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

2024-2025学年新教材高中物理第七章3万有引力理论的成就（2）教案新人教版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具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。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了解了万有引力定律，本节课将在此基础上，进一步学习万有引力理论的成就，包括牛顿的万有引力定律和卡文迪许的引力常数测定等。这些内容将帮助学生更深入地理解万有引力理论，并了解其在科学发展中的重要地位。核心素养目标本节课的核心素养目标为：通过学习万有引力理论的成就，培养学生的科学探究能力和科学思维能力。具体包括：

1.能够运用科学方法，通过观察、实验、分析等手段，探究万有引力定律的发现和验证过程。

2.能够运用科学思维，理解万有引力定律的内涵和外延，掌握科学推理和科学论证的方法。

3.能够运用科学知识，分析和解决与万有引力相关的问题，提升学生的应用能力和创新意识。

4.通过对万有引力理论的学习，培养学生的科学精神和科学态度，使学生在面对科学问题时，能够保持好奇心、勇于探索、善于思考。重点难点及解决办法重点：

1.万有引力定律的发现和验证过程。

2.万有引力定律的应用和实际意义。

难点：

1.对万有引力定律的理解和运用。

2.了解科学家牛顿和卡文迪许的贡献。

解决办法：

1.通过实验和案例分析，让学生亲身体验和探究万有引力定律的发现和验证过程，从而加深理解。

2.提供实际问题，让学生运用万有引力定律进行解决，巩固应用能力。

3.通过讲解和讨论，深入了解牛顿和卡文迪许的贡献，激发学生的学习兴趣和科学精神。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：教师通过讲解万有引力定律的发现和验证过程，引导学生理解和学习相关知识。

2.讨论法：学生分组讨论科学家牛顿和卡文迪许的贡献，激发学生的思考和交流。

3.实验法：学生进行万有引力定律的实验，亲身体验和探究万有引力定律的验证过程。

教学手段：

1.多媒体设备：利用多媒体课件和视频，生动展示万有引力定律的发现和验证过程，提高学生的学习兴趣。

2.教学软件：运用教学软件进行模拟实验和问题解决，帮助学生更好地理解和应用万有引力定律。

3.网络资源：引导学生利用网络资源查找相关资料，了解万有引力定律在现代科技中的应用，拓宽学生的知识视野。教学流程1.导入新课（用时5分钟）

通过展示宇航员在太空中的生活照片，引发学生对万有引力的思考，进而导入新课。教师提问：“在太空中，宇航员为什么会飘浮起来？这与我们今天要学习的万有引力有什么关系？”引导学生思考和猜测，激发学生的学习兴趣。

2.新课讲授（用时15分钟）

①讲解万有引力定律的发现过程，如牛顿是如何发现万有引力定律的，万有引力定律的表述等。

②讲解万有引力定律的验证过程，如卡文迪许的引力常数测定实验等。

③讲解万有引力定律的应用和实际意义，如地球引力、天体运动等。

3.实践活动（用时10分钟）

①学生进行万有引力定律的实验，亲身体验和探究万有引力定律的验证过程。

②学生分组讨论，尝试运用万有引力定律解决实际问题，如计算两个物体之间的引力等。

③学生利用多媒体设备，展示自己对万有引力定律的理解和应用。

4.学生小组讨论（用时10分钟）

①分组讨论科学家牛顿和卡文迪许的贡献，激发学生的思考和交流。

②讨论万有引力定律在现代科技中的应用，如航天、地球物理等。

③举例说明万有引力定律在日常生活中的应用，如抛物线运动、天体观测等。

5.总结回顾（用时5分钟）

教师引导学生回顾本节课所学内容，总结万有引力定律的发现、验证和应用等方面的知识。同时，强调万有引力定律在科学发展中的重要地位，激发学生的科学精神和科学态度。

总用时：45分钟教学资源拓展1.拓展资源：

-《自然哲学的数学原理》：这是牛顿的经典著作，详细介绍了万有引力定律的发现和验证过程。

-《万有引力定律的历史与应用》：介绍万有引力定律的历史背景、发现过程以及在各个领域的应用。

-《天体物理学》：涉及万有引力定律在天体物理学中的重要应用，如行星运动、黑洞等。

-《物理实验指南》：提供万有引力定律实验的详细步骤和实验器材，方便学生自主实验。

2.拓展建议：

-学生可以阅读《自然哲学的数学原理》等经典著作，深入了解万有引力定律的发现过程。

-观看关于万有引力定律的科普视频，如纪录片、科普讲座等，增强学习的趣味性。

-参加学校或社区的科学讲座和实验活动，亲身体验万有引力定律的应用。

-结合数学知识，学习万有引力定律的数学推导，提高自己的科学思维能力。

-利用网络资源，了解万有引力定律在现代科技领域的研究和应用，如航天、地球物理等。

-开展小组讨论或研究项目，深入探究万有引力定律的相关话题，如引力波、黑洞等。

-结合课外阅读，拓展对万有引力定律历史和科学家的了解，培养科学精神和科学态度。教学评价与反馈1.课堂表现：观察学生在课堂中的参与程度、提问回答、互动交流等情况，评估学生对万有引力定律的理解程度和科学思维能力的发展。

2.小组讨论成果展示：评估学生在小组讨论中的表现，包括他们的参与度、合作能力、问题解决能力和创新思维能力。关注学生对牛顿和卡文迪许贡献的理解，以及对万有引力定律应用的讨论。

3.随堂测试：通过随堂测试评估学生对万有引力定律知识的掌握程度，包括理论理解和实际应用能力。设计一些选择题和计算题，测试学生对万有引力定律的理解和应用能力。

4.实践活动参与度：评估学生在实践活动中的参与程度和动手能力，观察他们是否能够正确进行实验操作，并运用万有引力定律解决实际问题。

5.教师评价与反馈：针对学生的课堂表现、小组讨论成果、随堂测试和实践活动中学生的参与度进行评价。给予积极的反馈，并提出改进建议，帮助学生进一步提高对万有引力定律的理解和应用能力。同时，鼓励学生提出问题，解答他们的疑惑，促进学生的深入学习。典型例题讲解1.例题一：

题目：一个物体在地球表面受到的重力为10N，求该物体在月球表面受到的重力。

解答：

-根据万有引力定律，地球对物体的引力F=G*(M地球*m物体)/R地球^2，其中G为引力常数，M地球为地球质量，m物体为物体质量，R地球为地球半径。

-同理，月球对物体的引力F'=G*(M月球*m物体)/R月球^2，其中M月球为月球质量，R月球为月球半径。

-由于物体在地球表面的重力为10N，即F=10N，我们可以将其代入地球的引力公式中求解m物体。

-解得m物体=F*R地球^2/(G*M地球)。

-将m物体代入月球的引力公式中求解F'。

-解得F'=G*(M月球*(F*R地球^2/(G*M地球)))/R月球^2。

-简化得F'=F*(M月球/R月球^2)*(R地球^2/M地球)。

-由于M月球/R月球^2*R地球^2/M地球=1，所以F'=F。

-因此，该物体在月球表面受到的重力也为10N。

2.例题二：

题目：一个质量为2kg的物体在地球表面受到的重力为19.6N，求地球的质量。

解答：

-根据万有引力定律，F=G*(M地球*m物体)/R地球^2。

-将已知的重力F=19.6N和物体质量m物体=2kg代入公式中求解M地球。

-解得M地球=F*R地球^2/(G*m物体)。

-已知地球半径R地球约为6400km，将其转换为米为R地球=6400*10^3m。

-引力常数G约为6.67*10^-11N·m^2/kg^2。

-代入数值计算得M地球=19.6*(6400*10^3)^2/(6.67*10^-11*2)。

-解得M地球约为5.97*10^24kg。

3.例题三：

题目：两个质点相距100km，质量分别为10kg和15kg，求它们之间的引力。

解答：

-根据万有引力定律，F=G*(m1*m2)/r^2，其中m1和m2分别为两个质点的质量，r为它们之间的距离。

-代入已知数值，F=G*(10*15)/(100*10^3)^2。

-引力常数G约为6.67*10^-11N·m^2/kg^2。

-计算得F=6.67*10^-11*150/(100*10^6)^2。

-解得F约为9.99*10^-5N。

4.例题四：

题目：一个物体在地球表面受到的重力为9.8N，求该物体的质量。

解答：

-根据万有引力定律，F=G*(M地球*m物体)/R地球^2。

-已知地球质量M地球约为5.97*10^24kg，地球半径R地球约为6400km。

-将已知数值代入公式中求解m物体。

-解得m物体=F*R地球^2/(G*M地球)。

-代入数值计算得m物体约为2kg。

5.例题五：

题目：一个质量为5kg的物体在距离地球表面10km的高度受到的万有引力为25N，求地球的质量。

解答：

-根据万有引力定律，F=G*(M地球*m物体)/r^2，其中r为物体到地球中心的距离。

-已知物体质量m物体=5kg，