2024-2025学年高中物理 第五章 万有引力定律及其应用 第1节 万有引力定律及引力常量的测定教学实录1 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1节万有引力定律及引力常量的测定教学实录1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1节万有引力定律及引力常量的测定教学实录1鲁科版必修2设计思路本节课以鲁科版必修2物理教材第五章第一节“万有引力定律及引力常量的测定”为基础，围绕万有引力定律的基本概念、公式及其应用进行教学。课程设计注重理论联系实际，通过实验演示、问题引导等方式，帮助学生深入理解万有引力定律，掌握引力常量的测定方法，并能够运用万有引力定律解决实际问题。核心素养目标培养学生科学探究能力，通过实验探究万有引力定律，提升观察、分析、推理和实验操作技能。增强科学思维，理解物理规律与数学表达的关系，发展模型建构和抽象思维能力。同时，培养科学态度与责任，认识到物理学在科技发展和社会进步中的重要作用，激发学生对自然现象的好奇心和求知欲。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在本节课前应已具备一定的物理基础知识，包括牛顿运动定律、圆周运动等概念，以及相应的数学知识，如微积分初步、三角函数等。此外，学生应具备一定的实验操作能力，能够进行简单的物理实验。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对物理学科普遍存在一定的好奇心和兴趣，尤其是对宇宙、天体等与引力相关的内容。学生具备较强的逻辑思维能力，能够理解抽象的物理概念。学习风格上，部分学生可能偏好通过实验和观察来学习，而另一部分学生可能更倾向于通过数学推导和理论分析来掌握知识。

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问题包括：对万有引力定律公式的推导过程理解困难，对引力常量G的物理意义和测量方法认识不清，以及在应用定律解决实际问题时缺乏具体实例的指导。此外，部分学生可能在实验操作中遇到误差分析和数据处理上的挑战。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有鲁科版必修2物理教材，以便随时查阅相关内容。

2.辅助材料：准备万有引力定律的相关图片、历史资料、图表和演示视频，以丰富教学内容。

3.实验器材：准备弹簧秤、铁球、铅球、测力计等实验器材，确保实验的顺利进行。

4.教室布置：设置分组讨论区，安排实验操作台，确保学生有足够的空间进行实验和讨论。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：通过提问“你们知道天体之间是如何相互作用的吗？”或展示天文图片，如行星运动轨迹图，引发学生对宇宙引力的好奇。

-回顾旧知：简要回顾牛顿运动定律和圆周运动的相关知识，为引入万有引力定律做准备。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：详细讲解万有引力定律的公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G为引力常量，m1和m2为两个物体的质量，r为它们之间的距离。

-举例说明：通过地球和月球、地球和太阳之间的引力关系举例，帮助学生理解定律的应用。

-互动探究：组织学生分组讨论，提出问题如“为什么地球和月球不会飞离彼此？”引导学生通过合作探究得出结论。

3.实验演示（约15分钟）

-实验准备：确保实验器材（弹簧秤、铁球、铅球、测力计等）准备齐全且安全。

-实验步骤：演示如何使用弹簧秤测量两个铁球之间的引力，强调实验的精确性和安全性。

-实验观察：让学生观察实验现象，记录数据，并引导学生分析实验结果。

4.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：布置练习题，让学生独立完成，题目包括计算不同质量物体间的引力、解释自然现象等。

-教师指导：巡视教室，解答学生疑问，确保学生理解题目要求和解题方法。

5.应用拓展（约15分钟）

-引导学生思考万有引力定律在科技发展中的应用，如卫星导航、航天器轨道计算等。

-分享实际案例，如GPS系统的原理，加深学生对引力定律应用的理解。

6.总结与反思（约5分钟）

-学生总结：让学生回顾本节课所学内容，分享自己的学习心得。

-教师总结：强调万有引力定律的重要性，指出其在物理学和其他科学领域的广泛应用。

7.课后作业（约10分钟）

-布置课后作业，包括阅读相关资料、完成课后习题，并鼓励学生进行拓展研究。教学资源拓展1.拓展资源：

-天体物理背景知识：介绍宇宙的尺度、星系的形成和演化、黑洞等天体物理现象。

-历史人物与成就：介绍牛顿、卡文迪许等对万有引力定律作出重要贡献的科学家及其生平和贡献。

-科学实验与发现：介绍卡文迪许实验测定引力常量G的过程，以及现代物理学中引力波的探测技术。

-数学工具与应用：探讨万有引力定律中的数学表达式，如积分和微分在引力问题中的应用。

2.拓展建议：

-阅读推荐书籍：《万有引力：宇宙的终极力量》等科普书籍，帮助学生更深入地理解引力现象。

-观看科普视频：推荐观看关于宇宙、黑洞、引力波等主题的科普视频，如《宇宙时空之旅》系列。

-参与科学竞赛：鼓励学生参加物理竞赛或科学展览，提升对物理学的兴趣和探究能力。

-开展小组研究：组织学生分组研究万有引力定律在不同领域的应用，如地球物理学、天体物理学等。

-制作科普小册子：让学生通过制作小册子的形式，总结万有引力定律的相关知识，并分享给其他同学。

-探索科技新闻：关注最新的科技新闻，了解引力相关的最新研究进展和科技应用。

-参观科学博物馆：参观天文馆或自然历史博物馆，通过实物和展览加深对引力现象的认识。重点题型整理1.计算题：

-已知两个物体的质量分别为m1=5kg和m2=10kg，它们之间的距离为r=0.5m，求它们之间的万有引力大小。

-解答：使用万有引力定律公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2，计算得到F=6.67430×10^-11*(5*10)/(0.5)^2≈2.66×10^-9N。

2.应用题：

-地球半径约为6.371×10^6m，月球轨道半径约为3.844×10^8m，求地球和月球之间的万有引力。

-解答：使用万有引力定律公式，地球质量约为5.972×10^24kg，月球质量约为7.342×10^22kg，计算得到F=6.67430×10^-11*(5.972×10^24*7.342×10^22)/(3.844×10^8)^2≈1.98×10^20N。

3.判断题：

-万有引力定律的适用范围仅限于天体之间的相互作用。

-解答：错误。万有引力定律适用于宇宙中所有物体之间的相互作用，不仅限于天体。

4.解答题：

-解释为什么地球表面上的物体都会受到重力作用。

-解答：地球表面上的物体受到重力作用是因为地球的质量巨大，根据万有引力定律，地球对周围物体施加引力，使得物体被地球吸引。

5.分析题：

-分析为什么地球和月球的距离逐渐增大。

-解答：地球和月球的距离逐渐增大可能是因为月球受到太阳引力的作用，导致月球轨道逐渐远离地球。此外，地球的自转也会导致月球轨道的离心力增加，进一步使距离增大。课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.本节课我们学习了万有引力定律及其应用，重点掌握了万有引力定律的公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G为引力常量，m1和m2为两个物体的质量，r为它们之间的距离。

2.通过实验演示和案例分析，我们了解了万有引力定律在天体运动和日常生活中的应用。

3.学生们积极参与课堂讨论，对万有引力定律的理解更加深入。

当堂检测：

1.选择题：

-万有引力定律的公式中，G表示什么？

A.引力常量

B.物体的质量

C.物体的速度

D.物体的加速度

-答案：A

2.填空题：

-地球的质量约为________kg，月球的质量约为________kg。

-答案：5.972×10^24；7.342×10^22

3.简答题：

-简述万有引力定律在天体运动中的应用。

-答案：万有引力定律在天体运动中的应用主要体现在解释行星绕太阳的椭圆轨道运动、月球绕地球的圆周运动等现象。

4.计算题：

-已知两个物体的质量分别为m1=10kg和m2=20kg，它们之间的距离为r=2m，求它们之间的万有引力大小。

-答案：使用万有引力定律公式F=G*(m1*m2)/r^2，计算得到F=6.67430×10^-11*(10*20)/(2)^2≈6.67430×10^-9N。

5.应用题：

-地球半径约为6.371×10^6m，月球轨道半径约为3.844×10^8m，求地球和月球之间的万有引力。

-答案：使用万有引力定律公式，地球质量约为5.972×10^24kg，月球质量约为7.342×10^22kg，计算得到F=6.67430×10^-11*(5.972×10^24*7.342×10^22)/(3.844×10^8)^2≈1.98×10^20N。内容逻辑关系①万有引力定律的基本概念

-万有引力定律的提出背景

-万有引力定律的公式F=G*(m1*m2)/