2020高中物理万有引力定律教案范文

2021-04-081550

　　2020高中物理万有引力定律教案范文一

　　教学设计思路：

　　一、背景分析及指导思想：

　　本节课是针对应届高三学生的第一轮复习而设置。在本节之前学生在高一已经学习了万有引力定律这一章的相关知识，但知识的系统性不强，对“表面模型”和“环绕模型”及二者特点有了一定的掌握，但解决问题的方法性不强，对部分的重点和难点的分析不透彻。因此在设计时我们兼顾了本章的知识特点、高考大纲要求和学生特点，在教学过程中设置提问，重在提升学生的思维能力和解决问题的能力。

　　二、高考特点分析：

　　本部分是高考考查的重点内容之一，每年的高考试题中都会出现，频率较高，命题的立意包括：万有引力定律与其他知识的综合;应用万有引力定律解决一些实际问题，一般以选择题、填空题或计算题(新课标后计算题出现频率较低)的形式考查。

　　由于航天技术、人造地球卫星属于现代科技发展的重要领域，有关人造卫星问题的考查频率会越来越高，加上2012年载人航天的成功、中国北斗卫星导航系统的建成和完善、中国探月计划的实施、美国火星计划的实施，这些都是命题的热点。

　　三、内容设置与方案：

　　鉴于本部分的内容特点及在高考中的地位，设计这节复习课时，我们打破常规复习课以梳理知识为主的模式，重点突出模型教学与“问题式”方法教学。本节课设计了三个教学环节，第一个环节是知识梳理，以梳理基础知识;第二个环节是模型探究，以“地表”和“天上”两条线为引，突出圆和椭圆两类问题，并能解决相应的实际问题——(包括质量估算和简单变轨问题)的基本技能;第三个环节从高考的考点入手，有效的抓住高考的得分点，引导学生构建从基本概念、基本规律出发应用所学知识分析、解决实际问题的能力。三个环节上彼此呼应，充分体现以学生为主体的课堂教学模式。

　　四、设计意图：

　　启发提示，设计阶梯式问题，降低学生对问题理解的难度，引导学生顺着疑问阶梯找到知识的果实。并学会这一思维方法，达到突破这一重难点的目的。渗透科学研究方法以及问题解决的方法的教育，使学生学会“近似处理”和“估算法”，在实践中体验解决问题的脉络。最后通过例题检查学生学习的效果。

　　教学三维目标：

　　一、知识与技能：

　　1、理解万有引力定律，了解它在天文学上的主要应用，使学生能应用万有引力定律解决天体问题;

　　2、理解运用万有引力定律处理天体问题的基本思路和基本方法;

　　3、掌握宇宙速度的概念，构建相关知识网络。

　　二、过程与方法：

　　1、通过探求计算天体质量公式的过程，体会利用模型解题的思维过程;

　　2、使学生能够在教师的帮助下构建自己的知识结构体系，提高运用所掌握的科学知识分析和解决实际问题的能力。

　　三、情感态度与价值观：

　　1、通过万有引力定律在航天上的应用使学生感受到自己能应用所学物理知识解决实际问题——天体运动;

　　2、通过体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点。

　　教学重点：

　　1、理解万有引力定律及应用两类模型解决天体运动的的解题思路方法;

　　2、应用万有引力定律处理天体运动问题的归类总结，构建自己的知识结构体系。

　　3、变轨问题速度、加速度、能量关系的讨论

　　教学难点：

　　1、应用“万有引力定律”处理天体运动问题及归纳

　　2、两类模型的构建及使用模型计算中心天体质量

　　教学方法：

　　讨论、分析、归纳、计算机辅助

　　教学时间：40分钟

　　教学内容及过程：

　　基础知识梳理：

　　引入： 展示太阳系星球分布图。

　　我们知道现在地球的人口越来越多，开始制约经济的发展，对此人类计划向太空移民，据了解目前最适合人类生存的是火星。美国国家航天局在2012年提出了“火星计划”，并于2013年开始招募志愿者，在四月份的时候在中国招募了600名志愿者。我现在就有一个疑问：“美国人要将志愿者通过飞船送上火星，是不是简简单单的只要将飞船启动就可以了呢?必须克服哪些困难呢?”当然首先必须克服的就是地球的束缚——地球的引力。

　　1687年，牛顿在前人的基础上，总结并建立了万有引力定律：

　　1、任何两物体间都存在相互作用的引力，这个力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与两物体之间的距离的平方成反比。

　　2、表达式：

　　3、适用于两个质点或均匀球体;r为两质点或球心间的距离;G为万有引力恒量(1798年由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出) 。

　　现在同学们考虑一个问题：是不是任何两个物体间的引力都符合这个规律，都可以用这个公式来进行计算呢?需要注意：公式有适用条件，规律适用于任何物体间。

　　二、万有引力定律在天体运动中的应用——模型探究：

　　现在同学们观看“嫦娥一号”探月卫星的3D模拟视频，简单介绍卫星奔月过程，思考如何让卫星从地球到月球环绕。

　　展示卫星奔月图片：

　　提问引导：

　　问题(1)轨道模式分为哪两种?

　　圆和椭圆两种，两个圆轨道之间有一椭圆轨道用来变轨

　　问题(2)卫星围绕地球做匀速圆周运动，那么其所需要的向心力由什么提供呢?

　　由地球给它的万有引力提供

　　思考：我们能否发射一颗卫星以任意纬度为轨道运转，比如图中所示轨道?

　　问题(3)对匀速圆周运动需要满足的基本供与需的关系是什么?

　　满足关系：供=需，供就指的是二者间的万有引力。

　　问题(4)卫星围绕地球做匀速圆周运动有什么样的运行规律?

　　对于常见的运动比如行星绕恒星的运动，卫星绕行星的运动，人造天体绕地球(或其它行星)运动我们都处理为匀速圆周运动，其运动所需的向心力由万有引力提供。

　　即 = ;

　　我们可以得出卫星运行的规律：

　　r 越大卫星线速度越小，角速度越小，周期越大，加速度越小。这种模型，我们称之为“环绕模型”。

　　问题(5)地球上的物体随地球一起转动，其所受的万有引力等于其运动所需的向心力吗?

　　2020高中物理万有引力定律教案范文二

　　【教材依据】

　　人教版高中物理必修二第六章第三节

　　【教材分析】

　　万有引力定律是本章的核心，从内容性质与地位上看，本节内容是对上一节“太阳与行星间的引力”的进一步外推，即：从天体运动推广到地面上任何物体的运动;又是下一节掌握万有引力理论在天文学上应用的学习的基础。本节重点内容是理解万有引力定律的推导思路和过程，掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义，知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。本节难点是物体间距离的理解。另外本节内容还注重是对学生“科学方法”教育和“情感态度与价值观”的教育：使学生认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力;本节结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力;使学生学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。

　　【学情分析】

　　上节内容中，学生用所学的“圆周运动”、“开普勒行星运动定律”和“牛顿运动定律”知识，经历了一系列科学探究过程，得出了太阳与行星间的引力特点，学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。本节课教师再引导学生从太阳与行星间引力的规律出发，根据类比事实将“平方反比关系”的作用力进行猜想，假设和推广，从太阳对行星的引力到地球对月球的引力，再到任意物体间的吸引力都满足“平方反比的关系”。学生会带着好奇和探究意识以及必要的检验论证，一路探究下去，最终得出万有引力定律。使学生在理解掌握万有引力定律的基础上，培养了探究思维能力和良好的思维品质，为学生终身发展打下基础。

　　【教学流程】

　　【教学目标】

　　一、知识与技能

　　1.理解万有引力定律的推导思路和过程。

　　2.理解掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义。

　　3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

　　二、过程与方法

　　1.认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力。

　　2.结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。

　　三、情感态度与价值观

　　1.学习科学家们谦逊的美德，使学生在学习中互相协作、互相借鉴，培养团队精神。

　　2.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。

　　3.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。

　　【教学重点】

　　1.万有引力定律的推导思路和过程。

　　2.万有引力定律的内容及表达公式。

　　【教学难点】

　　1.对万有引力定律及物体间距离的理解。

　　2.对万有引力定律普遍性的理解：任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

　　【教学媒体】

　　1.教室电脑多媒体系统。

　　2. PowerPoint课件、Flash动画(行星绕太阳运动的动画，月球在地球引力作用下运动及受力的动画，苹果在地球引力作用下落地的动画)。

　　【教学方法】

　　阅读思考、猜想假设、分析推理、事实验证、归纳总结、讨论交流、练习巩固等。

　　【教学过程】

　　一、复习提问，导入新课

　　教师：我们上节课学习了两个问题：一是追寻牛顿的足迹学习了行星运动的动力学问题，找到了太阳与行星间引力的规律，谁能回答一下其具体内容呢?

　　学生：(老师引导学生复习上节课内容)

　　老师：同学们掌握的很好，根据其引力的作用规律，完全可以解释行星的运动了。正是由于行星受到了太阳对它的引力作用，行星才不会飞离太阳，而是按照开普勒发现的三个规律绕太阳运动。

　　老师：我们上节课学习的另一个问题是：太阳与行星间的引力规律是否适用于卫星绕行星的运动。思考该问题的探究思维程序如何呢?

　　学生：提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论。

　　(引导学生复习上节课的内容“说一说”和相应的探究思维程序，有助于提出“天体间引力规律的普遍性”的新问题从而导入新课。)

　　老师：那么，你们是否想过天体间引力规律是否具有普遍性呢?也就是说，地面物体与天体间的相互作用力也有同样的“平方反比关系”的规律吗?下面请同学们阅读第三节开头的三个自然段，体会牛顿当年是怎样思考这个问题的。

　　二、新课教学

　　1.天体间引力规律的普遍性——科学推理，萌发猜想

　　教师：(多媒体出示如下阅读提纲，引导学生阅读理解，然后再多媒体演示行星绕太阳运动的动画，月球在地球引力作用下运动及受力的动画，苹果在地球引力作用下落地的动画，引导学生逐步完成阅读问题。)

　　EMBED PBrush

　　阅读提纲 学生阅读活动或师生共同回答 (1)行星为什么没有飞离太阳? 原因是：太阳对行星的引力作用。 (2)地面物体为什么不能离开地球而总是落回地面呢? 因为地面物体受到地球对它的重力作用。 (3)地球与太阳间的引力和地球吸引苹果的力是不是一种力呢? 猜想一：地球与太阳间的引力和地球吸引苹果的力是一种力。 (4)最高的山顶上或建筑物上的重力有明显减弱吗? 客观事实表明：物体在地面和高山上所受的重力大小没多大区别。 (5)拉住月球的力和地面物体的重力性质一样吗? 猜想二：地球对周围物体的重力作用应该会延伸到很远的地方，拉住月球的力和地面物体的重力性质一样。 (6)树上掉下的苹果砸着牛顿，使牛顿突发奇想而发现了万有引力。你同意这种说法吗? 不同意。机遇偏爱于有准备的头脑。“当牛顿思考月亮绕地球运行的原因时，苹果偶然落地引起了他的遐想”的说法应该有点道理。 教师：根据以上分析，我们是否可以推测：拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力以及地球、众行星与太阳之间的作用力是同一种力，遵循相同的规律?也就是说我们上节课所学习的天体间引力的规律是否具有普遍性呢?

　　学生：可以，但这个想法的正确性要由事实来检验。

　　教师：很好，科学离不开事实。牛顿为了验证这个想法的正确性，做了“月—地检验”。请同学们阅读教材，然后回答检验的思路。

　　2.月地间引力与地球吸引物体的力相同——月—地检验，验证猜想

　　(引导学生阅读教材，理解月—底检验的思路。按如下板书思路逐步显示。)

　　教师：根据以上分析，我们可以得出什么结论?

　　学生：地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种力。

　　教师：牛顿并没有就此止步。我们也应该想到，能否再进一步推广呢?也就是说任意物体间都有平方反比关系的吸引力吗?

　　3.任意物体间的吸引都有平方反比的关系——解放思想，大胆推广

　　教师：假设任意物体间都有平方反比关系的吸引力作用，为什么我们都没有感觉到大楼、大石头之类的物体吸引我们呢?

　　学生：因为身边物体的质量比天体的质量小得多，我们觉察不出罢了。

　　教师：这个假设果真正确的话，我们可以大胆地把上面的结论推广到宇宙中的一切物体之间。牛顿就这样地将之推广了，于是就有了具有划时代意义的万有引力定律的问世。

　　4.万有引力定律——天地统一，得出万有引力定律

　　(按学习物理规律的常规方法进行，引导学生分析得出下列各项板书内容。)

　　(1)内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。

　　(2)公式：

　　(3)单位：质量——Kg、距离——m、力——N 。

　　(4)比例系数G叫做引力常量，普遍适用。

　　(5)距离的确定：

　　eq oac(○，1) 可视为质点的物体，则为质点间的距离;

　　eq oac(○，2) 对均质球体则是两个球心间的距离。

　　(6)意义：

　　eq oac(○，1) 对物理学、天文学的发展具有深远的影响;

　　eq oac(○，2) 它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来了;

　　eq oac(○，3) 在科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立起了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。

　　万有引力定律清楚地向人们提示，复杂运动的背后隐藏着简洁的科学规律;它明确地向人们宣告，天上和地下都遵循着完全相同的科学法则。

　　5.扭秤装置巧改造，引力常量被测出——天才发明与天才借鉴

　　教师：万有引力定律——这一科学史上最伟大的定律，与1687年发表在牛顿的传世之作《自然科学的数学原理》中。但在当时，牛顿无法确定其中的引力常量，万有引力定律的正确性仍然值得怀疑。请同学们阅读教材，明确是谁，在什么时间、什么地点测出了引力常量。

　　2020高中物理万有引力定律教案范文三

　　【教学目标】

　　一、?知识与技能

　　1、了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。

　　2、理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。

　　3、知道万有引力定律公式的适用范围。

　　4、理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。

　　二、?过程与方法

　　1、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。

　　2、培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

　　三、?情感态度与价值观

　　1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，提高学生科学价值观。

　　2、经过万有引力常量测定的学习，让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要性

　　【教学重点】

　　1、?月-地检验的推到过程。

　　2、?万有引力定律的内容及表达公式。

　　【教学重点】

　　1、对万有引力定律的理解。

　　2、使学生能把地面上的物体所受重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。

　　【教学设计思想】

　　在本节课教学，将让学生继续经历上节课的万有引力定律“发现之旅”，为此使整个教学流程力图体现如下规律发现过程：

　　进一步猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一本源?

　　月-地检验：这个大胆的想法要由事实检验。

　　更大胆地猜想：是否任意两个物体之间都存在这样的引力?

　　得到万有引力定律： (G为引力常量)。

　　检验万有引力定律的普适性：卡文迪许测定万有引力常量G.

　　通过这个假想，理论推导——实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。

　　【教学设计过程】

　　一、?新课引入

　　教师活动：

　　?通过上节的分析，我们已经知道了我们太阳与行星间的引力规律，那么：

　　A.?行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳?

　　B.?行星与太阳间的引力与什么因素有关?

　　C.?可以根据哪些已知规律推导出推出太阳与行星间的引力遵从的是什么样的规律?

　　公式中的G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，正是太阳和行星之间的引力使得行星不能飞离太阳。那么大家想到过，又是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢?

　　为了研究这个问题，下面我们继续来体验一下：牛顿发现万有引力定律的思维过程。

　　学生活动：

　　? (引导学生回答，教师及时纠正补充)

　　A.?行星与太阳间的引力提供作为行星绕太阳近似圆周运动的向心力，从而使得行星不能飞离太阳。

　　B.?行星与太阳间的引力F与太阳和行星之间的距离r，行星质量m和太阳质量M有关。

　　C.?根据开普勒第一、第二定律和牛顿第三定律推出太阳与行星间的引力遵从的规律： 。

　　二、?授新课

　　(一)、进一步猜想

　　教师活动：

　　?演示：将塑料制成且内部空心的苹果置于某位学生头顶不远处，静止释放。

　　诱思：

　　1.苹果为什么只砸向这位同学，而不是砸向其他同学呢?

　　2.那么受到重力又是怎么产生的呢?

　　3.地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力?若是这样，物体离地面越远，其受到地球的引力就应该越小，比如我们爬到高山上时，察觉到我们受到重力减小了?为什么?

　　4.这样的高度比起天体之间的距离来说，简直太小了。如果我们再往远处设想，物体延伸到月球那么远，物体将会怎么样运动?

　　于是我们可以提出这样的猜想：太阳对行星的引力 ，地球对月球的力，地球对地面上物体的力，也许真是同一种力，遵循相同的规律?

　　学生活动：

　　? (观察苹果的运动，启发学生提出问题，并进行思考讨论)

　　1.由于重力方向竖直向下，苹果在其重力作用下，在这位同学头顶正上方可认为做竖直向下的自由落体运动。

　　2.由于地球对苹果的吸引力而产生的。 .

　　3.可能是同一种力。

　　没有明显减弱，可能因为还不够远。

　　4.可能这个物体会象月球那样绕着地球运动。

　　(二)、月-地检验

　　教师活动：

　　? 假定上述猜想成立，月球和苹果的地位相当，则地球对月球的力与地球对苹果的力应该同样遵从“平方反比”律，即 ，那么月球轨道上的物体受到的引力比他在地面附近受到的引力要小.

　　创设情景：

　　在牛顿时代，重力加速度g、月-地的距离r、月球的公转周期T都能精确的测定，已知r=3.8×108m，T=27 .3天， g=9.8m/s2，月球轨道半径即月-地的距离r为地球半径R的60倍，那么：

　　①在月球轨道上的物体受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的几分之一?

　　②物体在月球轨道上的加速度a(月球公转的向心加速度)是它在地面附近下落的加速度g重力加速度(重力加速度)的几分之一?