2024-2025学年高中物理 第六章 万有引力与航天 3 万有引力定律（1）教学设计 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天3万有引力定律（1）教学设计新人教版必修2授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教材分析嘿，各位亲爱的同学们，今天我们要一起探索物理的奇妙世界，特别是万有引力与航天这一章的“万有引力定律”。我们将会从生活中常见的现象出发，一步步揭开宇宙中的神秘面纱。准备好一起飞向知识的宇宙了吗？（✨🌌）核心素养目标1.培养学生运用科学探究方法，理解万有引力定律的发现过程。

2.培养学生运用数学工具，分析和解决与万有引力相关的问题。

3.增强学生对宇宙奥秘的好奇心，激发学生对科学研究的兴趣和热情。重点难点及解决办法重点：万有引力定律的理解与应用。

难点：万有引力定律的推导过程和实际应用中的计算问题。

解决办法：

1.重点：通过实验演示和生活中的实例，帮助学生直观理解万有引力定律的基本概念。

2.难点：结合具体案例，引导学生逐步推导万有引力定律公式，并通过练习巩固计算技巧。同时，利用小组合作学习，共同探讨解决复杂问题的方法。教学资源准备1.教材：确保每位学生人手一册新教材《高中物理》必修2，第六章相关页码。

2.辅助材料：准备与万有引力定律相关的图片、图表、宇宙探索视频等多媒体素材，以增强直观教学效果。

3.实验器材：准备弹簧测力计、铅球、地球模型等，用于演示万有引力现象。

4.教室布置：设置分组讨论区，安排实验操作台，确保教学活动顺利进行。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对万有引力定律的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“同学们，你们有没有想过，为什么苹果会从树上掉下来？而不是飞向天空？”

展示一些关于地球卫星、行星运动的图片或视频片段，让学生初步感受宇宙引力的魅力。

简短介绍万有引力定律的基本概念和它在物理学中的重要性，为接下来的学习打下基础。

2.万有引力定律基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解万有引力定律的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解万有引力定律的定义，介绍牛顿如何通过观察苹果落地和月球绕地球运动的现象，提出了万有引力定律。

使用图表或示意图展示万有引力公式F=G*(m1*m2)/r^2，帮助学生理解引力的大小与距离和质量的关系。

3.万有引力定律案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解万有引力定律的特性和重要性。

过程：

选择地球绕太阳公转、人造卫星轨道设计等案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解万有引力定律在解释天体运动中的作用。

引导学生思考这些案例对现代航天技术的影响，以及如何利用万有引力定律设计更高效的卫星系统。

小组讨论：将学生分成小组，讨论如何改进现有的人造卫星轨道，提高卫星的运行效率。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与万有引力定律相关的主题进行深入讨论，如“地球重力与高度的关系”。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对万有引力定律的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调万有引力定律的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括万有引力定律的定义、公式、案例分析等。

强调万有引力定律在解释宇宙现象和航天技术中的应用，鼓励学生进一步探索引力的奥秘。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于万有引力定律在航天领域应用的短文或报告，以巩固学习效果。教学资源拓展1.拓展资源：

-牛顿万有引力定律的历史背景资料，介绍牛顿的生平及其科学贡献。

-宇宙中的引力现象，如黑洞、中子星等天体的引力特性。

-地球引力场的分布，包括重力加速度随高度和纬度的变化。

-航天器轨道力学，探讨不同轨道类型（如地球同步轨道、低地球轨道）的引力影响。

-引力波的探测和研究，介绍引力波的基本概念和探测技术。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读关于牛顿生平和科学发现的书籍，了解科学家的研究过程和思维方式。

-组织学生观看科普视频，如《宇宙的奇迹：引力波的故事》，以直观的方式理解引力波的发现。

-建议学生利用在线教育平台，如KhanAcademy或Coursera，学习更多关于引力理论和航天工程的知识。

-推荐学生阅读《黑洞与时间弯曲：爱因斯坦的宇宙》等科普书籍，了解引力与时空的关系。

-组织学生进行小组项目，模拟设计一个卫星发射任务，考虑引力对卫星轨道的影响。

-建议学生参与科学实验，如制作简易的引力实验装置，观察不同质量物体之间的引力作用。

-鼓励学生参加学校的科学俱乐部或天文社团，与其他对物理学感兴趣的同学交流学习。

-建议学生关注最新的科学新闻，了解引力相关的最新研究成果和航天技术的进展。

-组织学生参观当地的科学博物馆或天文馆，通过实物和展览加深对引力现象的理解。

-推荐学生阅读《宇宙简史》等经典科普作品，拓宽对宇宙和引力的认识。课后作业1.作业题目：地球表面的重力加速度约为9.8m/s²，一个质量为2kg的物体在地球表面受到的重力是多少？

解答：使用公式F=m*g，其中m是物体的质量，g是重力加速度。

F=2kg*9.8m/s²=19.6N

答案：物体受到的重力是19.6牛顿。

2.作业题目：假设两个物体分别具有质量m1=10kg和m2=20kg，它们之间的距离为r=2m。根据万有引力定律，它们之间的引力是多少？

解答：使用公式F=G*(m1*m2)/r²，其中G是万有引力常数，G≈6.67430×10^-11N·m²/kg²。

F=(6.67430×10^-11N·m²/kg²)*(10kg*20kg)/(2m)²

F=(6.67430×10^-11N·m²/kg²)*(200kg²)/4m²

F=(6.67430×10^-11N·m²/kg²)*(50kg²)/m²

F=3.33565×10^-9N

答案：它们之间的引力是3.33565×10^-9牛顿。

3.作业题目：一个物体在地球表面上的重力是24N。如果这个物体被带到月球表面，其重力将变为多少？（假设月球的重力加速度是地球的1/6）

解答：首先计算物体在地球上的质量，使用公式m=F/g，其中F是重力，g是地球的重力加速度。

m=24N/9.8m/s²≈2.45kg

然后计算物体在月球上的重力，使用公式F'=m*g'，其中g'是月球的重力加速度。

F'=2.45kg*(9.8m/s²/6)≈4.0N

答案：物体在月球上的重力大约是4.0牛顿。

4.作业题目：一个质量为0.5kg的物体被抛向太空，其速度为5m/s，方向与地球表面成30度角。忽略空气阻力，计算物体在地球表面上的势能和动能。

解答：势能的计算使用公式E_p=m*g*h，其中h是物体的高度。

动能的计算使用公式E_k=0.5*m*v²，其中v是物体的速度。

假设物体抛出时的高度为0，则势能为0。

E_k=0.5*0.5kg*(5m/s)²=0.5*0.5kg*25m²/s²=6.25J

答案：物体在地球表面上的势能为0，动能为6.25焦耳。

5.作业题目：地球质量为5.972×10^24kg，月球质量为7.342×10^22kg，地球到月球的平均距离为3.844×10^8m。根据万有引力定律，计算地球和月球之间的引力。

解答：使用公式F=G*(m1*m2)/r²，其中G是万有引力常数，G≈6.67430×10^-11N·m²/kg²。

F=(6.67430×10^-11N·m²/kg²)*(5.972×10^24kg*7.342×10^22kg)/(3.844×10^8m)²

F=(6.67430×10^-11N·m²/kg²)*(4.362×10^46kg²)/(1.484×10^17m²)

F=2.566×10^20N

答案：地球和月球之间的引力约为2.566×10^20牛顿。板书设计①万有引力定律

-定律内容：任何两个质点都相互吸引，引力的大小与两质点的质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

-公式：F=G*(m1*m2)/r²

-引力常数：G≈6.67430×10^-11N·m²/kg²

②引力与质量的关系

-质量越大，引力越大。

-质量是引力作用的基础。

③引力与距离的关系

-距离越远，引力越小。

-距离的平方关系体现了引力的衰减速度。

④实际应用

-地球表面重力加速度：g≈9.8m/s²

-天体运动：行星绕太阳公转、卫星绕地球运动等。

⑤引力与日常生活的联系

-重力与物体下落速度的关系。

-地球重力对物体重量和重力的区别。教学反思教学一节课，总是充满了期待和挑战。今天我们学习了万有引力定律，这个看似抽象的概念，却与我们的生活息息相关。在回顾这节课的教学过程时，我想分享一些心得和反思。

首先，我觉得课堂的导入环节非常关键。我选择了生活中的常见现象——苹果从树上掉落，这个简单的例子让学生们立刻产生了好奇心。我看到他们眼中闪烁着对宇宙奥秘的渴望，这让我感到非常欣慰。通过展示宇宙探索的视频，我试图激发他们对科学研究的兴趣，同时也让他们对万有引力定律有了初步的认识。

在讲解基础知识时，我采用了图表和公式相结合的方式。我发现，对于物理公式，学生们往往感到陌生和畏惧。因此，我尽量用简单易懂的语言解释公式的来源和意义，并结合实例来帮助他们理解。例如，我通过地球绕太阳公转的例子，让学生们直观地看到引力如何影响天体的运动。

案例分析环节是本节课的难点，也是重点。我选择了几个典型的案例，如地球同步卫星和月球绕地球运动，这些案例不仅让学生们了解了万有引力定律的应用，还激发了他们对未来航天技术的好奇。在讨论环节，学生们积极参与，提出了很多有创意的想法，这让我感到非常惊喜。

在小组讨论中，我看到了学生们合作解决问题的能力。他们通过讨论，不仅加深了对知识的理解，还学会了如何表达自己的观点。这种互动式的教学方式，让我看到了学生们在课堂上的成长。

课堂展示与点评环节，学生们表现得非常自信。他们用自己的语言和方式，向全班同学展示了他们的研究成果。这让我意识到，每个学生都有自己的思考和表达方式，我们应该给予他们更多的展示机会。

在课堂小结时，我回顾了本节课的主要内容，强调了万有引力定律的重要性和意义。我希望通过这节课，学生们能够认识到物理学的重要性，