2024-2025学年高中物理 第三章 万有引力定律及其应用 第1节 万有引力定律教学实录3 粤教版必修2

2024-2025学年高中物理第三章万有引力定律及其应用第1节万有引力定律教学实录3粤教版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析2024-2025学年高中物理第三章万有引力定律及其应用第1节万有引力定律教学实录3粤教版必修2，本节课通过引入开普勒三定律，引导学生总结出万有引力定律的规律，并探究其应用。课程内容紧密结合课本，注重学生的动手实践和理论联系实际，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。核心素养目标本节课旨在培养学生科学探究能力，提升科学思维和科学态度。通过万有引力定律的学习，学生能够运用数学工具进行物理问题的分析，发展逻辑推理和抽象思维能力。同时，强化学生对自然界的认识，激发学生对宇宙探索的兴趣，培养严谨求实的科学态度。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在进入本节课之前，已经学习了牛顿运动定律和开普勒定律，具备了一定的物理基础知识。他们能够理解物体运动的基本规律，并对天体运动有一定的认识。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对宇宙和天体物理现象普遍感兴趣，喜欢通过实验和观察来探索自然规律。他们的学习能力较强，能够通过自主学习掌握新知识。学习风格上，部分学生偏好通过实验和直观演示来理解概念，而另一部分学生则更倾向于通过数学推导和逻辑推理来学习。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在理解万有引力定律时可能遇到的困难包括对引力概念的理解、对数学公式的应用以及对天体运动规律的抽象化。此外，学生可能难以将抽象的物理概念与实际天体运动现象联系起来，这需要教师通过实例和类比来帮助学生克服。教学资源-软硬件资源：物理实验室、电脑、投影仪、白板、多媒体教学软件

-课程平台：学校网络教学平台

-信息化资源：万有引力定律相关教学视频、在线天文观测数据、科学实验软件

-教学手段：实物模型、动画演示、小组讨论、课堂实验教学过程一、导入新课

1.老师站在讲台前，面带微笑，用亲切的语气说：“同学们，今天我们要一起探索一个神秘而有趣的话题——万有引力定律。在之前的课程中，我们已经学习了牛顿运动定律和开普勒定律，今天我们将把这些问题串联起来，揭示宇宙中物体之间相互作用的奥秘。”

2.学生们坐直了身子，聚精会神地听着老师的话语，眼神中透露出对未知知识的渴望。

二、新课讲授

1.老师在黑板上写下“万有引力定律”五个字，接着说：“首先，我们来回顾一下开普勒定律，它揭示了行星绕太阳运动的规律。那么，这些规律背后的原因是什么呢？”

2.学生们纷纷举手发言，老师逐一进行点评，引导他们思考。

3.老师接着说：“接下来，我们将学习万有引力定律，它揭示了宇宙中任意两个物体之间都存在着相互吸引的力。这个力的大小与物体的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。”

4.老师在黑板上写下万有引力定律的公式，并进行详细讲解，引导学生理解公式中的各个物理量。

5.老师说：“为了让大家更好地理解这个定律，我们来看一个实例。比如，地球和月球之间的引力是如何影响月球绕地球运动的？”

6.学生们开始思考，老师引导学生运用万有引力定律进行计算，并解释计算过程。

三、课堂练习

1.老师说：“下面，我们来做一些课堂练习，巩固一下刚才所学的知识。”

2.老师在黑板上写出几道练习题，让学生独立完成。

3.学生们认真思考，低头计算，老师巡视课堂，解答学生们的疑问。

4.老师说：“现在，请同学们举手展示你们的答案，我们一起来检查一下。”

5.学生们纷纷举手，老师逐一进行点评，指出正确答案和错误原因。

四、课堂讨论

1.老师说：“同学们，刚才我们学习了万有引力定律，那么，这个定律在现实生活中有哪些应用呢？”

2.学生们开始讨论，老师引导他们从以下几个方面进行思考：

a.天体运动：如地球绕太阳运动、月球绕地球运动等。

b.通信卫星：地球同步卫星的轨道设计。

c.地球物理：如地震波传播、地球内部结构等。

3.学生们纷纷发言，老师对他们的观点进行点评，并补充一些相关知识。

五、课堂小结

1.老师说：“今天，我们学习了万有引力定律，了解了它的重要性。希望大家能够把所学知识运用到实际生活中，去探索更多的奥秘。”

2.学生们点头表示赞同，脸上洋溢着对知识的渴望。

3.老师说：“课后，请大家查阅相关资料，进一步了解万有引力定律的应用，下节课我们进行交流。”

4.学生们纷纷点头，表示明白。

六、布置作业

1.老师说：“今天的作业是：阅读课本相关内容，思考万有引力定律在生活中的应用，下节课我们将进行讨论。”

2.学生们纷纷拿出课本，认真阅读，做好笔记。

3.老师说：“好了，今天的课就上到这里，下课！”教学资源拓展1.拓展资源：

-天体物理学：介绍天体物理学的基本概念，如恒星、行星、黑洞等，以及它们如何受到万有引力定律的影响。

-天文观测：探讨不同类型的天文望远镜及其工作原理，以及它们如何帮助我们观测和研究天体。

-宇宙背景辐射：介绍宇宙背景辐射的概念，以及它是如何证明宇宙大爆炸理论的。

-引力波探测：介绍引力波的概念，以及LIGO等引力波探测器的原理和发现。

2.拓展建议：

-阅读相关书籍：《宇宙的奇迹：万有引力定律的故事》和《黑洞与时间弯曲：爱因斯坦的宇宙》等，以更深入地了解万有引力定律的历史和理论。

-观看教育视频：推荐观看国家地理频道或NASA官方网站上的科普视频，了解宇宙中的引力现象。

-实践活动：组织学生进行模拟实验，如使用弹簧秤和不同质量的物体来验证万有引力定律。

-在线课程：鼓励学生参加在线课程，如Coursera或edX上的天体物理学课程，以获得更系统的知识。

-科学杂志：指导学生阅读《科学美国人》或《自然》等科学杂志，了解最新的天体物理学研究进展。

-小组讨论：鼓励学生组成学习小组，讨论万有引力定律在不同领域的应用，如工程学、生物学和环境科学。

-科学展览：参观当地的科学博物馆或天文馆，通过互动展览加深对万有引力定律的理解。

-个人研究项目：鼓励学生选择一个与万有引力定律相关的主题，进行个人研究项目，如研究地球引力对气候的影响或设计一个简单的引力模型。教学反思与改进教学反思是教学过程中不可或缺的一环，它帮助我们评估教学效果，识别不足，并制定改进措施。以下是我对本次“万有引力定律及其应用”教学的反思与改进计划。

1.设计反思活动

-课后问卷：在课程结束后，我会发放一份问卷，让学生们就课程内容、教学方法、课堂互动等方面进行评价。这有助于我了解学生对课程的满意度和学习效果。

-课堂观察：我会在课后对课堂录像进行观察，分析自己在教学过程中的表现，如语言表达、教学节奏、学生参与度等。

-学生访谈：选择部分学生进行访谈，了解他们在学习过程中的困惑和需求，以及对我教学的建议。

2.制定改进措施

-优化教学设计：在今后的教学中，我将更加注重教学设计的合理性，确保教学内容与学生的认知水平相符。例如，在讲解万有引力定律时，我会结合实际生活中的例子，如卫星通信、地球引力等，帮助学生更好地理解抽象的概念。

-提高课堂互动：为了提高学生的参与度，我将在课堂上设计更多互动环节，如小组讨论、角色扮演等。通过这些活动，让学生在合作中学习，培养他们的团队协作能力和沟通能力。

-丰富教学手段：在今后的教学中，我将尝试运用更多样的教学手段，如多媒体教学、实验演示等，以激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

-加强个别辅导：针对学习困难的学生，我将提供个别辅导，帮助他们克服学习障碍，提高学习成绩。

-反思教学评价：在评价学生时，我将更加注重过程性评价，关注学生在学习过程中的进步和努力，而不仅仅是考试结果。课堂1.课堂提问

-我会通过提问来检验学生对万有引力定律的理解程度。例如，我会问：“如果两个物体之间的距离减半，它们之间的引力会发生怎样的变化？”这样的问题旨在检查学生是否能够根据万有引力定律的公式推导出正确的结果。

-在提问过程中，我会注意学生的反应，观察他们是否能够迅速回答，以及回答的准确性。通过这些观察，我可以及时了解学生对概念的理解程度。

2.观察学生参与度

-在课堂讨论和小组活动中，我会观察学生的参与情况。例如，在讨论天体运动时，我会注意学生是否能够积极参与讨论，提出自己的观点，或者是否能够倾听他人的意见。

-通过观察学生的互动和表达，我可以评估他们的沟通能力和团队合作精神。

3.课堂测试

-为了评估学生对万有引力定律的掌握程度，我会设计一些课堂测试题。这些题目可能包括选择题、填空题和简答题，涵盖不同难度层次。

-测试后，我会及时批改试卷，并根据测试结果调整教学策略。对于测试中表现不佳的学生，我会提供额外的辅导和练习。

4.学生反馈

-我会鼓励学生在课后填写反馈表，分享他们在课堂上的学习体验和遇到的困难。这些反馈对于我了解教学效果和学生需求至关重要。

-学生反馈的内容可能包括对教学内容的理解程度、课堂氛围、教学方法等方面的意见和建议。

5.作业评价

-对于学生的作业，我会进行细致的批改，不仅检查答案的正确性，还会点评解题过程，指出学生的错误和改进空间。

-我会及时将作业反馈给学生，让他们了解自己的进步和需要改进的地方。对于作业中的亮点，我会给予表扬，以激励学生继续努力。

6.评价反馈

-我会定期与学生在课堂上进行一对一的反馈交流，讨论他们在学习过程中的表现和进展。

-通过这些交流，我可以提供个性化的指导，帮助学生解决学习中的问题，并鼓励他们在未来取得更好的成绩。典型例题讲解1.例题一：地球绕太阳的运动

已知地球绕太阳公转的周期为1年，地球到太阳的平均距离为1.496×10^8千米。求地球绕太阳公转的线速度。

解：根据万有引力定律，地球绕太阳公转的向心力由万有引力提供，即：

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

其中，G为万有引力常数，M为太阳质量，m为地球质量，r为地球到太阳的距离，v为地球公转的线速度。

由于地球公转的周期T与线速度v和半径r的关系为：

T=2πr/v

解得：

v=2πr/T

将已知数值代入公式计算得：

v=2*π*1.496×10^8km/1*365.25*24*3600s≈2.98×10^4m/s

2.例题二：月球绕地球的运动

已知月球绕地球公转的周期为27.3天，月球到地球的平均距离为3.84×10^5千米。求月球绕地球公转的线速度。

解：与例题一类似，根据万有引力定律和周期与线速度的关系，可得：

v=2πr/T

将已知数值代入公式计算得：

v=2*π*3.84×10^5km/27.3*24*3600s≈1.02×10^3m/s

3.例题三：卫星轨道半径与周期的关系

一颗人造卫星绕地球做圆周运动，已知其周期为T，求其轨道半径r。

解：根据万有引力定律，卫星的向心力由万有引力提供，即：

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

其中，G为万有引力常数，M为地球质量，m为卫星质量，v为卫星线速度。

由于卫星做圆周运动，其线速度v与周期T和半径r的关系为：

v=2πr/T

代入向心力公式得：

G*(M*m)/r^2=m*(2πr/T)^2/r

化简得：

r^3=GM/(4π^2)

解得：

r=(GM/(4π^2))^1/3

将万有引力常数G和地球质量M的值代入计算，得：

r≈6.38×10^6m

4.例题四：行星质量与轨道半径的关系

已知木星的质量约为地球的318倍，木星到太阳的平均距离约为地球到太阳的5.2倍。求木星和地球的轨道半径之比。

解：根据开普勒第三定律，行星轨道半径的立方与公转周期的平方成正比，即：

(r1/r2)^3=(T1^2/T2^2)

由于木星和地球的公转周期均为1年，可得：

(r1/r2)^3=(1^2/1^2)

r1/r2=1

即木星和地球的轨道半径之比为1：1。

5.例题五：引力势能的计算

一物体在地球表面上的引力势能为U0，当它被提升到距离地球表面高度h处时，其引力势能为U。求U与U0的比值。

解：引力势能的公式为：

U=-G*(M*m)/r

其中，G为万有引力常数，M为地球质量，m为物体质量，r为物体到地球中心的距离。

当物体在地球表面时，r等于地球半径R，此时引力势能为U0：

U0=-G*(M*m)/R

当物体被提升到高度h时，r等于R+h，此时引力势能为U：

U=-G*(M*m)/(R+h)

求U与U0的比值：

U/U0=(-G*(M*m)/(R+h))/(-G*(M*m)/R)

=R/(R+h)

所以，U与U0的比值为R/(R+h)。内容逻辑关系①本文重点知识点：

-万有引力定律：两个质点之间的引力与它们的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

-引力势能：质点在引力场中的势能，与位置有关，公式为U=-G