《万有引力理论的成就》教学设计

《万有引力理论的成就》教学设计宁夏六盘山高级中学设计者：赵保利《万有引力理论的成就》教学设计一、本节教学内容分析1、教材地位分析本节介绍了万有引力定律在天文学上应用的成功范例。它是本章的重点内容之一，也是高考的必考内容之一。是在学生学习了圆周运动，天体的运动，万有引力定律等知识之后安排的一节联系实际的应用课。其研究目的是让学生对圆周运动和万有引力定律知识的进一步巩固和加深，并通过把复杂的天体运动简化为学生所熟知的匀速圆周运动的这种方法，培养学生的建模能力，推理能力，归纳能力和发散思维意识。通过介绍近现代我国及世界各国在这一领域所取得的成就，激发学生爱国热情和民族自豪感，对于学生初步了解宇宙，探索宇宙奥秘，学习天文学知识具有现实而深远的意义。2、教学目标设定知识目标：了解万有引力定律在天文学上的重要应用；掌握综合运用万有引力定律和圆周运动等知识分析天体运动问题的基本方法。能力目标：培养学生的建模能力，推理能力，归纳能力和发散思维能力，学生体会研究天体运动问题的科学方法；培养学生的创新意识。情感、态度、价值观目标：激发学生的爱国热情和民族自豪感，体验科学的魅力，感受收获的喜悦，激发他们的求知欲望和探索科学真理的激情。3、教材的重点、难点及确定的依据综合应用万有引力定律和圆周运动等知识分析具体问题的基本方法，以及把具体天体问题推广到一般天体，是本节课的知识重点和难点。培养学生的推理能力，归纳能力、创新能力和直觉思维能力，使学生逐步掌握研究物理问题的科学方法是本节课的能力重点。对教师而言物理方法的选择及挖掘，对学生而言由实际问题抽象物理模型的建模能力，再由具体到一般的发散思维方法是本节课的难点。由于学生对天体运动的特点缺少直觉经验，加之宏观天体的运动又不能直接用实验去验证，高中阶段又对这一问题的处理做了许多简化处理，所以，学习本节内容对学生的抽象思维能力提出了很高要求，初学者普遍感到枯燥、繁杂、难于理解。教学时要注意紧密联系学生已有知识，从新问题，新情景中提取信息和建立物理模型，引导学生去探究具体天体运动中所隐藏的共性的东西，通过讨论、归纳把结论推向一般天体。在把握住重点和突破难点的过程中培养学生的建模能力、分析推理能力、归纳能力和创新意识，让学生去体验科学的魅力，感受收获的喜悦，激发他们的求知欲望和探索科学真理的激情。4、教学方法的选择本节课是习题课，也可看作是匀速圆周运动在新情景、新问题中的具体应用。教学中要遵循教师主导，学生主体的原则，努力活跃师生的双边活动，以巧妙设置问题为诱导，组织学生围绕“天体质量的计算”这一问题展开分析、归纳、推广（创新）5、措施及实施情况设计（1）导入新课教师出示实际天体运动的情景录像资料，从中抽象概括出天体运动的简化模型为匀速圆周运动（建模），归纳整理F万=F向的常见变形公式作为新课导入，其目的在于让学生进一步领会到理想化模型在物理学研究中的重要作用，理解新知与旧知之间的具体联系，让学生的思维顺利进入新课的轨道。（2）新课教学对天体质量的计算采取先由学生自己推导计算中心天体质量的表达式，再去和教材中的解法对照，分析几种解法的优劣，让学生在探究、推理的过程中加深对结论的理解，体验理论结果和实际测量之间的差异，学会恰当地把理论应用到实际，重点放在结论的分析上。在由具体天体向一般天体推广的过程中，要紧抓结论中各物理量的物理意义。通过让学生设计计算地球以及月球质量的方法，体会从具体天体向一般天体过渡中抽象模型的思想和方法。设计了发散性问题：如果知道了天体的质量和天体的半径，把天体看作球体，你还能推出天体上的那些物理量的计算式？通过师生共同分析、总结出两个结论（1、计算天体密度ρ；2、计算天体表面的重力加速度g），使得学生的思维不再限制在教材的范围内，提高学生处理新情景、新问题的能力，培养学生的创新意识和发散思维能力。设计让学生证明开普勒第三定律，目的在于使得学生对前后知识的来龙去脉更加清晰，有利于学生知识框架的构建。在分析过程中，学生的思维主要存在两大障碍，一是公式选择的盲目性，学生只关注结论而忽视结论的实际可行性；二是学生分析单个物理量时比较清楚，考虑综合问题时就会出现混乱。因此，在这里要引导学生抓住本质的东西，每一步的讨论，分析有根有据，使学生分析讨论复杂问题的能力得以培养和提高。（3）巩固练习为使学生所学知识具有稳定性，并使知识顺利迁移，本节课安排了15分钟左右的时间进行巩固练习。具体做法是：（1）留出5分钟左右时间让学生回顾一下课本上和黑板上的知识内容；（2）完成学案练习。（3）教师根据学生实际情况选择部分练习题精讲，查漏补缺，小结本节课。4、作业布置《物理必修2》第74页问题与练习/(3)、(4)，目的在于巩固本节课相关内容【调查报告】上网查找资料，收集我国和世界航天事业发展历史、现状以及前景，写一篇调查报告。二、教学设计课题：万有引力理论的成就【教学目标】1、知识目标：了解万有引力定律在天文学上的重要应用；通过分析、推导公式，掌握综合运用万有引力定律和圆周运动等知识分析天体运动问题的基本方法。2、能力目标：培养学生的建模能力，推理能力，归纳能力和发散思维能力，学生体会研究天体运动问题的科学方法；培养学生的创新意识。3、情感、态度、价值观目标：激发学生的爱国热情和民族自豪感，体验科学的魅力，感受收获的喜悦，激发他们的求知欲望和探索科学真理的激情。【教学重点】综合运用万有引力定律和圆周运动知识分析天体运动问题的基本方法；【教学难点】（对教师而言）天体运动问题解决方法的选择及推广，（对学生而言）对学生而言由实际问题抽象物理模型的建模能力，再由具体到一般的发散思维方法【教学方法】引导、探究、归纳、发散（创新）【教学流程】一、导入观看《天体的运动》录像片段后，学生回答下列问题：1、你看到了那几种天体的运动？2、天体的运动轨迹是什么样子？可以简化为那种运动形式？。3、为什么这样运动？试一试，分析出它们的受力。二、新课教学天体运动的简化模型：中心天体M处于圆心，环绕天体m处于圆周，围绕中心天体做匀速圆周运动。动力学关系：F万=F向3、常见变形：mrω22学生整理、简化公式，分析式中各量的具体所指。4、万有引力定律在天文学上应用举例(1)中心天体质量的计算学生推导计算中心天体质量的表达式。与教材P73页的结论对照，思考讨论，那个结论更容易测量。为什么？【思考与讨论1】a、如果要计算地球的质量，请你设计方案？如何构建模型？需测量那些数据?b、如果计算月球的质量呢?你可以设计那些方案？需测量那些数据?小结：将待测质量的星球放在中心天体的地位，给其寻找一个环绕天体（天然的卫星或人造卫星），测的卫星绕其运行的轨道半径r和运行周期T即可。【思考与讨论2】如果知道了天体的质量和天体的半径，把天体看作球体，你还能推出天体上的那些物理量的计算式？（师生共同分析、总结结论）结论一：计算天体密度ρ结论二：计算天体表面的重力加速度g证明开普勒第三定律师生共同推导，分析结果，了解开普勒三大定律在天文学上的重要地位。发现未知天体学生阅读教材P73页“发现未知天体”，看《天体的运动》录像片段。（学生代表点评发言）三、巩固小结火星和地球都是球体，火星的质量和地球的质量之比M火：M地=P，火星的半径和地球的半径之比R火：R地=q，那么两者表面处的重力加速度之比g火:g地等于()A、B、pq2C、D、pq若有一星球密度与地球密度相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，则该星球质量是地球质量的()A、0.5倍B、2倍C、4倍D、8倍两个靠近的天体成为双子星，它们以两者连线上某点为圆心做匀速圆周运动，其质量分别m1、m2，下列说法正确的是()A、其角速度相同B、向心力与两质量的乘积成正比C、线速度与其质量成反比D、轨道半径与其质量成反比为了计算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速