万有引力定律教学设计11_物理_必修2_人教版

课题：万有引力定律

顺义一中及振成

课题名称万有引力定律

作者：北京市顺义一中及振成

一、教材依据

新课标人教版高一物理必修（2）第七章万有引力与航天

第3节万有引力定律

二、设计思想

本课题很好的体现了高中课程选择所遵循的三原则，即：时代性、基础性、选择性。万有引力定律的认识和建立过程是相当繁杂的，其证明过程是很复杂的，涉及到的数学知识超出了学生现有水平，我尝试着对这个复杂的过程进行有效的整合，努力做到讲授的科学性，编排易于为学生们接受，借着万有引力定律探寻之路，给学生面前打开一扇窗口，天体物理和宇宙学是当代物理两大最令人瞩目的前沿之一，也想借此激发学生探索宇宙奥秘的兴趣。万有引力定律的发现过程歌颂了前辈科学家的科学精神，展现了科学发展过程中科学家们富有创造而又严谨的科学思维，是发展学生思维能力的好素材。

学生第一次学习天体运行规律，对宇宙充满了好奇心，有较强烈的求知欲，这一点对教学非常有利。从知识上学生已经学习了开普勒行星三定律，以及物体做圆周运动需要向心力的知识，已经熟练掌握了向心力的公式和牛顿第三定律，在此基础上可以推导行星绕日运动所需的引力。学生知道在地面上地球对物体的引力约等于物体的重力，知道落体加速度（重力加速度），根据行星绕日中引力的推导，把引力推广到地球对月球的作用，即进行“月地”检验，从而得出地月间力和地面物体所受地球的引力是同一种力。基于此，我在本节课中又融进了学生自主探究的过程。

综合以上分析，本节课的设计为讲授与学生自主探究相结合。

三、教学目标

知识目标：

1．理解万有引力定律推导的思路和过程

2．巩固掌握万有引力定律的理解和应用

能力目标：

培养学生判断、想象、归纳推理、直觉思维、抽象思维能力。

过程与方法：

在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以现有的

知识基础处身于历史的背景下，亲历“发现”万有引力定律的过程，了

解探究过程中的近似法、比较法、理想实验法、归纳法，体会物理规律

的简洁性、普适性。

情感、态度价值观：

领略天体运动的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究

天体运动的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦，体会创新的科学

态度和精神，关注科技的最新发展，确立人类能够认识自然、改造自然

的信心。

四、教学重点

本节课的重点是万有引力定律的建立过程，强调人类对天体运动规律的探究过程，把教学重点放在体会万有引力定律发现过程中的思路和方法上。

五、教学难点

1、行星椭圆轨道近似为圆轨道，这是科学研究中突出主要因素的体现，学生目前能力达不到。

2、当把行星引力进行推广，牛顿进行“月地检验”这种思维上的普遍联系和创造性学生也是达不到的。

六、教学准备

指导学生阅读有关天体运动的科普书籍，让学生在自主阅读中掌握一些相关知识，让学生在头脑中先对天体有一个感性认识，这也是引导学生阅读科技书籍的契机。鉴于课题中涉及到了众多科学家对行星引力模型的猜测，我利用POWERPOINT制作了课件，同时剪辑了中央台十频道的科学探索片《斗转星移》中有关万有引力部分。

七、教学过程

复习：

师：问题1：人类对行星运动的认识？

问题2：开普勒行星运动定律？（重点复习第一、第三定律）

引入新课：行星为什么绕日运动？

生：（给学生时间讨论，激发求知欲，培养学生的创造力）

利用课件展示关于行星绕日的动力学解释：百家争鸣---介绍伽利略、开普勒、胡克、哈雷等人的模型。

师：介绍伽利略的惯性原理。

引导学生复习牛顿第一定律

师：展示牛顿对行星绕日的解释，并对刚才学生们的猜想做出鼓励性评价。

学情分析：学生建立行星运行轨道为圆是本节课教学的难点，通过给学生提供行星运行的轨道参量，从而得出多数大行星的轨道与圆十分接近这一事实，采用近似的方法，突出主要因素，提出了化椭圆为圆的方法。

简化模型：行星轨道近似为圆轨道。

生：（在教师指导下）利用数学演绎得到规律：学生根据牛顿第二定律、向心力的知识、开普勒第三定律推导引力公式。

师：讲授牛顿的创造性思想：利用引力的相互性推导出引力与太阳质量也成正比。师、生：共同完成引力公式的推导。

生：讲述“苹果落地”的经典故事。

生：分析苹果落地原因。

师：提出问题：地球使地面上物体下落的力与太阳对行星的引力是否性质相同？生：猜测，讨论。

师：假设性质相同。

检验猜想：这是本节课的第二个难点，从学生描述“苹果落地”这一脍炙人口的故事引入，指导学生利用掌握的圆周运动的知识计算出月球的向心加

速度，然后提出检验，假设是同种性质的力，然后进行对比，从而使

假设得到验证。

思想实验：假设地面上有一个“小月亮”，通过逻辑推理得出重力和月球所受的

向心力是同一性质的力。

事实检验：“月地”检验。首先让学生应用圆周运动的知识求出月亮的加速度，

然后利用引力规律与地面上重力加速度进行比较求解月亮的加速度。

归纳总结：（推广行星受到引力为“万有”引力） 建立万有引力定律。

播放《斗转星移》录像片，进一步理解万有引力定律，并提出问题为第五节宇宙航行做铺垫。

本节课同时按照两条线在展开，一条明线是按照科学探究的历程，从开普勒三定律、伽利略惯性原理、到关于行星绕日运行的百家争鸣，从牛顿的“月地”检验到事实归纳，直至最后建立万有引力定律，在回顾历程中引导学生进行探究、推证。一条暗线是科学研究方法贯穿整节课，从椭圆到圆的近似法，从苹果到月地检验中的比较法，从牛顿的“小月亮”的思想实验法到创建万有引力定律的归纳法。知识是载体，方法和思想是灵魂，这是学生学习的根本所在。

在本节课中，考虑到涉及到的头绪多，不但涉及到了众多的科学家，还涉及到了众多的相关研究成果，所以为了帮助学生理清建立万有引力定律的脉络，设计了万有引力定律建立过程框架图，然后对每个框架进行相关研究的链接，这样探究过程虽然庞杂，但是学生眼前始终有一条主线。

1、对新知的确定，究竟什么是本课题的新知，这一点是非常重要的，这也

是需要花大力气才能弄清的，这一点在以往的教学中我也有考虑，但是没有落到纸面上没有落到细处，当真正去表达一节课的新知识时，

有时甚至感到十分茫然，在这一点上我着实体会了“细微之处见功夫”。

2、对学生认知障碍的分析，这一点当明确了本节课的新知时，相应的认知障碍就要容易确定了，一开始我也走了弯路，对新知表达不准确，就直接影响了对学生认知障碍的分析，障碍有两种：一种是知识上的，另一种是方法上的，知识上的障碍表现在对已有知识掌握不熟练，因此在新课教学前有必要进行有目的有选择的复习旧知；方法上的障碍有许多，有的是不能回忆起

已有的方法，不能把原来掌握的方法迁移到新知的探究上来，这时就要进行有效的引导；有的是初次接触到的方法，这就要靠讲授来完成了。

九：附件

1、高中物理课堂教学评价草案（自拟）

2、学生综合测评

3 、POWERPOINT课件

4、《斗转星移》电视片剪辑

附1：

高中物理课堂教学评价草案（自拟）

A等级：对本项目完成度高，实施到位

B等级：对本项目完成较好，实施基本到位

C等级：对项目的完成存在疏漏和不足

学生综合测评

1、对于万有引力的数学表达式，下列说法正确的是：（）

A、公式中G是引力常量，是人为规定的

B、r趋于零时，万有引力趋于无穷大

C、m1、m2 受到的万有引力总是大小相等，与m1、m2 的大小无关

D、m1、m2 受到的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力

2、要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法中可采用的是（）

A、使两物体的质量都减到原来的1/4，距离不变

B、使两物体的质量都减到原来的1/2，距离不变

C、使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变

D、使两物体的质量和距离都减为原来的1/2

3、地球质量大约是月球质量的81倍，在登月飞船通过地月间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心和地球中心的距离之比为多少？

4、你学过本节知识后（）

A主动去查阅相关书籍和资料

B关注有关科学研究、探测的信息

C自觉的观测星空

D 不会做以上事情

5、人类能够认识宇宙并加以利用，你同意这一观点吗（）

A同意B不同意C不清楚

6、牛顿曾经说过下面两段话：

“假如我看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”

“假如我有一点微小成就的话，没有其它秘诀，唯有勤奋而已。”

请你选择其中一个话题，简述你的认识。