2/6《萬(wàn)有引力定律》教學(xué)設(shè)計(jì)湖北省宜昌一中周攀【教材分析】1、從內(nèi)容性質(zhì)與地位來(lái)看，本節(jié)內(nèi)容是對(duì)上一節(jié)教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步外推，是下一節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)；2、是猜想、假設(shè)與驗(yàn)證相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容；3、是一種思維演繹與思維歸納相結(jié)合的推理知識(shí)建構(gòu)結(jié)構(gòu)，教科書(shū)的立意還在于物理理論必須接受實(shí)踐的檢驗(yàn)。【學(xué)情分析】1、高一學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓的三個(gè)定律、圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)、開(kāi)普勒三定律，已經(jīng)積累了一定的知識(shí)。理論上已經(jīng)具備了接受萬(wàn)有引力定律的能力。2、在上一節(jié)中，學(xué)生經(jīng)歷了太陽(yáng)與行星間引力的探究過(guò)程，學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的研究產(chǎn)生了極大的興趣和求知欲。3、另一方面我國(guó)在航天事業(yè)上成就突出，捷報(bào)頻傳，極大的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)宇宙、航天、衛(wèi)星知識(shí)的興趣?！竞诵乃仞B(yǎng)】在《萬(wàn)有引力定律》建立過(guò)程的學(xué)習(xí)中，讓學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)與推理論證等科學(xué)的研究方法。培養(yǎng)學(xué)生研究問(wèn)題時(shí)，抓住主要矛盾，簡(jiǎn)化問(wèn)題，建立理想模型的處理問(wèn)題的能力。讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探索的精神與方法，理解科學(xué)理論必須受實(shí)踐的檢驗(yàn)，科學(xué)理論也是發(fā)展的。【教學(xué)目標(biāo)】1、知道萬(wàn)有引力是存在于所有物體之間的吸引力，知道重物下落與天體運(yùn)動(dòng)之間的統(tǒng)一性；2、知道萬(wàn)有引力定律的物理意義，知道萬(wàn)有引力定律的適用范圍；3、了解引力常量G的測(cè)定在科學(xué)歷史上的重大意義?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1、萬(wàn)有引力定律的建立過(guò)程；2、對(duì)萬(wàn)有引力定律內(nèi)容的理解及應(yīng)用。【教學(xué)難點(diǎn)】1、統(tǒng)一“天上”的力與“人間”的力這一想法的產(chǎn)生；2、進(jìn)行邏輯清晰的“月--地檢驗(yàn)”。【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】在本節(jié)課教學(xué)，將讓學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行“發(fā)現(xiàn)之旅”—追尋牛頓的足跡，為此整個(gè)教學(xué)流程如下：太陽(yáng)與行星間的引力—猜想“天上”的力與“人間”的力是同一種力—月地檢驗(yàn)—更推廣—萬(wàn)有引力定律—卡文迪許測(cè)定G。通過(guò)這個(gè)假想──理論推導(dǎo)──實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生在物理情景中主動(dòng)的參與知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程，體會(huì)這種充滿著大膽的設(shè)想、巧妙的驗(yàn)證和從中體現(xiàn)著的科學(xué)探索的精神與方法。【教學(xué)過(guò)程】課前：登陸優(yōu)教平臺(tái)，發(fā)送預(yù)習(xí)任務(wù)。根據(jù)優(yōu)教平臺(tái)上學(xué)生反饋的預(yù)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)薄弱點(diǎn)，針對(duì)性教學(xué)。（優(yōu)教提示：請(qǐng)登陸優(yōu)教平臺(tái)，發(fā)送本節(jié)預(yù)習(xí)任務(wù)）一、新課引入教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)問(wèn)題1.行星為什么能夠繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)而不會(huì)飛離太陽(yáng)？問(wèn)題2.行星與太陽(yáng)間的引力的規(guī)律是什么？（板書(shū)：太陽(yáng)與行星間的引力：）但把該公式推廣到“萬(wàn)有”還有很長(zhǎng)的一段路要走，本節(jié)課我們繼續(xù)追尋牛頓的足跡，發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律。想牛頓之所想，體會(huì)牛頓之體會(huì)，看看我們是牛頓還是頓牛。（教師板書(shū)課題：6.3萬(wàn)有引力定律）學(xué)生回答回顧引力。設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)設(shè)置兩個(gè)回憶性問(wèn)題幫助學(xué)生回顧上節(jié)課所學(xué)的太陽(yáng)與行星間引力規(guī)律，回顧萬(wàn)有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”前半程，并引出本節(jié)課的課題及目的。二、教授新課（一）猜想教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)展示課件中展示蘋(píng)果的圖片，水中離開(kāi)葉子后落向地面的動(dòng)畫(huà)，及演示小鐵球靜止釋放后落向地面的情境。引發(fā)思考：（1）使物體總是落回地面而不是飛離地球的原因是什么？牛頓的猜想：（1）使物體下落的力與太陽(yáng)、行星間的引力是不是同一種力，遵從相同的規(guī)律？通過(guò)PPT動(dòng)畫(huà)演示蘋(píng)果樹(shù)一高再高，蘋(píng)果還受不受重力，設(shè)問(wèn)高到月球軌道上呢？引發(fā)學(xué)生思考：（2）重力能否延伸到很遠(yuǎn)的地方，會(huì)不會(huì)作用到月球上？猜想：（2）拉住月球使它繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉著蘋(píng)果使它下落的力，是不是同一種力，遵循相同的規(guī)律?最后作思維歸納：使蘋(píng)果下落的力，使月球繞著地球轉(zhuǎn)的力會(huì)不會(huì)和太陽(yáng)、行星間的引力是同一種力？遵從相同的規(guī)律？（板書(shū)：猜想）通過(guò)觀察PPT動(dòng)畫(huà)演示蘋(píng)果樹(shù)一高再高，引發(fā)思考：重力能否延伸到很遠(yuǎn)的地方，會(huì)不會(huì)作用到月球上？猜想：拉住月球使它繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉著蘋(píng)果使它下落的力，是不是同一種力，遵循相同的規(guī)律?與老師一同歸納猜想：使蘋(píng)果下落的力，使月球繞著地球轉(zhuǎn)的力會(huì)不會(huì)和太陽(yáng)、行星間的引力是同一種力？遵從相同的規(guī)律？設(shè)計(jì)說(shuō)明：再現(xiàn)牛頓當(dāng)年由蘋(píng)果落地而引發(fā)的思維遐想，通過(guò)師生互動(dòng)，生生互動(dòng)，進(jìn)而層層遞進(jìn)的大膽猜測(cè)，突破難點(diǎn)。使接下來(lái)出現(xiàn)的“月—地檢測(cè)”自然而合理。同時(shí)牛頓的大膽而敏銳的想法也激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與想像力。（二）月—地檢驗(yàn)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)（板書(shū)：月地檢驗(yàn)）課件展示檢驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使蘋(píng)果下落的力是同一種力，都遵從“平方反比”的規(guī)律。并給出牛頓時(shí)期知道的相關(guān)數(shù)據(jù)，已知：地球的半徑為R=6400km，月球軌道半徑r月為地球半徑的60倍，月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)=27.4天，地球表面重物自由下落的加速度為g=9.8m/s2。設(shè)置情境探究探究1：假定猜想成立，即使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使蘋(píng)果下落的力是同一種力，與距離平方成反比，推導(dǎo)出月球公轉(zhuǎn)的向心加速度a與地球表面的物體下落的加速度g的比值；探究2：根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出月球公轉(zhuǎn)的向心加速度a的值，求其與地球表面的重力加速度g=9.8m/s2的比值;引導(dǎo)學(xué)生思考，探究一、探究二的結(jié)果告訴我們什么？可見(jiàn)：用數(shù)據(jù)說(shuō)明上述設(shè)想的正確性，牛頓的猜想經(jīng)受了事實(shí)的檢驗(yàn)，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力。至此，平方反比規(guī)律已經(jīng)擴(kuò)展到太陽(yáng)與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間。（優(yōu)教提示：請(qǐng)打開(kāi)素材“動(dòng)畫(huà)演示：萬(wàn)有引力作用下天體的運(yùn)動(dòng)”）（通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景中數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算）親身體驗(yàn)推導(dǎo)過(guò)程，猜想得到證實(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情進(jìn)一步提升。設(shè)計(jì)說(shuō)明：1.利用牛頓時(shí)代已知的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生結(jié)組討論、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)方案、推導(dǎo)并得出結(jié)果，最后將推導(dǎo)過(guò)程結(jié)果通過(guò)投影展示。2.用無(wú)可辯駁的事實(shí)證明猜想的正確性，增強(qiáng)了學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)，突破了又一難點(diǎn)。（三）萬(wàn)有引力定律教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)猜想得到了證實(shí)，那么我們可以展開(kāi)想象的翅膀，更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？板書(shū)：推廣如果真是這樣，我和你之間有沒(méi)有引力？我和他之間有沒(méi)有引力？有！但為什么我們沒(méi)有因?yàn)槲蹟n在一起？板書(shū)：萬(wàn)有引力定律檢測(cè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況：活動(dòng)1：讀萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容，注意讀出關(guān)鍵詞。明確內(nèi)容里明確了對(duì)象，方向，大小。活動(dòng)2：得出表達(dá)式后，用如何確定兩個(gè)球體間的距離，引出對(duì)二者間距的理解。理解萬(wàn)有引力定律公式中的距離r：①若兩個(gè)物體可看作質(zhì)點(diǎn)，r指兩質(zhì)點(diǎn)間的距離；②質(zhì)量分布均勻的兩個(gè)球體間引力計(jì)算時(shí)，r可取兩球心間的距離。除此以外，萬(wàn)有引力定律若想解決實(shí)際問(wèn)題還需要知道引力常量G的值。PPT展示卡文迪許的扭秤裝置板書(shū)：引力常量的測(cè)定（優(yōu)教提示：請(qǐng)打開(kāi)素材“動(dòng)畫(huà)演示：卡文迪許實(shí)驗(yàn)”）（提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題閱讀教材，完成導(dǎo)學(xué)案，教師引導(dǎo)總結(jié)）（1）萬(wàn)有引力定律于1687年發(fā)表于牛頓的傳世之作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中，它的內(nèi)容是：自然界中兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的，引力的大小與成正比、與成反比。公式為：式中質(zhì)量單位用，距離的單位用，力的單位用。式中的G叫做，數(shù)值為，國(guó)際單位為，它是英國(guó)物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)幾個(gè)鉛球之間萬(wàn)有引力的測(cè)量而測(cè)得的。（2）理解萬(wàn)有引力定律公式中的距離r①若兩個(gè)物體可看作質(zhì)點(diǎn)，r指兩質(zhì)點(diǎn)間的距離；②質(zhì)量分布均勻的兩個(gè)球體間引力計(jì)算時(shí)，r可取兩球心間的距離。設(shè)計(jì)說(shuō)明：?jiǎn)l(fā)學(xué)生更大膽的猜想，并在教師設(shè)問(wèn)中，自主閱讀教材，做到有的放矢，自主學(xué)習(xí)，最后引導(dǎo)學(xué)生討論總結(jié)回答問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)表達(dá)能力。（四）課堂小結(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)今天，我們從太陽(yáng)與行星間引力的作用出發(fā)，根據(jù)類(lèi)比事實(shí)將“平方反比關(guān)系”的作用力進(jìn)行猜想和假設(shè)、檢驗(yàn)和推廣，從而得出萬(wàn)有引力定律。請(qǐng)同學(xué)們互相討論總結(jié)這節(jié)課有什么收獲？提問(wèn)：通過(guò)這節(jié)學(xué)習(xí)有什么收獲？課件展示課堂總結(jié)：學(xué)生自主討論學(xué)習(xí)收獲。學(xué)生踴躍發(fā)言，暢談收獲。（五）鞏固練習(xí)（優(yōu)教提示：打開(kāi)優(yōu)教配套習(xí)題，使用互動(dòng)答題卡，更快更便捷地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課件展示練習(xí)每個(gè)題請(qǐng)學(xué)生分析后，教師再小結(jié)要點(diǎn)：考察萬(wàn)有引力大小的表達(dá)式，引力的大小與物體的質(zhì)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。同時(shí)體會(huì)人與人之間的萬(wàn)有引力很小，所以平時(shí)覺(jué)察不到。學(xué)生練習(xí)，再互相討論得出的答案，互相糾錯(cuò)。設(shè)計(jì)說(shuō)明：及時(shí)做練習(xí)，讓學(xué)生體會(huì)親自推出萬(wàn)有引力定律的成就感，并及時(shí)鞏固對(duì)萬(wàn)有引力定律理解。（六）布置作業(yè)1、完成練習(xí)冊(cè)《萬(wàn)有引力定律》部分；2、預(yù)習(xí)第四節(jié)，思考萬(wàn)有引力定律有哪些應(yīng)用