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高中物理教案

发表时间:2021-08-26

高一物理教案:《万有引力定律》教学设计。

一位优秀的教师不打无准备之仗,会提前做好准备,作为高中教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来,帮助高中教师在教学期间更好的掌握节奏。高中教案的内容具体要怎样写呢?为满足您的需求,小编特地编辑了“高一物理教案:《万有引力定律》教学设计”,供大家参考,希望能帮助到有需要的朋友。

高一物理教案:《万有引力定律》教学设计

教学目标

知识目标

1、在开普勒第三定律的基础上,推导得到万有引力定律,使学生对此定律有初步理解;

2、使学生了解并掌握万有引力定律;

3、使学生能认识到万有引力定律的普遍性(它存在宇宙中任何有质量的物体之间,不管它们之间是否还有其它作用力).

能力目标

1、使学生能应用万有引力定律解决实际问题;

2、使学生能应用万有引力定律和圆周运动知识解决行星绕恒星和卫星绕行星运动的天体问题.

情感目标

1、使学生在学习万有引力定律的过程中感受到万有引力定律的发现是经历了几代科学家的不断努力,甚至付出了生命,最后牛顿总结了前人经验的基础上才发现的.让学生在应用万有引力定律的过程中应多观察、多思考.

教学建议

万有引力定律的内容固然重要,让学生了解发现万有引力定律的过程更重要.建议教师在授课时,应提倡学生自学和查阅资料.教师应准备的资料应更广更全面.通过让学生阅读“万有引力定律的发现过程”,让学生根据牛顿提出的几个结果自己去猜测万有引力与那些量有关.教师在授课时可以让学生自学,也可由教师提出问题让学生讨论,也可由教师展示出开普勒三定律和牛顿的一些故事引导学生讨论.

万有引力定律的教学设计方案

教学目的:

1、了解万有引力定律得出的思路和过程;

2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律;

3、掌握万有引力定律,能解决简单的万有引力问题;

教学难点:万有引力定律的应用

教学重点:万有引力定律

教具:

展示第谷、哥白尼,伽利略、开普勒和牛顿等人图片.

教学过程

(一)新课教学(20分钟)

1、引言

展示第谷、哥白尼,伽利略、开普勒和牛顿等人照片并讲述物理学史:

十七世纪中叶以前的漫长时间中,许多天文学家和物理学家(如第谷、哥白尼,伽利略和开普勒等人),通过了长期的观察、研究,已为人类揭示了行星的运动规律.但是,长期以来人们对于支配行星按照一定规律运动的原因是什么.却缺乏了解,更没有人敢于把天体运动与地面上物体的运动联系起来加以研究.

伟大的物理学家牛顿在哥白尼、伽利略和开普勒等人研究成果的基础上,进一步将地面上的动力学规律推广到天体运动中,研究、确立了《万有引力定律》.从而使人们认识了支配行星按一定规律运动的原因,为天体动力学的发展奠定了基础.那么:

(1)牛顿是怎样研究、确立《万有引力定律》的呢?

(2)《万有引力定律》是如何反映物体间相互作用规律的?

以上两个问题就是这节课要研究的重点.

2、通过举例分析,引导学生粗略领会牛顿研究、确立《万有引力定律》的科学推理的思维方法.

苹果在地面上加速下落:(由于受重力的原因):

月亮绕地球作圆周运动:(由于受地球引力的原因);

行星绕太阳作圆周运动:(由于受太阳引力的原因),

(牛顿认为)

牛顿将上述各运动联系起来研究后提出:这些力是属于同种性质的力,应遵循同一规律;并进一步指出这种力应存在于宇宙中任何具有质量的物体之间.

3、引入课题.

板书:第二节、万有引力定律

(1)万有引力:宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用.(板书)

(2)万有引力定律:宇宙间的一切物体都是相互吸引的.两个物体间的引力大小,跟他们之间质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比.(板书)

式中: 为万有引力恒量 ; 为两物体的中心距离.引力是相互的(遵循牛顿第三定律).

(二)应用(例题及课堂练习)

学生中存在这样的问题:既然宇宙间的一切物体都是相互吸引的,哪为什么物体没有被吸引到一起?(请学生带着这个疑问解题)

例题1、两物体质量都是1kg,两物体相距1m,则两物体间的万有引力是多少?

解:由万有引力定律得:

代入数据得:

通过计算这个力太小,在许多问题的计算中可忽略

例题2.已知地球质量大约是 ,地球半径为 km,地球表面的重力加速度 .

求:

(1)地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力?

(2)地球表面一质量为10kg物体受到的重力?

(3)比较万有引力和重力?

解:(1)由万有引力定律得:

代入数据得:

(2)

(3)比较结果万有引力比重力大.原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力.

(三)课堂练习:

教师请学生作课本中的练习,教师引导学生审题,并提示使用万有引力定律公式解题时,应注意因单位制不同, 值也不同,强调用国际单位制解题.请学生同时到前面,在黑板上分别作1、2、3题.其它学生在座位上逐题解答.此时教师巡回指导学生练习随时注意黑板上演算的情况.

(四)小结:

1、万有引力存在于宇宙中任何物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间).天体间万有引力很大,为什么?留学生去想(它是支配天体运动的原因).地面物体间,微观粒子间:万有引力很小,为什么?它不足以影响物体的运动,故常常可忽略不计.

2、应用万有引力定律公式解题, 值选 ,式中所涉其它各量必须取国际单位制.

(五)布置作业(3分钟):教师可根据学生的情况布置作业.

探究活动

组织学生编写相关小论文,通过对资料的收集,了解万有引力定律的发现过程,了解科学家们对知识的探究精神,下面就是相关的题目.

1、万有引力定律发现的历史过程.

2、第谷在发现万有引力定律上的贡献.

相关知识

万有引力定律


一名优秀的教师就要对每一课堂负责,高中教师在教学前就要准备好教案,做好充分的准备。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣,帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。怎么才能让高中教案写的更加全面呢?以下是小编为大家精心整理的“万有引力定律”,欢迎阅读,希望您能阅读并收藏。

第2节万有引力定律
【学习目标】
1.了解发现万有引力的思路和过程。
2.理解万有引力定律的内容及数学表达式,在简单情景中能计算万有引力。
3.了解卡文迪许测量万有引力常数的实验装置与设计思想。
4.认识发现万有引力定律的意义,领略天体运动规律。

【阅读指导】
1.牛顿在伽利略等人的研究成果的基础上,通过自己严密的论证后提出:万有引力是普遍存在于任何有______的物体之间的相互吸引力。于是推翻了宇宙的不可知论,同时使人们认识到天体的运动和地面上物体的运动遵循着同样的规律。
2.1687年(适值我国清朝康熙年间)牛顿正式发表了万有引力定律。定律的内容是:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。数学表达式为:___________________________。其中G称为__________,是个与_________无关的普适常量。
3.牛顿因为缺少精密测量仪器,没能测定引力常量G,在牛顿发表万有引力定律之后100多年,1798年(我国清朝嘉庆年间)英国物理学家___________做了一个精确的测量,其结果与现代更精密的测量结果很接近。目前我们通常认为G=_____________。

【课堂练习】
★夯实基础
1.关于万有引力定律的适用范围,下列说法中正确的是()
A.只适用于天体,不适用于地面物体
B.只适用于球形物体,不适用于其他形状的物体
C.只适用于质点,不适用于实际物体
D.适用于自然界中任意两个物体之间
2.在万有引力定律的公式中,r是()
A.对星球之间而言,是指运行轨道的平均半径
B.对地球表面的物体与地球而言,是指物体距离地面的高度
C.对两个均匀球而言,是指两个球心间的距离
D.对人造地球卫星而言,是指卫星到地球表面的高度
3.关于行星绕太阳运动的原因,有以下几种说法,正确的是()
A.由于行星做匀速圆周运动,故行星不受任何力作用
B.由于行星周围存在旋转的物质造成的
C.由于受到太阳的吸引造成的
D.除了受到太阳的吸引力,还必须受到其他力的作用
4.下面关于万有引力的说法中正确的是()
A.万有引力是普遍存在于宇宙中所有具有质量的物体之间的相互作用
B.重力和万有引力是两种不同性质的力
C.当两物体间有另一质量不可忽略的物体存在时,则这两个物体间的万有引力将增大
D.当两物体间距离为零时,万有引力将无穷大
5.苹果落向地球,而不是地球向上运动碰到苹果。下列论述中正确的是()
A.苹果质量小,对地球的引力较小,而地球质量大,对苹果的引力大
B.地球对苹果有引力,而苹果对地球没有引力
C.苹果对地球的作用力和地球对苹果作用力是相等的,由于地球质量极大,不可能产生明显的加速度
D.以上说法都不正确
6.地球质量大约是月球质量的81倍,一飞行器在地球和月球之间,当地球对它的引力和月球对它的引力相等时,此飞行器距地心距离与距月心距离之比为()
A.1:1B.3:1C.6:1D.9:1

★能力提升
7.已知地面的重力加速度是g,距地面高度等于地球半径2倍处的重力加速度为_____。
8.一物体在地球表面重16N,它在以5m/s2的加速度上升的火箭中的视重为9N,则此时火箭离地面的距离为地球半径的_________倍。
第2节万有引力定律
【阅读指导】
1.质量
2.任何两个物体之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。万有引力常量物质种类
3.卡文迪许6.67×10-11m3/(kgs2)或6.67×10-11Nm2/kg2

【课堂练习】
1.B2.D3.C4.A5.C6.B7.1/98.3

高一物理万有引力定律的应用


经验告诉我们,成功是留给有准备的人。作为教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课,帮助教师更好的完成实现教学目标。我们要如何写好一份值得称赞的教案呢?小编收集并整理了“高一物理万有引力定律的应用”,希望对您的工作和生活有所帮助。

第2节万有引力定律的应用
从容说课
一、教材分析
这节课通过对一些天体运动的实例分析,使学生了解:通常物体之间的万有引力很小,常常觉察不出来,但在天体运动中,由于天体的质量很大,万有引力将起决定性作用,对天文学的发展起了很大的推动作用,其中一个重要的应用就是计算天体的质量.
在讲课时,应用万有引力定律有两条思路要交待清楚:
1.把天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动,即F引=F向,用于计算天体(中心体)的质量,讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题.
2.在地面附近把万有引力看成物体的重力,即F引=mg.主要用于计算涉及重力加速度的问题.
这节内容是这一章的重点,这是万有引力定律在实际中的具体应用.主要知识点就是如何求中心体质量及其他应用,还是可发现未知天体的方法.
万有引力定律是物理学中的重要基本定律,为了使学生对定律的发现历史和背景有所了解,如果条件允许,希望教师能讲一讲.还可补充讲讲地球上物体重量的变化.这样有助于学生认识万有引力定律的意义,并可起到巩固知识、应用知识的作用.
通过这节的教学应使学生了解,通常物体之间的万有引力很小,以致察觉不出,但在天体运动中,由于天体的质量很大,万有引力将起决定性的作用,万有引力定律的发现对天文学的发展起了很大推动作用.
万有引力定律的发现把地面上的运动与天体运动统一起来,对人类文化的发展具有重要意义.教学中可以通过典例讲解使学生具体体会到,地面上物体所受地球的重力与月球所受地球的引力,是同一性质的力,即服从平方反比定律的万有引力.
本节教材重点讲述了人造地球卫星的发射原理,推导了第一宇宙速度.应使学生确切地理解第一宇宙速度是卫星轨道半径等于地球半径时,即卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度.当轨道半径r大于地球半径时,卫星环绕地球做匀速圆周运动的速度小.由公式v=(GM/r)1/2可知,v∝r-1/2.清楚地了解这一点,才能比较卫星在不同轨道上运行时某一物理量的大小.
应用万有引力定律解决天体问题主要解决的是:天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度等天文学的初步知识.
二、备课时应了解下列问题
1.天体表面的重力加速度是由天体的质量和半径决定的.
g=GM/R2
2.地球上物体的重力和地球对物体的万有引力的关系:物体随地球的自转所需的向心力,是由地球对物体引力的一个分力提供的,引力的另一个分力才是通常所说的物体受到的重力.
教学重点1.人造卫星、月球绕地球的运动、行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的,第一宇宙速度的计算;
2.会用已知条件求中心天体的质量.
教学难点根据已有条件求中心天体的质量.
教具准备多媒体设备一套.
课时安排1课时
三维目标
一、知识与技能
1.通过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的研究,初步掌握研究此类问题的基本方法:万有引力作为圆周运动的向心力;
2.初步了解人造卫星的发射、运行等状况,建立正确的物理模型图景;
3.能应用万有引力定律解决天体问题;
4.通过万有引力定律计算天体的质量、天体的密度、天体的重力加速度、天体运行的速度等.
二、过程与方法
1.通过万有引力定律在天文学上的应用使学生能熟练地掌握万有引力定律;
2.通过学习万有引力定律在天文学上的应用,了解世界和中国的航天事业的发展.
三、情感态度与价值观
通过学习万有引力定律在天文学上的应用,能解决实际问题,增强学生学习物理的热情.
教学过程
导入新课
教师提问:卡文迪许实验测万有引力常量的原理是什么?
学生回答:利用引力矩与金属丝的扭转力矩的平衡来求得.
教师提问:万有引力常量的测出的物理意义是什么?
学生回答:使万有引力定律有了其实际意义,可以求得地球的质量等.
万有引力常量一经测出,万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用,这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应用.
推进新课
学生阅读有关内容
教师提问:行星绕太阳运动的向心力是什么?
学生回答:太阳对行星的万有引力提供向心力.
教师提问:如果我们知道某个行星与太阳之间的距离是r,T是行星公转的周期,列一下方程,能否求出太阳的质量M呢?
学生回答:设行星的质量为m.根据万有引力提供行星绕太阳运动的向心力,有:
即有,得.
由开普勒第三定律,绕太阳做圆周运动的行星都有=常数.所以太阳的质量M也是定值,和行星的轨道半径及周期无关.
老师总结:应用万有引力定律计算天体质量的基本思路是:根据行星(或卫星)运动的情况,求出行星(或卫星)的向心力,而F向=F万有引力.根据这个关系列方程即可.
一、人造卫星上天
人造地球卫星:
教师活动:知道了行星的运动规律,学习了万有引力定律,现在来讨论引言中提出的问题:为什么宇宙飞船能登上月球?为什么飞船能像月亮那样围绕地球旋转?飞船在什么条件下能挣脱地球的束缚?在进一步的探索中,人类会对更遥远的星球有些什么了解?
在《自然哲学的数学原理》一书中,牛顿用一张图解释行星能保持在某轨道运行的原因.其实,这张图已隐含了飞船上天并绕地球运行的奥秘(如图).牛顿认为“由于向心力,行星会沿某一个轨道运动.如果考虑抛体运动,这一点就容易理解了:投掷一块石头,该石头理应做直线运动,但是由于其自身重力,石头离开直线路径,做曲线运动,最终落回地面;投掷速度越大,落地点距投掷点越远.于是我们假设随着速度的不断增大,石头在落地前画出1、2、5、10、100或1000英里长的弧线,直至最后超出地球的限度,进入空间永远不回到地球.”
只要抛出的速度足够大,被抛出的物体就会像月球那样不再掉下来,这实际上就是人造地球卫星或宇宙飞船上天的原理.
1957年10月4日,世界上第一颗人造地球卫星高速穿过大气层进入太空,绕地球旋转了1400周,它的成功发射,是人类迈向太空的第一步,这就是苏联发射的“人造地球卫星”1号.该卫星为球形,外直径为58厘米,质量为83千克,发射于苏联的拜科努尔发?射场.?
很早以前,人们认识到月球是围绕地球旋转的唯一天然卫星时,就开始向往着制造人造地球卫星(简称人造卫星).1882~1883年及1932~1933年曾两度举行了国际合作科学研究活动,参加的各国学者集中研究了地球的各种性质和与太空飞行有关的各种因素.特别是第二次世界大战后,火箭技术发展迅速,人们已经看到:在积累了研制现代火箭系统经验的基础上,研制人造卫星已成为可能.1954年7月在维也纳召开的为1957年7月~1958年12月“国际地球物理年”进行准备的国际会议上,国际地球物理年的计划委员会通过一项正式决议,要求与会国对于在地球物理年计划利用人造卫星的问题给予关注.对此,美国和苏联积极响应,并开始着手人造卫星用运载火箭的探索与准备工作.1956年,苏联获悉美国的运载火箭已经进行了飞行实验,而苏联正在研制的人造卫星较为复杂,短期内难以完成.为了提前发射,苏联将原计划推迟,改为先发射两颗简易卫星.1957年8月21日,苏联将P─7洲际导弹改装成的“卫星”号运载火箭首次全程试射成功.同年10月4日,苏联用“卫星”号运载火箭将世界第一颗人造卫星送入太空.该卫星带有两台无线电发射机、测量内部温压的感应元件、磁强计和辐射计数器,其姿态控制采用最简单的自旋稳定方式.这颗卫星虽然简陋,但它却在国际上产生了巨大的影响.为人类的航天史开创了新纪元.
从地球有了第一颗人造卫星至今仅50年,各国的空间技术都有了突飞猛进的发展.50年代末到60年代初,人造卫星的发射主要用于探测地球空间环境和进行各种卫星技术试验.60年代中,人造卫星进入了应用阶段.70年代起,各种新型专用卫星的性能不断提高,诸多卫星已为人类作出了重要贡献.
要让人造地球卫星获得足够大的速度,以致能像月亮那样绕地球运行,通常需要多级火箭的作用.教材94页图519展示了多级火箭发射卫星上天,使卫星进入地球轨道的大致过程.
如果卫星绕地球运行的轨道可视为圆形,并且卫星距地面的高度远小于地球半径,则卫星轨道半径可近似为地球半径r=6.38×106m,这时卫星所受地球的引力与卫星做圆周运动所需的向心力相等.假设卫星质量为m,地球质量为M,根据向心力公式有:,=7.9km/s.
人们称7.9km/s为第一宇宙速度,也称环绕速度.当卫星具有第一宇宙速度时,围绕地球运动的轨道是圆形.
如果人造地球卫星运行速度大于7.9km/s,它将沿椭圆轨道围绕地球运行,甚至会摆脱地球引力,远离地球而去.通过计算知道,人造卫星脱离地球引力所需的速度为11.2km/s,人们称11.2km/s为第二宇宙速度,也称脱离速度.
脱离地球吸引力的人造卫星还受到太阳引力的作用,相当于“人造行星”.当其速度达到16.7km/s时,就会挣脱太阳引力束缚飞出太阳系,人们称16.7km/s为第三宇宙速度,也称逃逸速度.
二、预测未知天体
万有引力对研究天体运动有着重要的意义.海王星、冥王星就是这样发现的.
已知中心天体的质量及绕其运动的行星的运动情况,在太阳系中,行星绕太阳运动的半径r为多少呢?
学生推导:根据,
可得
代入已知数据即可得到轨道半径.
但是在18世纪发现的第七个行星——天王星的运动轨道,总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离.当时有人预测,肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星.后来,亚当斯和勒维列在预言位置的附近找到了这颗新星.后来,科学家利用这一原理还发现了许多行星的卫星,由此可见,万有引力定律在天文学上的应用,有极为重要的意义.
三、巩固练习
1.根据观察,在土星外层有一个环,为了判断是土星的连续物还是小卫星群,可测出环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系.下列判断正确的是…()
A.若v与R成正比,则环是连续物
B.若v2与R成正比,则环是小卫星群
C.若v与R成反比,则环是连续物
D.若v2与R成反比,则环是小卫星群
2.已知地球的半径为R,地面的重力加速度为g,引力常量为G,如果不考虑地球自转的影响,那么地球的平均密度的表达式为____________.
3.某人在某一星球上以速度v竖直上抛一物体,经时间t落回抛出点,已知该星球的半径为R,若要在该星球上发射一颗靠近该星运转的人造星体,则该人造星体的速度大小为多少?
4.一艘宇宙飞船绕一个不知名的、半径为R的行星表面飞行,环绕一周飞行时间为T.求该行星的质量和平均密度.
参考答案:
1.AD2.3g/4πGR
3.解析:星球表面的重力加速度
人造星体靠近该星球运转时:
(M:星球质量.m:人造星体质量)
所以.
4.解析:设宇宙飞船的质量为m,行星的质量为M.宇宙飞船围绕行星的中心做匀速圆周运动,有:
所以

所以.
课堂小结
本节课的主要内容为:
一、人造卫星上天
第一宇宙速度的计算:=7.9km/s;第二宇宙速度和第三宇宙速度.
二、求某星体表面的重力加速度
三、预测未知天体.
布置作业
1.阅读本节内容;
2.课本P98作业2、3、5、6.
板书设计
活动与探究
一、组织学生收集资料,编写相关论文,可以参考下列题目:
1.月球有自转吗?(对于地球能否自转,学生会很容易回答出来,但是关于月球的自转情况却不一定很清楚,教师可以加以引申,比如月球自转周期,为什么我们看不到月球的另一面?)
2.观察月亮
有条件的学生观察月亮以及其他星体,收集相关资料,联系天文地理知识编写小论文.
二、收集资料.组织学生编写相关论文.
我国的人造卫星现在在天空中飞翔的有多少颗及它们的周期.

高一物理下册《万有引力定律》说课稿


高一物理下册《万有引力定律》说课稿

现在开始我的说课,我说课的题目是《万有引力定律》,接下来我将从教材、学情、教学目标、教学过程等几个方面来阐述我对于本节课的理解及我的教学设计。

一、说教材

(过渡句:首先来分析一下教材)

本节课选自人教版必修2第六章第3节。从内容性质和地位来看,本节内容是上一节《太阳与行星间引力》的进一步外推,是下一节《万有引力理论的成就》的基础;是猜想、假设与验证相结合的教学内容。所以本节内容处于本章的核心地位。

二、说学情

(过渡句:学生是学习的主体,教师要根据学生的实际情况组织教材内容,因此接下来再分析一下我所面对的学生)

高中生的抽象思维能力和逻辑推理能力已经达到了比较高的水平,能够在一定的基础上进一步拓展知识。且在学习本章之前,学生已经在上一节《太阳与行星间引力》知道了天体间的引力公式,这为本节课进一步拓展这一理论奠定了知识基础。同时,万有引力这一概念对于学生来说是耳熟能详的,但是对于万有引力定律却没有一个清晰的认识,所以教师在授课时应该注意对学生进行引导,以便学生能够找到问题的关键,紧跟课堂进度。

三、说教学目标

(过渡句:经过以上对于教材和学生情况的分析,我确定了如下的教学目标)

【知识与技能】

了解万有引力定律的发现思路和过程;知道什么是万有引力定律;知道万有引力常量以及它的测量方法。

【过程与方法】

通过逐步建立万有引力定律的过程,提高演绎思维能力与归纳概括能力,学习物理规律“提出猜想--理论推导--实验检验”的科学研究方法。

【情感态度与价值观】

感受物理学的科学魅力,形成严谨的思维方式。

四、说教学重难点

(过渡句:教学目标确定之后,教学的重点和难点也就显而易见了)

【重点】

月--地检验,万有引力定律,引力常量。

【难点】

月--地检验的思路。

五、说教法学法

(过渡句:根据本节课的内容及学生的特点)

我打算采用以下教学方法:讲授法、问答法、讨论法、练习法等,以这几种教学方法相结合的形式进行本节课的教学,力图能够达既让学生理解万有引力定律,又能掌握“提出猜想--理论推导--实验检验”的科学研究方法。

六、说教学过程

(过渡句:接下来的教学过程是我本节课的核心部分,我将着重阐述我的设计思路。)

环节一:导入

(过渡句:首先是导入环节)

因为本节课其实是在前两节课的基础上进行的,因此最合适的导入方式就是复习导入,既可以了解学生对于已学知识的掌握情况,又可以引出本节课的内容,自然过渡。所以在开课前我会带领学生回顾太阳与行星的引力公式。学生回答后进一步追问:行星与太阳间的引力能使行星不能飞离太阳,那是什么力使地面的物体不能离开地球,总要落回地面呢?通过这个问题,引入本节课题——万有引力定律。

环节二:新课讲授

(过渡句:导入新课之后就顺势进入到了新课讲授环节)

本课主要是通过对万有引力的猜想,进一步通过月--地检验,加上思维拓展,得出万有引力定律,在详细介绍万有引力定律,最后通过引力常量的测定检验万有引力定律。

(一)万有引力的猜想

所以在新课讲授时首先我引导学生进行猜想,了解本节课的探究方向。我采取的方式是先讲述牛顿对苹果思考的故事,根据这个故事引出猜想:拉住月球使它绕地球运动的力,与拉着苹果下落的力是否是同种力?

《万有引力定律》教学设计


《万有引力定律》教学设计

【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基础。教材在尊重历史事实的前提下,通过一些逻辑思维的铺垫,让学生以自己现有的知识基础,经历一次“发现”万有引力定律的过程。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→理论推导→实际测量→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。另一方面我国在航天事业上成就突出,捷报频传,极大的激发了学生学习有关宇宙、航天、卫星知识的兴趣。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,训练学生的推理能力、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→理论推导→实际测量→验证结论”训练学生探究思维能力。

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.月-地检验的推导过程。

2.万有引力定律的内容及表达公式。

【教学难点】

1.对万有引力定律的理解。

2.使学生能把地面上的物体所受重力与月地之间存在的引力是同性质的力联系起来。

【教学方法】

启发式教学、发现学习教学、合作探究教学等。

【教学过程】

一、新课引入

教师活动

学生活动

自远古以来,当人们仰望星空时,天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。通过上一节的学习,我们已经知道了太阳与行星间的引力规律,提问:表达式是怎样的?

这一节我们将继续追寻牛顿的足迹“发现”万有引力定律。

学生回答

二、教授新课

(一)万有引力的猜想

教师活动

学生活动

展示课件提问是什么原因使行星绕太阳公转而没有离开太阳?

思考:(1)是什么原因使月球绕地球公转而没有离开地球?

思考:(2)地面上的物体,被抛出去后总要落回地面,是什么原因使物体不离开地球呢?

猜想:地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力?

牛顿推想:如果苹果树长得很高,苹果会不会落地呢?即使在最高的建筑物上和最高的山顶上,也都会感受到重力的作用,那么,这个力必定延伸到很远的地方,会不会作用到月球上?但月球为何不像苹果那样落地呢?

如果从高山上把苹果水平抛出,在重力作用下将沿抛物线落到了地面,如果抛出的速度再大些呢?当抛出速度足够大时,苹果就会绕地球一圈、两圈、乃至永远绕地球作圆周运动而不落回到地面上。可见:

地球和月球之间的吸引力与地球吸引苹果的力可能是同一种力。

继续猜想:拉住月球使它绕地球运动的力,与拉着苹果使它下落的力,以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力,遵循相同的规律?

牛顿的猜想:这些力是同一种性质的力,并且都遵从与距离的平方成反比的规律.

学生回答:太阳对行星的引力使行星绕太阳公转不能飞离太阳

学生猜想:(1)地球对月球的引力使月球绕地球公转而不飞离地球

学生猜想:(2)地球对地面上苹果的引力使苹果不离开地球

学生猜想是同一种力,都遵从相同规律

设计说明:通过苹果自由下落的物理情景,唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想进而发现万有引力定律的故事情景,从而启发学生设问,使牛顿的想法能够激发学生的兴趣与想像力。

(二)万有引力的检验----月-地检验

教师活动

学生活动

课件展示月-地检验的目的是为了验证地球对地面上苹果的引力与地球对月球的引力应该同样遵从“平方反比”律,即。

猜想就要验证,不能实验,只能理论验证。引导学生探讨检验的思路是先假定猜想成立,理论推导,再看与实际测量的结果是否一致

课件展示当时已知的一些量:

地表重力加速度:g=9.8m/s2

地球半径:R=6400×103m

月球周期:T=27.3天

月球轨道半径:r≈60R

通过这些已知条件如何来证明:苹果、月球受力也满足“”的关系呢?

提问:(1)月球做什么运动?地球对月球的吸引力有什么作用?请用牛顿第二定律表示此力

(2)苹果在地面附近受到的地球的吸引力表现为什么力?

(3)要验证这两个力是同种力会用到哪个物理量?

学生讨论,最后教师通过课件展示与学生共同整理思路。学会当不能直接验证物理量关系式可借助其他物理量进行间接验证。

如若这两个力是同种力,由已知条件,a向和g应有什么关系?

课件展示:

1、先假定猜想成立,理论推导:

2、实际测量:

可见:用数据说明上述设想的正确性,牛顿的猜想经受了事实的检验,地球对月球的力,地球对地面物体的力真是同一种力。至此,平方反比规律已经扩展到太阳与行星之间,地球与月球之间、地球对地面物体之间。

既然天上的月球和地上的苹果受到同一种性质的力,遵循相同的规律,那么我们可以展开想象的翅膀,更大胆设想:是否宇宙中的一切物体间都有这样的力?

若地面上的两个物体间存在引力,为何两个物体没有在引力作用下紧靠在一起?

于是我们把这一规律推广到自然界中任意两个物体间。

讨论检验思路,培养探究思维能力。

思考如何证明苹果、月亮受力也满足“平方反比”的关系

学生回答:(1)月球做匀速圆周运动,地球对月球的吸引力提供了向心力。F地月=F向=ma向(在副板上书写)

(2)苹果在地面附近受到的地球的吸引力表现为重力。F地苹=G苹=mg(在副板上书写)

(3)会用到加速度a(由以上两个表达式猜想)

学生分组讨论研究a向和g之间的关系,通过学生互评、老师点评理清思路,得出结论。

亲身体验推导过程,猜想得到证实,学生的学习热情进一步提升。

学生思考:很有可能

学生思考:因为我们身边的物体质量比天体的质量小得多,我们不易觉察罢了

设计说明:通过创设情景,引导学生定量计算,用无可辩驳的事实证明猜想的正确性,增强学生的理性认识。

(三)万有引力定律的得出

教师活动

学生活动

牛顿认为自然界中任何两个有质量的物体间都存在引力.并于1687年在《自然哲学的数学原理》

一书中发表了著名的万有引力定律。

1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小F与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们的距离r的二次方成反比.

指导学生对新知识的学习要学会对重点字词的勾画,提取有用信息,加强理解。

万有引力定律的数学表达式如何?每个符号的单位和物理意义。

教师在学生回答的基础上展示课件

2.公式:

①F---两个物体间的引力,单位:N.

②m1,m2---两物体的质量,单位:kg

③r---两物体间的距离,单位:m

④G---比例系数,叫引力常量,适用于任何物体,G的国际单位

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。

虽然任何两物体间都存在引力,但万有引力定律却有其适用条件

3.公式的适用条件:

①(理想情况)两个质点间引力大小的计算。

②(实际情况)若两个物体间的距离远大于物体本身大小时,两个物体可看成质点。如:太阳与行星间、地球与月球间。

③质量分布均匀的两个球体,可视为质量集中于球心。

进一步深入思考:

例.由公式可知,当两物体之间的距离时,两个物体可视为质点,公式适用,则两物体之间的引力。当两物体间的距离时,则两物体之间的引力,这种观点对么?为什么?

万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一,第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律,在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑;使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心,解放了人们的思想,在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。

牛顿虽然发现了万有引力定律,但却无法算出两个天体间的万有引力大小,因为他不知道引力常量G的值.直到一百多年后英国物理学家卡文迪许才完成了G值的测量。

学生阅读定律,寻找有用信息

学生讨论回答教师提问

学生思考理解

学生讨论得出答案:当两物体间距离时,物体不能看成质点,公式已不再适用。

学生感知万有引力定律的意义

设计说明:启发学生更大胆的猜想,并在教师设问中,自主阅读定律,做到有的放矢,自主学习,最后引导学生讨论总结回答问题,再增强学生的科学表达能力。

(四)万有引力定律的检验---引力常量G的测量实验

教师活动

学生活动

很显然由万有引力定律看出引力常量G的测量思路:

由于一般物体间的引力非常小,用实验测定极其困难。1798年,英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里对两个铅球间的引力大小F做了精确测量和计算,比较准确地测出了引力常量G的数值。

卡文迪许之所以会想到扭秤装置,是因为在18世纪80年代,库仑为定量研究电荷间的相互作用力而发明了扭秤装置,实现了对微小量的巧妙测量。卡文迪许则巧妙地利用和改进了扭秤装置,测出了引力常量G。难怪有人形象地称他们是“天才发明和天才借鉴”,我们在学习中互相协作、互相借鉴也是具有重要意义的。

引力常量通常取

G的含义—表示两质量m1=m2=1kg的匀质小球,相距r=1m时万有引力的大小。

引导学生思考引力常量的测定有何实际意义?

学生体会在学习中互相协作、互相借鉴的意义。

引力恒量G的测定:1、用实验证明了万有引力的存在和万有引力定律的正确性;

2、使万有引力定律公式有了真正的实用价值

设计说明:通过图片展示和教师讲解,结合物理学史,让学生体会引力常量的测定重要实际意义,体会在学习中互相协作、互相借鉴的意义,寓德育教育于教学中。

(五)课堂小结

教师活动

学生活动

今天,我们从太阳与行星间引力的作用出发,根据类比事实将“平方反比关系”的作用力进行猜想和假设、检验和推广,从而得出万有引力定律。

请同学们互相讨论总结这节课有什么收获?

课件展示课堂总结。

学生踊跃发言,畅谈收获。

设计说明:学生自主讨论学习收获。

(六)布置作业

预习第四节,思考万有引力定律有哪些应用?