2024-2025学年新教材高中物理 第七章 3 万有引力理论的成就教学实录 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教学实录新人教版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：2024-2025学年新教材高中物理第七章《万有引力理论的成就》

2.教学年级和班级：高一年级2班

3.授课时间：2024年10月15日星期二上午第二节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.科学探究：通过实验和数据分析，培养学生提出假设、设计实验、收集数据、分析结果的能力，加深对万有引力定律的理解。

2.科学思维：引导学生运用归纳、演绎等科学方法，培养逻辑推理和批判性思维能力，理解物理规律的普遍性和适用性。

3.科学态度与责任：使学生认识到科学理论对人类发展的重大意义，培养严谨求实的科学态度和探索未知的精神。学情分析高一年级的学生正处于从初中向高中过渡的关键时期，他们在物理学科上的学习层次相对分散。大部分学生对物理学的基本概念和规律有一定的了解，但深度和广度有限。在知识层面，学生对牛顿的运动定律和基本的力学知识较为熟悉，但对万有引力定律的理解可能停留在记忆公式和简单应用上，缺乏对引力概念和其数学表达式的深入理解。

在能力方面，学生的实验操作能力和数据分析能力参差不齐。部分学生能够熟练地进行简单的物理实验，但在设计实验方案和解释实验结果方面存在困难。数据分析能力方面，学生能够处理一些基础的数据，但对于复杂的数据处理和误差分析还不够熟练。

在素质方面，学生的科学探究精神和合作学习能力有待提高。在传统的教学模式下，部分学生可能习惯于被动接受知识，缺乏主动探究和解决问题的意识。此外，学生在团队合作中可能存在沟通不畅、分工不明确等问题。

行为习惯上，学生在课堂上普遍能够保持一定的专注度，但自我管理能力仍有待加强，如部分学生容易分心、参与度不高。这些行为习惯对课程学习产生了一定的影响，使得学生在理解和应用万有引力定律时遇到障碍。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《高中物理》新人教版必修2教材。

2.辅助材料：准备万有引力定律相关的图片、动画视频、引力势能和动能转换的图表。

3.实验器材：准备弹簧测力计、铁球、铅球等，用于演示万有引力定律。

4.教室布置：设置分组讨论区，布置实验操作台，确保实验安全和学生活动空间。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示太空中的行星运动图像，提出问题：“这些行星是如何相互吸引并保持轨道运动的？”

-回顾旧知：简要回顾牛顿第一定律和第二定律，以及圆周运动的向心力概念。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：介绍万有引力定律的提出背景、数学表达式以及引力常量G的测定过程。

-举例说明：通过地球绕太阳的运动、月球绕地球的运动等实例，解释万有引力定律的实际应用。

-互动探究：分组讨论万有引力定律在不同场景下的应用，如卫星通信、天体运动等。

3.实验演示（约15分钟）

-实验准备：展示万有引力实验，包括铁球与铅球的吸引实验。

-实验过程：引导学生观察实验现象，记录实验数据，分析数据变化。

-实验总结：引导学生总结实验结果，与万有引力定律的预期结果进行对比。

4.巩固练习（约30分钟）

-学生活动：发放练习题，包括计算题、选择题和简答题，让学生独立完成。

-教师指导：巡视教室，解答学生的疑问，检查学生的练习情况。

5.小组讨论（约15分钟）

-分组讨论：将学生分为小组，讨论以下问题：

a.万有引力定律在生活中的应用有哪些？

b.万有引力定律与牛顿运动定律之间的关系是什么？

c.如何根据万有引力定律计算两个物体之间的相互作用力？

-小组汇报：每组选派代表进行汇报，分享讨论成果。

6.案例分析（约20分钟）

-案例展示：提供实际案例，如卫星发射、宇宙飞船的轨道调整等。

-分析讨论：引导学生分析案例中涉及的万有引力定律的应用，探讨实际操作中的难点和解决方案。

7.总结与反思（约5分钟）

-总结：回顾本节课的主要知识点，强调万有引力定律的重要性。

-反思：引导学生反思学习过程中的收获和不足，提出改进措施。

8.布置作业（约2分钟）

-作业布置：布置课后作业，包括完成教材上的相关练习题和撰写一篇关于万有引力定律在日常生活应用的短文。知识点梳理1.万有引力定律的提出背景：

-天体运动现象的观察与描述：如行星绕太阳的运动、月球绕地球的运动等。

-牛顿对前人理论的研究与总结：如开普勒定律、伽利略的惯性定律等。

2.万有引力定律的内容：

-两个质点之间的引力与它们的质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

-引力的方向在两质点连线的方向上。

-引力常量G：一个实验测定的常数，用于计算两个质点之间的引力。

3.万有引力定律的数学表达式：

-F=G*(m1*m2)/r^2

其中，F为引力，G为引力常量，m1和m2为两个质点的质量，r为两质点之间的距离。

4.万有引力定律的应用：

-天体运动：如行星运动、卫星运动等。

-地面物体运动：如抛物线运动、地球自转等。

-生活中的应用：如地球重力、卫星通信等。

5.引力势能和动能的转换：

-在引力作用下，物体从高势能位置运动到低势能位置时，其动能增加，势能减少。

-引力势能的公式：U=-G*(m1*m2)/r

其中，U为引力势能，m1和m2为两个质点的质量，r为两质点之间的距离。

6.万有引力定律与牛顿运动定律的关系：

-牛顿第一定律：物体在没有外力作用下，保持静止或匀速直线运动状态。

-牛顿第二定律：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比。

-牛顿第三定律：作用力和反作用力大小相等、方向相反。

7.万有引力定律的实验验证：

-卡文迪许实验：通过测量两个小球之间的引力，测定引力常量G。

-地面重力实验：测量地面物体的重力，验证万有引力定律。

8.万有引力定律的意义：

-完善了牛顿力学体系，使物理学达到一个新的高度。

-为天文学、航天工程等领域提供了重要的理论基础。

-培养学生的科学探究精神和逻辑思维能力。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.融入实际案例：在讲解万有引力定律时，我会尝试结合实际生活中的案例，比如卫星导航、地球引力对人类活动的影响等，让学生看到物理知识的应用价值，激发他们的学习兴趣。

2.多媒体辅助教学：利用多媒体资源，如动画、视频等，直观展示万有引力定律的物理现象，帮助学生更好地理解抽象的物理概念。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生参与度不足：在小组讨论和实验环节，部分学生参与度不高，可能是由于对物理学科的兴趣不浓或者学习方法不当。

2.教学节奏把握：有时候在讲解新知识时，由于过于追求深度，导致教学节奏过快，部分学生跟不上进度。

3.评价方式单一：目前的评价方式主要是通过作业和考试，缺乏对学生实际应用能力的评价。

反思改进措施（三）改进措施

1.提高学生参与度：通过设计更具互动性的教学活动，如角色扮演、实验竞赛等，让学生在轻松愉快的氛围中学习。同时，鼓励学生提问，培养他们的自主学习能力。

2.优化教学节奏：在讲解新知识时，我会注意适时放慢节奏，确保每个学生都能跟上。对于较难理解的概念，我会采用分步讲解的方式，帮助学生逐步掌握。

3.多元化评价方式：除了传统的作业和考试，我还将引入课堂表现、小组合作、实验报告等多种评价方式，全面评估学生的学习成果。同时，鼓励学生参与项目式学习，提高他们的实际应用能力。

4.加强师生互动：通过定期组织课堂讨论、实验指导等，加强与学生的沟通，了解他们的学习需求和困难，及时调整教学策略。

5.注重跨学科融合：在讲解万有引力定律时，我会尝试将其与其他学科知识相结合，如数学、地理等，拓宽学生的知识面，提高他们的综合素养。课后作业1.**计算题**：两个质量分别为5kg和10kg的物体相距2m，求它们之间的万有引力大小（引力常量G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2）。

-解答：F=G*(m1*m2)/r^2=6.67×10^-11*(5*10)/(2^2)=6.67×10^-11*50/4=1.6675×10^-9N

2.**应用题**：地球半径约为6.4×10^6m，月球绕地球的轨道半径约为3.8×10^8m，求月球绕地球运动的向心加速度。

-解答：向心加速度a=v^2/r，其中v是月球绕地球的线速度。月球绕地球的周期T约为27.3天，转换为秒T=27.3*24*3600=2.36×10^6s。月球绕地球的轨道周长C=2πr=2π*3.8×10^8m。线速度v=C/T=(2π*3.8×10^8)/(2.36×10^6)≈3.08×10^3m/s。因此，a=(3.08×10^3)^2/(3.8×10^8)≈2.56×10^-3m/s^2。

3.**实验题**：设计一个实验来验证万有引力定律，并记录实验步骤和结果。

-解答：实验步骤：

1.准备两个质量已知的小球，一个弹簧测力计和一个刻度尺。

2.将两个小球固定在细线上，保持一定距离。

3.使用弹簧测力计测量两个小球之间的引力。

4.改变小球之间的距离，重复步骤3。

5.记录不同距离下的引力值。

-结果：根据记录的数据，绘制引力与距离平方的倒数的关系图，验证万有引力定律。

4.**思考题**：为什么地球上的物体都会受到地球的引力作用？

-解答：地球上的物体都会受到地球的引力作用，因为地球具有质量，根据万有引力定律，任何两个具有质量的物体之间都会存在引力。地球的质量非常大，因此它对地面上的物体产生的引力也足够强，使得物体被吸引向地面。

5.**应用题**：一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为90分钟，求卫星的轨道半径（地球半径约为6.4×10^6m）。

-解答：卫星的轨道半径r可以通过周期T和地球半径R来计算。卫星的轨道半径等于地球半径加上卫星轨道的高度h。首先，计算卫星的轨道高度h=(T/2π)*v，其中v是卫星的线速度。卫星的线速度v=2πr/T。将v代入h的公式中，得到h=(T/2π)*(2πr/T)=r。因此，r=(T/2π)*(2πR/T)=R。所以，卫星的轨道半径r等于地球半径R，即r=6.4×10^6m。卫星的轨道半径为地球半径，即6.4×10^6m。板书设计1.万有引力定律

①万有引力定律公式：F=G*(m1*m2)/r^2

②引力常量：G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2

③引力的方向：沿两质点连线的方向

2.引力势能

①引力势能公式：U=-G*(m1*m2)/r

②势能与距离的关系：随着距离增加，引力势能减小

③势能与动能的转换：引力场中物体从高势能位置向低势能位置运动时，动能增加

3.牛顿运动定律与万有引力定律的关系

①牛顿第一定律：物体在没有外力作用下，保持静止或匀速直线运动状态

②牛顿第二定律：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比

③牛顿第三定律：作用力和反作用力大小相等、方向相反

4.万有引力定律的应用

①天体运动：如行星运动、卫星运动等

②地面物体运动：如抛物线运动、地球自转等

③生活中的应用：如地球重力、卫星通信等

5.实验验证

①卡文迪许实验：测定引力常量G

②地面重力实验：验证万有引力定律课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们学习了万有引力定律，这是物理学中一个非常重要的定律，它揭示了物体之间相互吸引的规律。通过这节课的学习，我们了解到：

1.万有引力定律的内容：两个质点之间的引力与它们的质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

2.引力常量G：一个实验测定的常数，用于计算两个质点之间的引力。

3.引力的方向：在两质点连线的方向上。

4.引力势能和动能的转换：在引力作用下，物体从高势能位置运动到低势能位置时，其动能增加，势能减少。

5.万有引力定律的应用：在天体运动、地面物体运动以及生活中的多个方面都有广泛的应用。

当堂检测：

为了检测学生对本节课内容的掌握情况，我们将进行以下几道题目的当堂检测：

1.**选择题**：下列关于万有引力定律的说法正确的是：

A.引力与距离的平方成正比

B.引力与距离的平方成反比

C.引力与质量的乘积成正比

D.引力与质量的乘积成反比

-答案：C

2.**计算题**：地球半径约为6.4×10^6m，月球绕地球的轨道半径约为3.8×10^8m，求月球绕地球运动的向心加速度。

-答案：a≈2.56×10^-3m/s^2

3.**应用题**：一个质量为2kg的物体被抛向空中，其初始速度为10m/s