人教版高中物理第七章万有引力与航天教材分析及教法建议.ppt

第七章万有引力与航天教材分 析及教法建议 一.课程标准内容 二.新旧教材章节结构比较 三.教材变化的意图分析 四.第七章课时分配建议(共7课时) 五.教学设计及教法建议 六.教学注意事项 七.教学要求的把握 一.课程标准内容 1.通过有关事实了解万有引力定律的发现过程.知道万有引力 定律.认识发现万有引力定律的重要意义,体会科学定律对 人类探索未知世界的作用 2.会计算人造卫星的环绕速度.知道第二宇宙速度和第三宇宙 速度 3.初步了解经典时空观和相对论时空观,知道相对论对人类认 识世界的影响 4.初步了解微观世界中的量子化现象,知道宏观物体和微观粒 子的能量变化特点,体会量子论的建立深化了人类对于物 质世界的认识 5.通过实例,了解经典力学的发展历程和伟大成就,体会经典力 学创立的价值与意义,认识经典力学的使用范围和局限性 6.体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用.举例说明物 理学的进展对于自然科学的促进作用. 第七章 万有引力与航天 1 行星的运动 2 太阳与行星间的引力 3 万有引力定律 4 万有引力理论的成就 5 宇宙航行 6 经典力学的局限性 第六章 万有引力定律 一、行星的运动 二、万有引力定律 三、引力常量的测定 四、万有引力定律在天文学上的应用 五、人造卫星 宇宙速度 六、行星、恒星、星系和宇宙 新原 ； 二.新、旧教材章节结构对比 三.教材变化及意图分析 1.新教材大体继承了原教材的知识线索，在关于“万 有引力与航天”方面的知识要求没有大的变化。 2.新教材在“行星的运动”与“万有引力定律”之间增 加一节课文“太阳与行星间的引力”，旨在放缓万 有引力定律发现历程的展现，为学生学习万有引 力定律的发现奠定更充分的知识基础 3.“经典力学的局限性”是共同必修模块的最后一节 课，在“万有引力理论的成就”后面，用“经典力学 的局限性”来作为必修教材力学的结尾，是对学生 所学经典力学的一次总结。 4.充分展现万有引力定律发现的科 学过程，重视知识的形成过程， 以提高学生思维能力 开普勒行星运动定律为万有引力规律的发现做出了什么贡献？ 根据普勒行星运动第三定律和匀速圆周运动公式，可以推导出： 太阳对行星的引力 。 （ m为行星质量、r为行星运动半径 ） 那么，行星对太阳的引力有什么规律？ 根据牛顿第三定律可以分析出：。 （m为太阳质量） 太阳与行星间的相互引力有什么规律？ 由于以上f和的大小是相等的，所以： 星体间相互引力规律适用于地球上的物体吗？ 牛顿进行了月地检验：说明天上和地下的物体都遵从以下相同的规律： ，这就是万有引力定律。公式中的g为引力常量。 引力常量g的值等于多少？ 卡文迪许在实验室测出了g的值，这使得万有引力的定量计算成为可能，我们能据此 计算出星体质量 5.陈述方式变化、从知识描述转 化为问题探究，以多种栏目 设置、打开科普视窗。增进 科学与生活、社会的联系 6.注重科学文化、科学精神、人文精神的熏陶 领略前辈科学家不屈不饶的探索精神和一丝不苟的科 学态度 开阔学生的视野，激励对未知的探索（黑洞） 认识科学总是在探索更广泛适用的理论中发展 体会名人名言的哲理 开普勒、牛顿、爱因斯坦、霍金，开普勒、牛顿、爱因斯坦、霍金， 马克马克吐温、萧伯纳、梁启超吐温、萧伯纳、梁启超 三.第七章课时分配建议(共7课时) 1.行星的运动动 1课时 2 太阳与行星间间的引力1课时 3 万有引力定律1课时 4 万有引力理论论的成就1课时 5 宇宙航行1课时 6 经经典力学的局限性1课时 复习评估1课时 四、教材分析与教法建议 第一节 行星的运动 这一节是起始教材对全章起引领性的作用 。 为万有引力定律的学习起铺垫性的作用。 本节结论性的知识较少，但包含着的科学 史料十分丰富。 教材是从运动学的角度描述天体运动的 。 教学设计 以问题探究与史料讲解相结合的方式组织课堂教 学 。 探究地心说与日心说争论的焦点 探究开普勒行星运动定律建立的过程。 探究椭圆轨道特征 探究开普勒行星运动定律的物理意义 3、宇宙模型的历史发展过程： 第二节 太阳与行星间的引力 本节属于科学过程教育的素材 ； 是探究性比较强的教学内容； 教材是从动力学角度来研究的； 知识的逻辑结构是一种演绎推理的结构。 2、探究设计(是本章的重要内容 ) 问题的提出：是什么原因使行星围绕太阳运动？ 猜想与假设：太阳对行星的引力 f应该与行星到 太阳的距离r有关。 简化模型：行星轨道按照“圆”来处理。 演绎与推理：根据牛顿第二定律和开普勒定律进 行计算 。 结论的得出 ：引力大小跟行星到太阳距离的二次 方成反比 第3节 万有引力定律 这节是对上一节教学内容的进一步外推，是 下一节教材学习的基础，是本章的重点知 识； 内容的教学采用猜想、假设与验证相结合, 将演绎推理与归纳相结合;使学生体会到物 理理论必须接受实践与实验的检验。 2、教学设计 万有引力的猜想 万有引力的检验 万有引力定律的得出 万有引力定律的检验 第4节 万有引力理论的成就 本节是属于应用性知识的教学内容； 使万有引力定律在应用中得到进一步检验； 通过教学使学生演绎思维能力得到进一步训 练； 教材的立意是使学生感受用物理理论探索未 知世界的科学魅力，激发探究未知世界兴 趣。 2、教学设计 实验室称量地球的质量 计算天体的质量 预见并发现未知行星 补充：冥王星为何出局 设计的核心问题是分析万有引力提供向心力。 第五节 宇宙航行 介绍万有引力的实践性成就，万有引力理论使 人类实现“飞天”梦想； 本节是航天部分的重要知识； 三个宇宙速度重点理解第一宇宙速度； 通过我国航天事业的发展介绍激发学生科学献 身精神； 同时又拓展了学生科普知识。 2、教学设计 其知识上的核心问题还是分析万有引力提供向 心力。 （1）宇宙速度：引导学生推导第一宇宙速度，知 道第二宇宙速度和第三宇宙速度物理意义，区别 环绕速度与发射速度； （2）在“梦想成真” 栏目里，简述人类航天事业 的发展史； （3）在“科学漫步”栏目里，介绍黑洞概念 ； （4）在“sts”栏目里，着重于展示航天事业与人 类生活的关系。 （5）补充有关“地球同步卫星”的定量计算和分 析了解太阳同步极地轨道气象卫星等。 第六节 经典力学的局限性 本节是全章的终结性教材，属于介绍 性质的教材；目的使学生正确认识物 理学理论的发展与适用范围；引领学 生思考科学的价值观;教材的立意是 使学生了解近代物理知识 托勒玫想象地球处在宇宙中心，哥白尼则设想太阳处 在中心，牛顿第一个用一个定律解释所有星体运动，爱 因斯坦则用几何学的时空体系解释星体的运动。 2、教学设计 设计的思路按照物理学理论在三个领域的发展过程进行 。 （1）从低速到高速的讨论中，介绍爱因斯坦的狭义相对 论知识； （2）在“科学漫步” 栏目里，介绍时间、空间都与运 动状态有关； （3）在宏观与微观的介绍中，使学生知道量子力学能够 正确地描述微观粒子运动规律； （4）在“弱引力到强引力” 栏目中，引导学生了解爱 因斯坦广义相对论； （5）补充：简单介绍“宇宙大爆炸”模型建立，宇宙微 波背景与2006年诺贝尔物理学奖； （6）在“科学足迹” 栏目里，引导学生领悟牛顿的科 学精神、科学思想、科学思维方法。 *重视过程与方法的教学 1。曲线运动速度方向的结论的得出通过举例、实验 、理论分析、概括形成，有利于学生形成科学的 思维方式 2。探究平抛运动的规律是探究性实验。注重体现抛 体运动的普遍规律；不仅仅是平抛运动的解题方 法；注重跟数学学科的横向联系，把数学中的学 习内容及其术语跟物理学融合起来 3。向心加速度的教学设计，采用理论、实验、体验 相结合的教学按排 4.利用物理学史充分展示万有引力定律的建立过程 六.新课程教学设计特点 5.重视学生体验-观念和意识是很难通过集中灌 输来形成的 新课程的各种体验性活动有利于实践意识的形成 实践活动：按图制作飞镖，抛出后观察飞镖飞行 方向的变化和落地时插入泥土的方向。 我国航天事业的巨大成就介绍会激发学生积极的 情感体验,有利于形成科学的世界观和价值观 6.经典力学的成就及局限性的介绍使学生意识到 理论的发展是辨证的,人类对自然界的探索是永无 止境的. 7.科学探究贯穿于整个课程 教学中的科学探究是课程理念的体现 提出问题、猜想与假设、设计实验、进行 实验、分析与论证、评估、交流与合作 6.改变学生的学习方式 教材的不同写法代表了不同的教学理念 演示实验只写做法，不写将要出现的现象， 更不写结论。目的：鼓励学生 细心观察、独立思考、同伴交流、师生 互动 改变学习方法 七.教学要求的把握 1.不必涉及船速小于水速时渡船位移最小的 问题。 2.不必涉及需要用余弦定理解决的问题。 3.有关平抛运动与斜面结合的问题不作要求。 4.不要求计算斜抛运动的射程与射高问题。 5.不宜过多和过难涉及圆周运动中的运动学 问题，尤其是转动中的追及问题。 6.不宜将推导向心加速度公式作为检测或考 核内容。 7.不要求分析变速圆周运动中有切向加速度 时分析向心力的情形。 8.不要求定量分析和计算在竖直平面圆周运 动中除最高点和最低点以外的各点的受力情 况，切向分力和法向分力只用来定性分析。 9.避免进入误区 不可能对知识要求做出刚性的解释 “刚性的解释”： 是否要求计算、所用公式能否变形、综合应用时解题过程不能超过几 步 例： 课程标准10页要求 “知道万有引力定律”，而在6 页关于行为动 词的说明中，“知道”与“计算”不是同一层次的要求。 有人由此得出结论：对于万有引力定律不要求计算（？） 于是说课标应该修改万有引力定律要求的表述，或者修改行为动词的 解释。 另一方面 如果“知道”层次排除计算，13页“知道胡克定律”该怎么办？ 然而 如果“知道”层次都要求计算，47页“知道电子云”该怎么办？ 结论 课标给出的“知道”、“理解”等要求是相对的 教师要有足够的能力根据知识在