时，也可以定期与学生进行沟通，了解他们的学习需求和困难，以便更好地调整教学策略。板书设计1.万有引力定律的应用

-目的：明确万有引力定律在实际问题中的应用范围

-结构：分为两个部分：一是万有引力常量的测定方法，二是天体运动的基本公式及其应用

-简洁明了：突出重点，准确精炼地概括万有引力定律的应用

-艺术性和趣味性：通过图形、符号等设计元素，增加板书的吸引力，激发学生的学习兴趣

2.天体运动的基本公式

-目的：掌握天体运动的基本公式及其推导过程

-结构：分为三个部分：一是轨道周期与轨道半径的关系，二是轨道速度与轨道半径的关系，三是向心加速度与轨道半径的关系

-简洁明了：突出重点，准确精炼地展示天体运动的基本公式

-艺术性和趣味性：通过色彩、图标等设计元素，增加板书的吸引力，激发学生的学习兴趣

3.实际问题解决

-目的：培养学生运用万有引力定律解决实际问题的能力

-结构：分为两个部分：一是地球卫星轨道计算，二是行星运动规律的应用

-简洁明了：突出重点，准确精炼地展示实际问题解决方法

-艺术性和趣味性：通过实例、图表等设计元素，增加板书的吸引力，激发学生的学习兴趣作业布置与反馈1.作业布置

-请同学们结合本节课所学，完成以下作业：

a.完成课后练习题，包括理论题目和实际应用题目，巩固对万有引力定律的理解。

b.完成一个小组项目，设计一个简单的模型来模拟地球卫星轨道运动，观察并分析轨道周期与轨道半径之间的关系。

c.撰写一篇学习心得，总结本节课的学习收获，并提出自己在学习过程中遇到的问题和解决方法。

2.作业反馈

-我将及时对同学们的作业进行批改和反馈，指出存在的问题并提供改进建议。

-对于课后练习题，我会检查同学们的解答，指出其中的错误并提供正确的解题思路。

-对于小组项目，我会评价模型的设计合理性，指导同学们如何改进模型，并给出提高项目质量的建议。

-对于学习心得，我会阅读同学们的心得，了解他们的学习情况和问题，给出针对性的建议，帮助同学们提高学习效果。

-我会鼓励同学们在作业中提出自己的疑问和困惑，我会认真回答并给出建议，帮助同学们解决问题。课后作业1.请同学们完成课后练习题，包括理论题目和实际应用题目，巩固对万有引力定律的理解。

2.请同学们设计一个简单的模型来模拟地球卫星轨道运动，观察并分析轨道周期与轨道半径之间的关系。

3.请同学们撰写一篇学习心得，总结本节课的学习收获，并提出自己在学习过程中遇到的问题和解决方法。

4.请同学们完成以下实际问题：计算一颗卫星的轨道周期，给定地球质量、卫星质量、轨道半径等参数。

5.请同学们完成以下实际问题：分析地球卫星在近地轨道和同步轨道上的运动特点，给定近地轨道和同步轨道的参数。

十、课后作业补充说明

1.实际问题计算卫星轨道周期：

题目：一颗卫星在地球表面附近绕地球做圆周运动，地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r。求卫星的轨道周期T。

解答：卫星的轨道周期T可以通过万有引力提供的向心力来计算。万有引力公式为F=G*(Mm)/(r^2)，其中G为万有引力常量。向心力由万有引力提供，因此有F=m*(4*π^2*r^3)/(T^2)。联立这两个公式，可以得到T=2*π*(r^3/G)/(m*(r^2/G))=2*π*r^3/Gm。

2.分析地球卫星在近地轨道和同步轨道上的运动特点：

题目：给定一颗卫星在近地轨道上的轨道半径为r1，同步轨道上的轨道半径为r2。请分析它们的运动特点。

解答：近地轨道上的卫星，其轨道周期T1为2*π*(r1^3/G)/(m*(r1^2/G))。同步轨道上的卫星，其轨道周期T2为24小时，即86400秒。由于卫星在同步轨道上的运动速度为v2=√(G*M/r2)，我们可以得到v2=√(G*M/r1)。因此，可以得到r1/r2=v2/v1，即r1/r2=√(T1/T2)。由于T1/T2=24/1，我们可以得到r1/r2=2。所以，近地轨道的半径是同步轨道半径的2倍。

3.实际问题计算地球卫星轨道周期：

题目：一颗卫星在地球表面附近绕地球做圆周运动，地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r。求卫星的轨道周期T。

解答：卫星的轨道周期T可以通过万有引力提供的向心力来计算。万有引力公式为F=G*(Mm)/(r^2)，其中G为万有引力常量。向心力由万有引力提供，因此有F=m*(4*π^2*r^3)/(T^2)。联立这两个公式，可以得到T=2*π*(r^3/G)/(m*(r^2/G))=2*π*r^3/Gm。

4.分析地球卫星在近地轨道和同步轨道上的运动特点：

题目：给定一颗卫星在近地轨道上的轨道半径为r1，同步轨道上的轨道半径为r2。请分析它们的运动特点。

解答：近地轨道上的卫星，其轨道周期T1为2*π*(r1^3/G)/(m*(r1^2/G))。同步轨道上的卫星，其轨道周期T2为24小时，即86400秒。由于卫星在同步轨道上的运动速度为v2=√(G*M/r2)，我们可以得到v2=√(G*M/r1)。因此，可以得到r1/r