2024-2025学年高中物理 第3章 2 万有引力定律教学设计 教科版必修2

2024-2025学年高中物理第3章2万有引力定律教学设计教科版必修2主备人备课成员教学内容2024-2025学年高中物理第3章2万有引力定律教学设计教科版必修2

本章主要内容包括：1.万有引力定律的发现历程；2.万有引力定律的基本公式及其适用条件；3.地球表面重力加速度的计算；4.月球绕地球运动规律的应用；5.天体运动的基本规律。核心素养目标1.培养学生的科学探究能力，通过实验和数据分析，引导学生发现和验证万有引力定律。

2.培养学生的逻辑思维能力，通过公式的推导和应用，训练学生运用数学工具解决物理问题的能力。

3.增强学生的科学态度与责任，引导学生理解天体运动背后的物理规律，激发对宇宙探索的兴趣。

4.提升学生的科学精神，通过万有引力定律的历史背景，培养学生对科学发展的敬畏之心和持续探索的精神。重点难点及解决办法重点：

1.万有引力定律的发现过程及其基本公式，理解其普适性和适用条件。

2.地球表面重力加速度的计算方法，以及如何应用万有引力定律解释地球上的现象。

难点：

1.万有引力定律公式的推导过程，理解万有引力常数的物理意义。

2.在复杂情况下应用万有引力定律解决实际问题，如月球绕地球运动的规律。

解决办法：

1.通过历史资料和实验演示，帮助学生理解万有引力定律的发现过程。

2.使用多媒体辅助教学，逐步推导公式，强调万有引力常数的测量历史和意义。

3.通过实例分析，如地球表面重力加速度的计算，引导学生逐步掌握公式应用。

4.设计问题解决活动，让学生在小组合作中探讨复杂情况下的万有引力定律应用，鼓励学生提出假设、设计实验、分析数据，从而突破难点。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略1.采用讲授与讨论相结合的教学方法，通过讲解万有引力定律的历史背景和基本原理，激发学生的兴趣，同时引导学生思考。

2.设计角色扮演活动，让学生扮演牛顿、卡文迪许等科学家，体验科学发现的过程。

3.进行实际测量实验，让学生亲自动手测量地球表面重力加速度，加深对公式的理解。

4.利用多媒体资源，如动画和视频，展示天体运动的规律，帮助学生直观理解抽象概念。

5.设置项目导向学习任务，让学生分组研究月球绕地球运动的规律，培养学生的问题解决能力和团队合作精神。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

设计预习问题：围绕万有引力定律的发现历程，设计一系列具有启发性和探究性的问题，如“牛顿是如何得出万有引力定律的？”、“万有引力常数的测量有何意义？”

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解万有引力定律的基本概念。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

帮助学生提前了解万有引力定律的发现历程，为课堂学习做好准备。

培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示天体运动图片或视频，引出万有引力定律，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解万有引力定律的公式及其适用条件，结合实例如地球表面重力加速度的计算。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生探讨万有引力定律在实际问题中的应用。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

参与课堂活动：积极参与小组讨论，体验万有引力定律在解决实际问题中的应用。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解万有引力定律的知识点。

实践活动法：设计小组讨论，让学生在实践中掌握万有引力定律的应用。

作用与目的：

帮助学生深入理解万有引力定律的知识点，掌握其应用。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置涉及万有引力定律计算的习题，巩固学习效果。

提供拓展资源：提供与万有引力定律相关的拓展资源，如天体物理学的书籍或网站。

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

巩固学生在课堂上学到的万有引力定律知识点和技能。

通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。学生学习效果学生学习效果

1.知识掌握：

学生能够熟练掌握万有引力定律的基本公式和适用条件，理解其发现历程和物理意义。

学生能够计算出地球表面重力加速度，并应用于解释地球上的现象，如物体落地速度、卫星轨道等。

学生能够理解天体运动的基本规律，如月球绕地球运动的规律，并能够运用万有引力定律解释这些现象。

2.能力提升：

学生的科学探究能力得到提升，能够通过实验和数据分析发现和验证物理规律。

学生的逻辑思维能力得到加强，能够运用数学工具解决物理问题，如通过公式推导和计算。

学生的科学态度与责任得到培养，对宇宙探索产生浓厚兴趣，认识到科学发展的伟大和重要性。

3.思维发展：

学生的批判性思维能力得到锻炼，能够对万有引力定律的应用提出质疑和挑战。

学生的创造性思维能力得到激发，能够通过设计实验和解决问题展现自己的创新思维。

学生的跨学科思维能力得到发展，能够将物理学知识与其他学科（如数学、化学、地理等）相结合。

4.价值观塑造：

学生的科学精神得到培养，对科学家的探索精神表示敬佩，激发对科学的敬畏之心。

学生的社会责任感得到提升，认识到科学研究对人类社会的重要性，激发对科学发展的关注和参与。

学生的团队合作意识得到加强，通过小组讨论和项目合作，学会与他人协作，共同解决问题。

5.实践能力：

学生的动手实践能力得到锻炼，通过实验和测量活动，学会使用实验器材和数据分析方法。

学生的问题解决能力得到提升，能够运用所学知识解决实际问题，如设计卫星轨道、预测天体运动等。

学生的创新能力得到培养，能够提出新的假设和实验方案，探索未知领域。教学反思与总结今天这节课，我们学习了万有引力定律，这可是物理学中一个非常核心的概念。我想，先来跟大家分享一下我的一些反思。

首先，我觉得这节课的教学效果还是不错的。同学们对万有引力定律有了基本的理解，能够运用公式进行简单的计算，这在一定程度上达到了我的教学目标。但是，我也发现了一些问题。

比如，在讲解万有引力定律的公式时，我发现有些同学对公式中的各个符号的含义理解不够深刻。这说明我在教学过程中可能没有很好地解释清楚，或者是在讲解的过程中没有注意到学生的反应。所以，我需要改进教学方法，比如在讲解过程中多举一些例子，让学生在实际问题中理解公式的应用。

再比如，在组织课堂活动时，我发现部分同学参与度不高。这可能是因为活动设计得不够吸引人，或者是我没有很好地调动学生的积极性。今后，我会在活动设计上下功夫，确保每个活动都能激发学生的兴趣，让他们在参与中学习。

在教学策略上，我觉得我还可以更加灵活。比如，在讲解万有引力定律的历史背景时，我可以用一些图片或者视频来展示，这样可能比单纯的文字描述更直观，更能吸引学生的注意力。

至于教学管理，我发现有时候课堂纪律不够好，有些同学在课堂上说话、做小动作。这让我意识到，我需要在课堂管理上更加严格，同时也要更加关注学生的个体差异，给予他们更多的关注和帮助。

在知识方面，同学们对万有引力定律有了更深入的理解，能够运用公式进行计算，这是非常宝贵的。在技能方面，同学们的动手能力和问题解决能力得到了提升，他们能够在实际问题中运用所学知识。在情感态度方面，同学们对物理学产生了更浓厚的兴趣，这让我感到非常欣慰。

当然，也存在一些不足。比如，部分同学对公式的理解还不够深入，课堂参与度有待提高。针对这些问题，我提出以下改进措施：

1.在讲解公式时，我会更加注重对各个符号含义的解释，并通过实例来加深学生的理解。

2.在设计课堂活动时，我会更加注重活动的趣味性和互动性，以提高学生的参与度。

3.在课堂管理上，我会更加严格，同时也要更加关注学生的个体差异，给予他们更多的关注和帮助。典型例题讲解例题1：地球表面某地重力加速度为9.8m/s²，地球半径为6371km。求该地物体在地球表面所受的重力。

解：根据万有引力定律，物体所受重力F由公式F=G*(m1*m2)/r²给出，其中G为万有引力常数，m1和m2分别为两个物体的质量，r为两物体间的距离。

已知地球表面重力加速度g=9.8m/s²，地球半径R=6371km=6.371×10^6m。

由重力加速度公式g=G*(m1*m2)/r²，可得：

9.8=G*(m1*m2)/R²

由于物体在地球表面，m1即为地球质量，m2为物体质量，可以简化为：

g=G*m2/R²

解得物体质量m2：

m2=g*R²/G

代入已知数值：

m2=9.8*(6.371×10^6)²/6.674×10^-11

m2≈5.98×10^24kg

所以，该地物体在地球表面所受的重力为：

F=m2*g

F≈5.98×10^24kg*9.8m/s²

F≈5.89×10^25N

例题2：月球绕地球运动的轨道半径约为3.84×10^8m，月球绕地球的周期约为27.3天。求月球绕地球运动的角速度。

解：月球绕地球运动的角速度ω可以通过公式ω=2π/T计算，其中T为月球绕地球运动的周期。

已知月球绕地球的周期T=27.3天=27.3×24×3600s。

代入公式计算角速度ω：

ω=2π/T

ω=2π/(27.3×24×3600)

ω≈2.66×10^-3rad/s

例题3：人造卫星绕地球运动的轨道半径为7.5×10^6m，卫星的线速度为7.8×10^3m/s。求卫星所受的向心力。

解：人造卫星绕地球运动时，向心力由公式F=m*v²/r给出，其中m为卫星质量，v为卫星的线速度，r为卫星轨道半径。

已知卫星的线速度v=7.8×10^3m/s，轨道半径r=7.5×10^6m。

代入公式计算向心力F：

F=m*v²/r

由于题目没有给出卫星质量m，我们可以假设卫星质量为m，这样计算出的向心力F将是一个比例关系。

F=m*(7.8×10^3)²/(7.5×10^6)

F≈m*6.24×10^6/7.5×10^6

F≈0.832mN

例题4：地球同步卫星的轨道半径约为4.22×10^7m，地球自转周期为24小时。求地球同步卫星的线速度。

解：地球同步卫星的线速度v可以通过公式v=2π*r/T计算，其中r为卫星轨道半径，T为地球自转周期。

已知地球同步卫星的轨道半径r=4.22×10^7m，地球自转周期T=24小时=24×3600s。

代入公式计算线速度v：

v=2π*r/T

v=2π*4.22×10^7/(24×3600)

v≈3.07×10^3m/s

例题5：地球表面某地物体质量为2kg，当物体以10m/s的速度抛出时，求物体所受的向心力。

解：物体在抛出时，由于没有提供额外的向心力，我们可以认为物体所受的向心力是由地球的重力提供的。

向心力F由公式F=m*v²/r给出，其中m为物体质量，v为物体的速度，r为物体运动轨迹的半径。

已知物体质量m=2kg，速度v=10m/s，地球半径R≈6.371×10^6m。

代入公式计算向心力F：

F=m*v²/R

F=2*(10)²/(6.371×10^6)

F≈3.19×10^-3N内容逻辑关系①本文重点知识点：

-万有引力定律：描述两个质点之间的引力作用，公式为F=G*(m1*m2)/r²。

-地球表面重力加速度：g=G*M/R²，其中M为地球质量，R为地球半径。

-天体运动规律：开普勒定律，特别是第一定律，描述了天体绕中心天体的椭圆轨道运动。

②关键词：

-质点：在研究引力时，将物体简化为一个点。

-引力常数：G，万有引力定律中的常数，数值约为6.67430×10^-11N·(m/kg)²。

-质量m