2024-2025学年新教材高中物理 第4章 万有引力定律及航天 第2节 万有引力定律的应用教学实录2 鲁科版必修第二册

2024-2025学年新教材高中物理第4章万有引力定律及航天第2节万有引力定律的应用教学实录2鲁科版必修第二册一、课程概览

1.本节课的主要教学内容：利用万有引力定律解决实际问题，包括天体质量、密度、轨道周期等计算，以及卫星发射、航天器运行等相关应用。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课基于鲁科版必修第二册第4章第2节万有引力定律的内容，联系学生已学的牛顿运动定律、向心力、圆周运动等知识，引导学生运用万有引力定律解决实际问题。教材中涉及到万有引力定律在天文学、航天领域的应用，如卫星轨道计算、航天器发射条件等。二、核心素养目标

1.理解并运用万有引力定律解决实际问题，培养科学探究和问题解决能力。

2.通过分析卫星发射和航天器运行案例，发展学生的空间想象力和科学思维能力。

3.增强学生将物理知识应用于生活和科技发展的意识，提升科学态度与社会责任感。三、教学难点与重点

1.教学重点

-万有引力定律的应用：本节课的核心内容是运用万有引力定律计算天体的质量、密度和轨道周期。例如，通过万有引力定律推导出地球质量的计算公式，以及卫星绕地球运行的周期公式。

-航天器发射条件：讲解卫星发射所需的最小速度（第一宇宙速度）和轨道选择，强调这些条件对于实现航天器顺利进入预定轨道的重要性。

2.教学难点

-天体质量计算：学生可能难以理解如何通过万有引力定律和已知的天体运动数据（如轨道半径、周期）来计算天体的质量。例如，推导地球质量时，需要利用地球表面物体的重力加速度和地球半径，结合万有引力定律进行计算。

-轨道周期与半径的关系：学生可能不易掌握轨道周期与半径之间的数学关系，以及如何利用这些关系解决实际问题。如推导卫星绕地球运行的周期公式，需要结合圆周运动向心力公式和万有引力定律进行推导。

-航天器发射力学分析：学生可能在理解发射力学时遇到困难，特别是如何计算发射角度和速度，以及这些参数如何影响航天器的轨道。例如，讲解第一宇宙速度的计算和发射角度的选择，让学生理解这些因素对发射成功的影响。四

四、教学方法与手段

1.教学方法

-讲授法：通过讲解万有引力定律的应用案例，引导学生理解并掌握相关知识。

-讨论法：组织学生就卫星发射条件、轨道周期计算等主题进行小组讨论，促进思维碰撞。

-实验法：利用模拟软件进行虚拟实验，让学生直观感受万有引力定律在实际中的应用。

2.教学手段

-多媒体设备：使用PPT展示关键公式和案例，增强视觉效果。

-教学软件：运用专业物理模拟软件，如Orbiter等，模拟卫星运动，帮助学生理解轨道力学。

-网络资源：提供在线资源和模拟测试，让学生在课后自主复习和巩固知识。五、教学过程

1.导入环节（约5分钟）

内容：教师通过展示地球与月球之间的引力作用视频，引导学生回顾万有引力定律的基本概念，并提出问题：“我们如何利用万有引力定律解决实际问题？”接着，教师简要介绍本节课的教学目标和将要学习的内容，激发学生的好奇心和学习兴趣。

2.新知学习（约25分钟）

内容：首先，教师通过PPT展示万有引力定律的应用公式，如天体质量、密度和轨道周期的计算公式，并进行详细讲解。接着，教师通过板书和口头解释，逐步推导出这些公式的来源和推导过程。在讲解过程中，教师会穿插一些实例，如地球质量的计算、卫星轨道周期的确定等，以加深学生的理解。随后，教师组织学生进行小组讨论，讨论如何利用这些公式解决具体的物理问题。

3.实践应用（约10分钟）

内容：教师利用多媒体教学软件，如物理模拟软件，让学生在计算机上模拟卫星发射和轨道运行。学生通过调整发射速度、角度等参数，观察卫星的运动轨迹和周期变化，实践应用万有引力定律。同时，教师会提供一些实际问题，如计算某颗卫星的轨道周期，让学生独立解决。

4.总结与提升（约5分钟）

内容：教师邀请几名学生分享他们在实践应用环节中的发现和体会。然后，教师对万有引力定律的应用进行总结，强调其在航天科技中的重要性，并指出学生在学习过程中可能遇到的难点。最后，教师布置相关的课后作业，要求学生运用本节课所学知识解决更复杂的问题，以提升学生的知识运用能力。

具体细化如下：

1.导入环节

-展示地球与月球引力作用视频（1分钟）

-提问并引导学生回顾万有引力定律（2分钟）

-介绍本节课教学目标和内容（2分钟）

2.新知学习

-展示并讲解万有引力定律应用公式（5分钟）

-推导公式来源和过程（10分钟）

-举例讲解公式的应用（5分钟）

-小组讨论公式的实际应用（5分钟）

3.实践应用

-利用物理模拟软件进行卫星发射和轨道运行模拟（5分钟）

-提供实际问题进行独立解决（5分钟）

4.总结与提升

-学生分享实践应用环节的发现和体会（2分钟）

-教师总结万有引力定律的应用和难点提示（2分钟）

-布置课后作业（1分钟）六、教学反思与改进

1.教学反思：在本次课程中，学生对万有引力定律的应用理解较为深刻，但在实际问题的解决过程中，部分学生对于公式的运用还不够熟练，对于复杂问题的分析能力有待提高。

2.教学改进：未来教学中，我将增加更多实际案例分析，让学生在解决问题的同时，加强对公式的应用练习。此外，我会引入更多互动环节，如小组竞赛和问题解答，以提高学生的参与度和分析问题的能力。七、结语

同学们，今天我们一起探讨了万有引力定律在航天领域的应用，这是物理学中非常精彩的一部分。通过这节课的学习，希望大家能够理解万有引力定律不仅是一个理论公式，它还能帮助我们解决实际问题，比如卫星发射和航天器的轨道计算。记住，物理学的魅力在于它能够解释我们周围的世界，并且能够应用到科技发展中。在接下来的学习中，希望大家能够将今天学到的知识运用到更多的问题解决中，不断探索，勇于实践。如果有任何疑问，随时来找我，我们一起讨论，一起进步。加油，孩子们！八、作业布置与反馈

作业布置：

亲爱的同学们，根据我们今天所学的万有引力定律及其应用，我为大家布置以下作业，以帮助你们巩固所学知识并提高解决实际问题的能力。

1.理论作业：

-请运用万有引力定律，计算地球的质量，并说明你的计算过程。

-假设有一颗卫星在地球同步轨道上运行，计算其轨道半径和运行周期。

-阅读教材中关于第一宇宙速度的描述，解释第一宇宙速度的含义，并计算其数值。

2.实践作业：

-利用网络资源，查找我国近年来发射的卫星信息，选择一颗你感兴趣的卫星，分析其发射参数和轨道特性。

-使用物理模拟软件，模拟一颗卫星从地球表面发射到预定轨道的过程，记录关键数据和运行轨迹。

3.思考作业：

-思考万有引力定律在现代科技发展中的应用，举例说明其如何推动航天科技的前进。

-探索万有引力定律在天文学研究中的重要性，举例说明天文学家如何利用这一定律。

请大家在完成作业时，注意单位的统一和精度的控制，尽量使用科学计算器进行计算，并确保作业的整洁和条理清晰。

作业反馈：

在批改你们的作业时，我发现以下几点值得注意：

1.理论作业：

-部分同学在计算地球质量时，没有正确使用万有引力定律公式，导致计算结果错误。请回顾教材中相关内容，确保理解并正确应用公式。

-一些同学在计算卫星轨道半径和运行周期时，忽略了地球半径和卫星轨道高度的关系，导致结果偏差。请仔细阅读题目，确保考虑所有相关因素。

-关于第一宇宙速度的计算，一些同学没有正确理解其定义，导致计算过程混乱。请重新阅读教材，理解第一宇宙速度的概念。

2.实践作业：

-在模拟卫星发射和运行的过程中，一些同学没有记录关键数据，使得分析结果缺乏依据。请确保在模拟过程中，详细记录所有相关数据。

-对于查找卫星信息的同学，部分作业缺乏深入分析，仅仅是简单罗列数据。请尝试分析卫星的轨道特性和任务目的，以展现更深刻的理解。

3.思考作业：

-在思考万有引力定律的应用时，一些同学的观点较为表面，没有深入探讨其科学意义。请尝