7.2萬有引力定律大單元分課時教學設(shè)計-2024-2025學年高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊主備人備課成員教學內(nèi)容人教版（2019）必修第二冊高中物理第七章第二節(jié)“萬有引力定律”，主要包括牛頓的萬有引力定律的提出、公式推導(dǎo)、應(yīng)用實例等內(nèi)容。核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學生科學思維，通過萬有引力定律的學習，提升學生運用數(shù)學工具解決物理問題的能力。

2.強化學生科學探究，引導(dǎo)學生通過實驗和觀察，理解萬有引力定律的原理和適用范圍。

3.培養(yǎng)學生科學態(tài)度與責任，使學生認識到自然規(guī)律的重要性和普遍性，激發(fā)對科學的興趣和探究欲望。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學生在進入高一物理學習之前，已經(jīng)學習了基礎(chǔ)的物理知識和數(shù)學知識，包括力學的基本概念、運動學、動力學等。此外，學生在初中階段接觸過簡單的天體運動知識，對地球引力有初步的了解。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

高一學生通常對宇宙和天體運動充滿好奇，對物理學科有一定的興趣。他們在數(shù)學方面具備一定的計算和推理能力，但可能對抽象的物理概念和公式理解存在困難。學習風格上，部分學生偏好通過實驗和直觀演示來理解物理現(xiàn)象，而另一部分學生則更傾向于通過公式推導(dǎo)和邏輯推理來掌握知識。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學生在理解萬有引力定律時可能遇到的困難包括：如何將抽象的引力概念與具體的天體運動現(xiàn)象聯(lián)系起來；如何正確應(yīng)用萬有引力公式進行計算；如何處理涉及多個天體的復(fù)雜問題。此外，學生在數(shù)學工具的應(yīng)用上可能存在困難，如對微積分概念的不熟悉，以及如何將數(shù)學方法應(yīng)用于物理問題的解決。學具準備Xxx課型新授課教法學法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學資源1.軟硬件資源：多媒體教學設(shè)備（投影儀、計算機）、物理實驗器材（天平、彈簧秤、地球儀等）。

2.課程平臺：學校內(nèi)部教學平臺、在線教育資源網(wǎng)站。

3.信息化資源：萬有引力定律相關(guān)的教學視頻、動畫演示、在線互動模擬實驗。

4.教學手段：課堂講授、小組討論、實驗演示、案例分析。教學過程設(shè)計1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標：引起學生對萬有引力定律的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們能說出生活中有哪些現(xiàn)象是受到引力作用的嗎？”

展示一些關(guān)于天體運動和引力作用的圖片或視頻片段，如衛(wèi)星繞地球運動、蘋果落地的場景。

簡短介紹萬有引力定律的基本概念和重要性，為接下來的學習打下基礎(chǔ)。

2.萬有引力定律基礎(chǔ)知識講解（10分鐘）

目標：讓學生了解萬有引力定律的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解萬有引力定律的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)——兩個物體的質(zhì)量、它們之間的距離和萬有引力常數(shù)。

詳細介紹萬有引力定律的數(shù)學表達式，使用圖表或示意圖幫助學生理解公式中的各個參數(shù)。

3.萬有引力定律案例分析（20分鐘）

目標：通過具體案例，讓學生深入了解萬有引力定律的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的案例進行分析，如地球繞太陽運動、雙星系統(tǒng)、引力透鏡效應(yīng)等。

詳細介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學生全面了解萬有引力定律的多樣性和復(fù)雜性。

引導(dǎo)學生思考這些案例對實際生活或?qū)W習的影響，以及如何應(yīng)用萬有引力定律解決實際問題。

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養(yǎng)學生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學生分成若干小組，每組選擇一個與萬有引力定律相關(guān)的主題進行深入討論，如“萬有引力定律在航天技術(shù)中的應(yīng)用”。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：鍛煉學生的表達能力，同時加深全班對萬有引力定律的認識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學生和教師對展示內(nèi)容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結(jié)各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強調(diào)萬有引力定律的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學習內(nèi)容，包括萬有引力定律的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調(diào)萬有引力定律在現(xiàn)實生活或?qū)W習中的價值和作用，鼓勵學生進一步探索和應(yīng)用萬有引力定律。

7.課后作業(yè)布置（5分鐘）

目標：鞏固學習效果，培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題的能力。

過程：

布置課后作業(yè)，要求學生完成以下任務(wù)：

（1）回顧本節(jié)課所學內(nèi)容，總結(jié)萬有引力定律的主要特點和應(yīng)用。

（2）選擇一個與萬有引力定律相關(guān)的實際現(xiàn)象或問題，進行簡單的分析和計算。

（3）撰寫一篇短文，談?wù)勛约簩θf有引力定律的理解和感悟。知識點梳理1.萬有引力定律的提出背景：

-天體運動的觀測與描述：開普勒定律、行星運動軌跡等。

-牛頓的力學三大定律：慣性定律、加速度定律、作用與反作用定律。

-牛頓對引力現(xiàn)象的思考：月球繞地球運動、蘋果落地等。

2.萬有引力定律的基本內(nèi)容：

-任何兩個質(zhì)點都相互吸引，吸引力的大小與它們的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-引力公式：F=G*(m1*m2)/r^2，其中F為引力，G為萬有引力常數(shù)，m1和m2為兩個質(zhì)點的質(zhì)量，r為它們之間的距離。

3.萬有引力常數(shù)的測定：

-卡文迪許實驗：通過扭秤實驗測定萬有引力常數(shù)G。

-實驗原理：利用兩個小鐵球之間的引力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力，與已知力矩平衡，從而計算出G的值。

4.萬有引力定律的應(yīng)用：

-天體運動：解釋行星運動、衛(wèi)星軌道、彗星軌跡等現(xiàn)象。

-地面現(xiàn)象：解釋地球重力、潮汐現(xiàn)象、物體落地等現(xiàn)象。

-航天技術(shù)：衛(wèi)星軌道設(shè)計、航天器發(fā)射等。

5.萬有引力與牛頓第二定律的關(guān)系：

-牛頓第二定律：F=m*a，其中F為力，m為質(zhì)量，a為加速度。

-引力作為力的一種形式，可以應(yīng)用牛頓第二定律進行計算和分析。

6.萬有引力與開普勒定律的關(guān)系：

-開普勒第一定律：行星繞太陽運動的軌道是橢圓形的，太陽位于橢圓的一個焦點上。

-開普勒第二定律：行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。

-開普勒第三定律：行星公轉(zhuǎn)周期的平方與半長軸的立方成正比。

7.萬有引力與廣義相對論的關(guān)系：

-廣義相對論：愛因斯坦提出的關(guān)于引力的理論，認為引力是由于物質(zhì)對時空的彎曲產(chǎn)生的。

-引力場：在廣義相對論中，引力場被描述為時空的幾何結(jié)構(gòu)。

8.萬有引力定律的歷史意義：

-完善了牛頓力學體系，為經(jīng)典物理學奠定了基礎(chǔ)。

-推動了天文學、地球物理學、航天技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。

-為現(xiàn)代物理學的發(fā)展提供了重要線索。教學反思今天上了這節(jié)關(guān)于萬有引力定律的課，我覺得有幾個方面值得反思。

首先，我覺得在導(dǎo)入新課的時候，我用了圖片和視頻來吸引學生的注意力，這確實起到了一定的效果。但是，我發(fā)現(xiàn)有些學生對于這些視覺材料并不是特別感興趣，他們可能更傾向于通過文字和公式來學習。所以，我可能在今后的教學中需要更加注意，如何平衡不同學生的學習風格。

其次，我在講解萬有引力定律的基本內(nèi)容時，盡量用簡單的語言和例子來解釋復(fù)雜的公式。我發(fā)現(xiàn)，這種方法對于大部分學生來說是比較有效的，他們能夠更好地理解引力是如何影響天體運動的。但是，也有一些學生對于數(shù)學公式的理解還有困難，他們可能需要更多的練習和指導(dǎo)。

在案例分析環(huán)節(jié)，我選擇了幾個典型的案例，比如地球繞太陽運動和衛(wèi)星軌道設(shè)計，這些案例與學生的日常生活聯(lián)系比較緊密，他們能夠更好地理解萬有引力定律的實際應(yīng)用。在討論過程中，我注意到學生們積極參與，提出了很多有見地的觀點。這說明，通過小組討論的方式，可以激發(fā)學生的思維，提高他們的合作能力。

然而，我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如，在學生展示討論成果的時候，有的小組準備得比較充分，而有的小組則顯得有些混亂。這可能是因為我在分組討論之前沒有給出明確的要求和指導(dǎo)。因此，在未來的教學中，我需要更加細致地規(guī)劃每個環(huán)節(jié)，確保每個學生都能參與到課堂活動中來。

此外，我還注意到，在課堂展示與點評環(huán)節(jié)，學生們對于其他小組的展示提出了很多問題，這很好，說明他們對于知識點的掌握比較扎實。但是，也有一些學生對于點評環(huán)節(jié)不太適應(yīng)，他們可能不太習慣于在眾人面前提出自己的看法。因此，我需要在今后的教學中，更多地鼓勵學生表達自己的觀點，提高他們的自信心。

最后，我在課堂小結(jié)時，簡要回顧了本節(jié)課的主要內(nèi)容，并強調(diào)了萬有引力定律的重要性和意義。我發(fā)現(xiàn)，這樣的總結(jié)對于學生鞏固知識是有幫助的。但是，我也意識到，我可能需要更加深入地探討萬有引力定律在科學研究和技術(shù)應(yīng)用中的地位，讓學生們對這一物理定律有更全面的認識。課后作業(yè)1.**計算題**：地球表面附近的重力加速度為9.8m/s2，地球半徑約為6.37×10^6m，地球的質(zhì)量約為5.98×10^24kg。根據(jù)萬有引力定律，計算一個質(zhì)量為70kg的人站在地球表面所受的萬有引力。

**答案**：使用萬有引力公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G=6.67430×10^-11N·m2/kg2，m1=5.98×10^24kg，m2=70kg，r=6.37×10^6m。

F=(6.67430×10^-11N·m2/kg2)*(5.98×10^24kg*70kg)/(6.37×10^6m)^2

F≈686.7N

2.**應(yīng)用題**：一個質(zhì)量為0.5kg的物體被拋向空中，達到最高點時速度為0m/s，此時物體距離地面的高度為100m。假設(shè)空氣阻力可以忽略不計，求物體在最高點所受的重力。

**答案**：物體在最高點所受的重力等于其質(zhì)量乘以重力加速度，即F=m*g。

F=0.5kg*9.8m/s2

F=4.9N

3.**推導(dǎo)題**：推導(dǎo)出萬有引力定律公式F=G*(m1*m2)/r^2的推導(dǎo)過程，并解釋公式中各個變量的含義。

**答案**：萬有引力定律的推導(dǎo)基于牛頓的第三定律和開普勒第三定律。推導(dǎo)過程涉及牛頓第三定律，即作用力與反作用力相等，以及開普勒第三定律，即行星公轉(zhuǎn)周期的平方與半長軸的立方成正比。推導(dǎo)過程中，需要使用微積分和積分的概念。

4.**實驗題**：設(shè)計一個實驗來驗證萬有引力定律，包括實驗?zāi)康?、實驗步驟、預(yù)期結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)記錄表。

**答案**：

-實驗?zāi)康模候炞C萬有引力定律，即兩個物體之間的引力與它們的質(zhì)量和距離的關(guān)系。

-實驗步驟：

1.準備兩個已知質(zhì)量的金屬球，一個彈簧秤和一個刻度尺。

2.將兩個金屬球放在彈簧秤的兩端，測量它們之間的距離。

3.讀取彈簧秤的讀數(shù)，記錄兩個金屬球之間的引力。

4.改變金屬球之間的距離，重復(fù)步驟2和3。

5.分析實驗數(shù)據(jù)，驗證萬有引力定律。

-預(yù)期結(jié)果：實驗數(shù)據(jù)應(yīng)顯示，隨著金屬球之間距離的增加，引力減小，符合萬有引力定律的公式。

5.**思考題**：討論萬有引力定律在航天技術(shù)中的應(yīng)用，例如衛(wèi)星軌道設(shè)計和航天器發(fā)射。

**答案**：

-衛(wèi)星軌道設(shè)計：萬有引力定律是衛(wèi)星軌道設(shè)計的基礎(chǔ)。通過計算衛(wèi)星與地球之間的引力，可以確定衛(wèi)星的軌道高度、速度和方向，以確保衛(wèi)星能夠穩(wěn)定地繞地球運行。

-航天器發(fā)射：在航天器發(fā)射過程中，需要考慮地球的引力對航天器的影響。通過精確計算和調(diào)整發(fā)射速度和角度，可以克服地球引力，使航天器進入預(yù)定軌道。教學評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學生們在課堂上積極參與，對于萬有引力定律的基本概念和公式理解較好。在課堂提問環(huán)節(jié)，大部分學生能夠準確地回答出問題，顯示出他們對知識的掌握程度較高。課堂上的互動也較為活躍，學生們在討論中能夠提出自己的想法和觀點。

2.小組討論成果展示：

小組討論環(huán)節(jié)中，學生們展現(xiàn)了良好的團隊合作精神。每個小組都能夠針對所分配的主題進行深入討論，并提出創(chuàng)新性的解決方案。在展示環(huán)節(jié)，各小組代表能夠清晰地表達他們的觀點，其他同學也積極參與點評和提問，形成了良好的課堂氛圍。

3.隨堂測試：

隨堂測試結(jié)果顯示，學生對萬有引力定律的基本概念和公式的掌握較為牢固。大部分學生能夠正確計算引力的大小，以及根據(jù)給定條件推導(dǎo)出物體的運動軌跡。然而，也有一部分學生在處理復(fù)雜問題時，對公式的運用和理解存在偏差。

4.學生自評與互評：

在課程結(jié)束后，學生進行了自我評價和互評。通過自評，學生們認識到自己在課堂上的表現(xiàn)，以及需要改進的地方。在互評環(huán)節(jié)，學生們能夠客觀地評價他人的表現(xiàn)，并提出建設(shè)性的意見。

5.教師評價與反饋：

針對課堂表現(xiàn)，教師評價與反饋如下：

-針對積極參與課堂的學生，教師給予表揚，鼓勵他們繼續(xù)保持良好的學習態(tài)度。

-對于在小組討論中表現(xiàn)出色的學生，教師建議他們能夠更加自信地展示自己的觀點，并在今后的學習中嘗試擔任小組領(lǐng)導(dǎo)角色。

-針對在隨堂測試中表現(xiàn)不佳的學生，教師建議他們加強公式練習，并鼓勵他們在課后向同學或教師求助。

-對于整個課程，教師認為學生們對萬有引力定律的理解和應(yīng)用能力有所提高，但仍需加強實際問題的解決能力。教師建議在今后的教學中，增加實際案例分析和實驗操作，以提高學生的實踐能力。板書設(shè)計①萬有引力定律

-定律內(nèi)容：任何兩個質(zhì)點都相互吸引，吸引力的大小與它們的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-變量解釋：F為引力，G為萬有引力常數(shù)，m1和m2為兩個質(zhì)點的質(zhì)量，r為它們之間的距離。

②萬有引力常數(shù)

-常數(shù)值：G=6.67430×10^-11N·m2/kg2

-測定方法：卡文迪許實驗（扭秤實驗）

③應(yīng)用實例

-天體運動：