高中物理萬有引力定律教案設計

時間：2022-10-18 18:15:42 燕純0由分享

　　任意兩個質點有通過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。接下來是小編為大家整理的高中物理萬有引力定律教案設計，希望大家喜歡!

　　高中物理萬有引力定律教案設計一

　　【教材分析】

　　本節(jié)課內(nèi)容主要講述了萬有引力發(fā)現(xiàn)的過程及牛頓在前人工作的基礎上，憑借他超凡的數(shù)學能力推證了萬有引力的一般規(guī)律的思路與方法.?

　　這節(jié)課的主要思路是：由圓周運動和開普勒運動定律的知識，得出行星和太陽之間的引力跟行星的質量成正比，跟行星到太陽的距離的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也應與太陽的質量成正比.這個定律的發(fā)現(xiàn)把地面上的運動與天體運動統(tǒng)一起來，對人類文明的發(fā)展具有重要意義。作為高中階段無法證明橢圓軌道的情況而只能近似以圓軌道來處理的一種“近似”的物理思路.這是一種極好的研究物理的方法.?

　　本節(jié)內(nèi)容包括：發(fā)現(xiàn)萬有引力的思路及過程、萬有引力定律的推導.?

　　【三維目標】

　　一、知識與技能

　　1.了解萬有引力定律得出的思路和過程.?

　　2.理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律，記住引力常量G并理解其內(nèi)涵.?

　　3.知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律.?

　　二、過程與方法?

　　1.培養(yǎng)學生在處理問題時，要抓住主要矛盾，簡化問題，建立模型的能力與方法.?

　　2.培養(yǎng)學生的科學推理能力.?

　　三、情感態(tài)度與價值觀?

　　通過牛頓在前人的基礎上發(fā)現(xiàn)萬有引力的思想過程，說明科學研究的長期性、連續(xù)性及艱巨性.?

　　【教學重點】

　　1.萬有引力定律的推導.?

　　2.萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式.?

　　【教學難點】

　　1.對萬有引力定律的理解.?

　　2.使學生能把地面上的物體所受的重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質的力聯(lián)系起來.?

　　【教學方法】

　　1.對萬有引力定律的推理——采用分析推理、歸納總結的方法.?

　　2.對疑難問題的處理——采用講授法、例證法.?

　　【教學用具】

　　多媒體課件

　　【課時安排】

　　1課時

　　【教學設計】

　　[故事導入]

　　1666年夏末一個溫暖的傍晚，在英格蘭林肯郡烏爾斯索普，一個腋下夾著一本書的年輕人走進他母親家的花園里，坐在一棵樹下開始埋頭讀書.當他翻動書頁時，他頭頂?shù)臉渲χ杏袠訓|西晃動起來，一只歷史上最著名的蘋果落了下來，落在23歲的伊薩克.牛頓的身邊，恰巧那天他正苦苦思索一個問題：是什么力量使月球保持在環(huán)繞地球運行的軌道上?以及使行星保持在其環(huán)繞太陽運行的軌道上?為什么這只蘋果會墜落到地上?正是從這一問題開始，他找到了這些問題的答案.

　　師提問：太陽對行星的引力使得行星圍繞太陽運動，月球圍繞地球運動，是否能說明地球對月球有引力作用?拋出的物體總要落回地面，是否說明地球對物體有引力作用?

　　【新課教學】?

　　課件展示：畫面1：八大行星圍繞太陽運動

　　畫面2：月球圍繞地球運動

　　畫面3：人造衛(wèi)星圍繞地球運動

　　演示4：地面上的人向上拋出物體，物體總落回地面

　　學生思考、討論下面問題：

　　1、行星為何能圍繞太陽做近似圓周運動?

　　2、月球為什么能圍繞地球做近似圓周運動?

　　3、人造衛(wèi)星什么能圍繞地球做圓周運動?

　　4、地面上的物體受到的力與上述力相同嗎?

　　5、根據(jù)以上四個問題的探究，你有何猜想?

　　師引導分析，猜想：“天上”的力與“人間”的力應屬于同種性質的力.

　　師說明：探究上述問題時我們運用了類比的方法得出猜想，猜想是否正確需要檢驗，因此不能將其作為結論.

　　月-地檢驗

　　1、目的：驗證“天上”的力與“人間”的力是同種性質的力.

　　2、原理：課本P39師指導學生看書。

　　3、驗證：師生互動，教師指導學生推演：

　　根據(jù)驗證原理，若“天上”與“人間”的力是同種性質的力，應滿足：F∝ EMBED Equation.DSMT4

　　理論推導：月球受到的地球引力：F∝ EMBED Equation.DSMT4

　　又 EMBED Equation.DSMT4

　　由 EMBED Equation.DSMT4

　　實際測量：月球繞地球做勻速圓周運動，向心加速度 EMBED Equation.DSMT4

　　EMBED Equation.DSMT4

　　二、萬有引力定律

　　我們的思想還可以更解放，是否任意兩個物體之間都具有“與兩個物體的質量成正比，與它們之間的距離的二次方成反比”的吸引力呢?科學家們經(jīng)過大量的檢驗，事實確實是這樣的。牛頓在前人的基礎上，總結了這個規(guī)律，我們稱為萬有引力定律。

　　高中物理萬有引力定律教案設計二

　　【教材依據(jù)】

　　人教版高中物理必修二第六章第三節(jié)

　　【教材分析】

　　1、萬有引力定律這一節(jié)承上啟下，承接上章勻速圓周運動，開啟之后要學習的衛(wèi)星的運動規(guī)律。

　　2、萬有引力定律這一節(jié)是本章的核心，這節(jié)內(nèi)容是對上兩節(jié)課教學內(nèi)容的進一步推演，也是下節(jié)課教學內(nèi)容的基礎，是本章的教學重點。

　　3、教材在尊重歷史事實的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學生以自己現(xiàn)有的知識基礎，經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律的過程。

　　【學情分析】

　　1.高一學生已經(jīng)學習了牛頓的三個定律、圓周運動的知識、開普勒三定律，已經(jīng)積累了一定的知識。理論上已經(jīng)具備了接受萬有引力定律的能力。

　　2. 在上一節(jié)中，學生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程，學生對天體運動的研究產(chǎn)生了極大的興趣和求知欲。

　　3.另一方面我國在航天事業(yè)上成就突出，捷報頻傳，極大的激發(fā)了學生學習有關宇宙、航天、衛(wèi)星知識的興趣。

　　【教學目標】

　　一、知識與技能

　　1、了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道重物下落和天體運動的統(tǒng)一性。

　　? 2、理解萬有引力定律的含義并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。

　　? 3、知道萬有引力定律公式的適用范圍。

　　? 4、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實驗室。

　　二、過程與方法

　　? 1、在萬有引力定律建立過程的學習中，學習發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設與推理論證等方法。

　　2、培養(yǎng)學生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。

　　三、情感態(tài)度與價值觀

　　1、通過牛頓在前人的基礎上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學生科學價值觀。

　　2、經(jīng)過萬有引力常量測定的學習，讓學生體會科學的方法論和物理常量數(shù)量級的重要性。

　　【教學重點】

　　? 1、月-地檢驗的推導過程。

　　? 2、萬有引力定律的內(nèi)容及表達式。

　　【教學難點】

　　? 1、對萬有引力定律的理解。

　　? 2、使學生能把地面上的物體所受重力與月地之間存在的引力是同性質的力聯(lián)系起來。

　　【教學設計思想】

　　在本節(jié)課教學，將讓學生繼續(xù)進行“發(fā)現(xiàn)之旅”---追尋牛頓的足跡，為此整個教學流程如下：由蘋果落地引起猜想---月地檢驗---更大膽的猜想---萬有引力定律---卡文迪許測定G。

　　? 通過這個假想──理論推導──實驗檢驗過程，讓學生在物理情景中主動的參與知識的構建過程，體會這種充滿著大膽的設想、巧妙的驗證和從中體現(xiàn)著的科學探索的精神與方法。

　　【教學過程】

　　一、新課引入

　　教師活動學生活動通過上一節(jié)的學習，我們已經(jīng)知道了太陽與行星間的引力規(guī)律，提問：表達式是怎樣的?

　　這一節(jié)我們將繼續(xù)追尋牛頓的足跡“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律。

　　(教師板書課題：6.3 萬有引力定律)

　　提問：提到萬有引力定律，同學們首先想到什么?

　　展示課件中的牛頓蘋果樹的圖片，講述中國也有牛頓蘋果樹的事實。學生回答

　　想到牛頓與蘋果的故事 ? 設計說明：講述學生不知道的事實---中國也有牛頓蘋果樹，引起學生的興趣，激發(fā)學生的學習熱情。

　　二、教授新課

　　(一)進一步猜想

　　教師活動學生活動展示課件中牛頓與蘋果的故事圖片，“回味”牛頓的思考及牛頓的猜想：

　　思考：(1)地球和月球之間的吸引力會不

　　與地球吸引蘋果的力是同一種力?

　　思考：(2)即使在最高的建筑物上和最高的山頂上，重力都不會有明顯的減弱.那么地球表面的重力能否延伸到很遠的地方，會不會作用到月球上?

　　思考：(3)拉住月球使它繞地球運動的力，與拉著蘋果使它下落的力，以及眾行星與太陽之間的作用力也許真的是同一種力，遵循相同的規(guī)律?

　　牛頓的猜想：這些力是同一種性質的力，并且都遵從與距離的平方成反比的規(guī)律.

　　觀察圖片，與牛頓”一起”猜想：

　　(1)地球和月球之間的吸引力使月球沒有做離心運動，地球吸引蘋果的力使蘋果落地，它們可能是同一種力。

　　(2)高山上也有蘋果樹，蘋果熟了也會下落。地球表面的重力會延伸至很遠，也會作用的月球上。

　　(3)猜想是同一種力，都遵從相同規(guī)律

　　設計說明：通過蘋果自由下落的物理情景，喚醒學生腦中當年由蘋果落地而引起遐想進而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的故事情景，從而啟發(fā)學生設問，使牛頓的想法能夠激發(fā)學生的興趣與想像力。

　　(二)月-地檢驗

　　教師活動學生活動 (板書：一、月地檢驗)

　　課件展示情景：月球繞地球做勻速圓周運動(月球軌道半徑r為地球半徑R的60倍)

　　假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位相當，則地球對月球的力與地球對蘋果的力應該同樣遵從“平方反比”律，即。

　　提問：(1)月球做什么運動?符合什么規(guī)律?

　　(2)物體在地面附近受到的地球的吸引力表達式是怎樣的?

　　(3)月球的加速度(月球公轉的向心加速度)是重力加速度g的幾分之一?

　　課件展示：

　　在牛頓時代，重力加速度g，月地的距離r、月球的公轉周期T都能精確的測定，已知

　　月球周期：T = 27.3天≈2.36×106s

　　月球軌道半徑：r ≈ 60R

　　地球半徑： R = 6400×103m

　　提問：(4)以上數(shù)據(jù)能計算出月球的向心加速度嗎?

　　可見：用數(shù)據(jù)說明上述設想的正確性，牛頓的猜想經(jīng)受了事實的檢驗，地球對月球的力，地球對地面物體的力真是同一種力。至此，平方反比律已經(jīng)擴展到太陽與行星之間，地球與月球之間、地球對地面物體之間。 (通過創(chuàng)設情景中數(shù)據(jù)，讓學生進行定量計算)

　　學生回答：

　　由牛頓第二定律得：

　　用上一章知識計算出數(shù)據(jù)：(借助計算器會更快)

　　親身體驗推導過程，猜想得到證實，學生的學習熱情進一步提升。

　　設計說明：通過創(chuàng)設情景，引導學生定量計算，用無可辯駁的事實證明猜想的正確性，增強學生的理性認識。

　　(三)萬有引力定律

　　教師活動學生活動猜想的到了證實，那么我們可以展開想象的翅膀，更大膽設想：是否任何兩個物體之間都存在這樣的力?只是因為我們身邊的物體質量比天體的質量小得多，我們不易覺察罷了，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間即萬有引力定律.

　　提出問題，閱讀教材：

　　1.什么是萬有引力?并舉出實例。

　　2.萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律?其數(shù)學表達式如何?并注明每個符號的單位和物理意義。?

　　3.萬有引力定律的適用條件是什么?

　　同時體會萬有引力定律的內(nèi)容，理解萬有引力定律普遍性、相互性、宏觀性：

　　A、普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。

　　B、相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。

　　C、宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在質量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的物理意義.在微觀世界中，粒子的質量都非常小，粒子間的萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計.

　　講解過程中適時板書：

　　二、萬有引力定律

　　1.內(nèi)容：

　　2.表達式：

　　適用條件：質點

　　3.理解：①普遍性

　?、谙嗷バ?/p>

　?、酆暧^性

　　(提出問題，引導學生根據(jù)問題閱讀教材，教師引導總結)

　　1.萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質量的物體之間的相互吸引力。日對地、地對月、地對地面上物體的引力都是其實例。

　　2.萬有引力定律的內(nèi)容是：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比.

　　式中各物理量的含義及單位：

　　高中物理萬有引力定律教案設計三

　　【教材分析】

　　本節(jié)內(nèi)容選自滬科版高中物理必修二第五章第三節(jié)，在本節(jié)課之前，已經(jīng)介紹了開普勒定律和萬有引力定律的內(nèi)容，本節(jié)主要應用萬有引力定律求天體的質量和密度，是一節(jié)知識的應用和實踐課。

　　【學習者分析】

　　在本節(jié)課之前已經(jīng)接觸了萬有引力提供行星繞太陽運動的向心力，也掌握了向心力的不同表達式，并且在初中階段學習了球體的體積公式和物質的密度公式，這些知識為學生本節(jié)課的學習奠定了良好的基礎。另外經(jīng)過快一年的高中學習，學生在抽象思維能力方面已經(jīng)有了很大提升，能夠在腦海里建構物理模型并進行分析推導，這也是學生學習本節(jié)課的必要條件。

　　同時，雖然本節(jié)課用到的知識學生已經(jīng)基本都有所接觸，但是將不同板塊的知識進行綜合應用的能力還欠佳，因此可以預判學生在分析推導過程中會遇到一定的阻礙，另一方面，學生形成了一定的計算習慣，不注意區(qū)分物理字母所代表的具體含義，往往容易將字母搞混，要解決這兩點問題，就需要發(fā)揮小組討論的力量，通過小組討論將組內(nèi)個別不能完成推導計算的同學掌握邏輯思路和求解過程。所以本節(jié)課將主要以學生自學、組內(nèi)合作討論、學生展示、教師點評、課堂練習鞏固等環(huán)節(jié)組成。

　　【教學目標】

　　1. 知識與技能

　　? 了解萬有引力定律在天文學上的重要應用

　　? 會用萬有引力定律計算天體的質量

　　2. 過程與方法

　　? 理解萬有引力定律處理天體問題的思路、方法

　　? 了解萬有引力定律在天文學上的重要應用，理解并運用萬有引力定律處理天體問題的思路方法

　　3. 情感、態(tài)度和價值觀目標

　　? 通過測量天體的質量、密度，體會科學研究方法對人類認識自然的重要作用，體會萬有引力定律對人類探索和認識未知世界的作用

　　【教學重點】

　　運用萬有引力定律計算天體的質量

　　【教學難點】