2024-2025学年新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 2 万有引力定律（2）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2万有引力定律（2）教案新人教版必修2课题：科目：班级：课时：计划3课时教师：单位：一、教学内容分析本节课的主要教学内容来自2024-2025学年新教材高中物理第七章“万有引力与宇宙航行”的第二节“万有引力定律（2）”。教学内容主要包括：万有引力定律的数学表达式，计算天体间的引力大小，讨论万有引力与距离和质量的关系，以及其在天体运动中的应用。此部分内容与学生已有知识的联系在于，学生已在之前的课程中学习了质点、质量和牛顿第一、第二定律等基本概念，理解了力的作用效果和运动状态变化的关系。在此基础上，通过本节课的学习，学生将运用数学工具，深化对万有引力定律的理解，并将其与之前的物理知识体系相融合，探索宇宙中物体运动的普遍规律。二、核心素养目标本节课的核心素养目标旨在通过万有引力定律的学习，培养学生的物理学科核心素养。学生将能够：运用科学探究方法，通过实验和观察分析万有引力定律的数学表达式，提高科学探究能力；运用物理知识解决实际问题，计算天体间的引力，加强对物理模型的认识与应用；通过小组合作讨论，提升交流合作能力，培养团队精神；在对万有引力定律的探索中，发展理性思维和批判性思维，提高科学思维能力；结合宇宙航行的实例，激发学生探索宇宙的兴趣，培养科学情怀和爱国主义精神。这些目标与新教材的要求紧密相连，旨在全面提升学生的物理学科素养。三、学习者分析1.学生已经掌握了如下相关知识：质点的概念、牛顿第一定律和第二定律、运动学基本公式、简单的力的合成与分解、圆周运动的基本概念等。此外，学生在数学方面具备了基本的代数运算能力，包括解方程、计算比例关系等。

2.学习兴趣方面，学生对宇宙和航天等前沿科技领域表现出较高的兴趣，但部分学生可能对物理定律的数学表达式和计算过程感到畏惧。能力上，学生的物理理解能力和数学应用能力参差不齐，部分学生具有较强的逻辑思维和分析能力，而部分学生在这些方面则相对薄弱。学习风格方面，学生中存在视觉型、听觉型和动手操作型等不同类型，需要针对这些差异进行因材施教。

3.学生可能遇到的困难和挑战包括：理解万有引力定律背后的物理意义，特别是万有引力常量的引入和运用；将理论知识与实际问题相结合，解决具体的引力计算问题；在小组合作中，如何有效沟通和协作，共同探讨问题；对于数学表达式较复杂的推导过程，学生可能会感到困惑，需要逐步引导和耐心解释。针对这些困难和挑战，教师应提前做好准备，采用适当的教学策略和方法，帮助学生克服困难，提高学习效果。四、教学资源1.硬件资源：

-物理实验室

-计算机设备

-投影仪

-模型或教具（如行星模型、弹簧秤等）

2.软件资源：

-物理学科教学软件（如模拟万有引力实验的软件）

-动画演示软件（如PPT、Keynote等）

-数学计算软件（如几何画板、数学公式编辑器等）

3.课程平台：

-学校教学管理系统（发布预习资料、课后作业等）

-在线学习平台（提供拓展学习资源）

4.信息化资源：

-电子教材

-互动式电子白板

-网络教学资源（如数字化教学视频、虚拟实验室等）

5.教学手段：

-探究式教学

-小组合作学习

-案例分析

-课堂讨论

-实验演示五、教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：激发学生兴趣，明确学习目标。

过程：通过展示宇宙航行的视频，引出万有引力在宇宙航行中的重要性，提出问题：“万有引力定律是如何描述天体间相互作用的？”让学生思考并快速回顾已有知识，为新课的学习做好铺垫。

2.理论讲解（10分钟）

目标：理解万有引力定律的数学表达式及其物理意义。

过程：讲解万有引力定律的发现历程，推导数学表达式，解释万有引力常量的含义。通过示例计算，让学生理解如何运用该定律进行引力大小的计算。

3.实验演示与观察（20分钟）

目标：通过实验观察，加深对万有引力定律的理解。

过程：在物理实验室进行弹簧秤实验，让学生观察并记录不同质量、距离下的引力变化，引导学生分析实验结果与理论之间的关系。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养合作能力，共同解决实际问题。

过程：将学生分为小组，针对实验观察结果，讨论万有引力与质量、距离的关系，探讨在宇宙中可能的应用场景，如卫星发射、行星探测等。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：提升表达能力和批判性思维。

过程：各小组代表展示讨论成果，其他学生进行点评，教师进行总结和补充，强调重点，解答疑问。

6.课堂小结（5分钟）

目标：巩固所学知识，形成知识体系。

过程：通过问答方式，让学生回顾本节课所学内容，总结万有引力定律的数学表达式、物理意义及其应用。教师强调本节课的重点和难点，为学生的课后复习提供指导。六、知识点梳理1.万有引力定律的发现历程

-牛顿的苹果故事

-牛顿如何推导出万有引力定律

-万有引力定律的初步验证

2.万有引力定律的数学表达式

-公式F=G*(m1*m2)/r^2

-G为万有引力常量，其数值和单位

-m1、m2为两个质点的质量

-r为两个质点之间的距离

3.万有引力定律的物理意义

-质点之间的引力与它们的质量成正比

-质点之间的引力与它们之间距离的平方成反比

-引力是一种相互作用力，大小相等、方向相反

4.万有引力定律的应用

-地球表面物体所受重力与万有引力的关系

-卫星发射、轨道计算和宇宙探测

-天体运动规律的研究

5.实验验证万有引力定律

-弹簧秤实验原理

-实验数据处理和分析

-实验结果与理论值的对比

6.万有引力与牛顿运动定律的关系

-万有引力作为物体运动的外力

-牛顿第二定律在万有引力作用下的应用

-天体运动中的圆周运动和椭圆运动

7.万有引力与航天技术

-航天器发射速度与地球引力的平衡

-卫星轨道分类及稳定性

-探月工程和火星探测中的万有引力应用

8.万有引力定律的局限性

-在极端条件下，如强引力场中，相对论效应的影响

-量子力学对万有引力定律的修正

-当前研究万有引力定律的挑战和突破

9.天体质量与距离的关系

-天体质量与引力大小的关系

-天体距离与引力大小的关系

-宇宙中不同天体的质量与距离特点

10.万有引力定律在实际问题中的应用案例分析

-地球表面的物体下落问题

-地球卫星的轨道设计和运行

-行星探测器的飞行轨迹计算七、作业布置与反馈一、作业布置

1.基础作业：

-请学生完成教材第XX页的练习题1-5。

-根据课堂讲解，推导万有引力定律的数学表达式，并解释各部分的物理意义。

-通过实验数据，计算并比较不同质量、距离下的引力大小，分析其规律。

2.提高作业：

-选择一道实际问题，如卫星发射、行星探测等，运用万有引力定律进行计算和分析。

-阅读教材相关章节，总结万有引力定律在航天领域的应用。

-探讨万有引力定律在宇宙中的局限性，以及当前科学家是如何克服这些局限性的。

3.小组作业：

-以小组为单位，设计一项关于万有引力定律的实验，要求能够验证定律的部分内容。

-各小组撰写实验报告，包括实验原理、过程、数据分析和结论。

二、作业反馈

1.基础作业：

-批改学生练习题，关注学生对万有引力定律数学表达式及其物理意义的掌握情况。

-针对学生在推导过程中出现的错误，给出具体指导，帮助学生理解和掌握推导方法。

-对实验数据计算的准确性、分析深度进行评价，指出学生在数据处理方面的不足。

2.提高作业：

-针对学生选择的问题，评价其计算过程和结果的正确性，给出优化建议。

-检查学生对教材相关章节的阅读理解程度，引导他们深入思考万有引力定律的应用。

-对学生探讨的局限性问题，进行点评，激发学生对科学研究的兴趣。

3.小组作业：

-评价各小组实验设计的科学性和实用性，提出改进意见。

-审阅实验报告，关注学生在实验过程中的思考、分析和总结能力，引导他们提高实验报告的质量。

注意事项：

1.作业布置要适量，避免过多影响学生的课余时间。

2.作业反馈要及时，以便学生能够及时了解自己的学习状况，并进行针对性的复习。

3.在作业反馈中，注意保护学生的自尊心，多给予鼓励和肯定，提高学生的学习积极性。

4.对于作业中普遍存在的问题，可在课堂上进行集中讲解，帮助学生共同进步。八、板书设计①重点知识点：

-万有引力定律的数学表达式：F=G*(m1*m2)/r^2

-万有引力常量G的数值和单位

-质量与引力的正比关系

-距离与引力的平方反比关系

-宇宙中万有引力定律的应用实例

②词、句：

-“万有引力”：描述宇宙中所有物体之间普遍存在的引力现象

-“力的相互作用”：强调引力是大小相等、方向相反的相互作用力

-“天体运动”：探讨万有引力定律在天体运动中的应用

-“实验验证”：强调通过实验观察和数据分析来验证理论

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