人教版高中物理教材必修二《万有引力定律》教学设计

#/7《万有引力定律》教学设计【教材分析】1、从内容性质与地位来看，本节内容是对上一节教学内容的进一步外推，是下一节内容学习的基础；2、是猜想、假设与验证相结合的教学内容；3、是一种思维演绎与思维归纳相结合的推理知识建构结构，教科书的立意还在于物理理论必须接受实践的检验。【学情分析】1、高一学生已经学习了牛顿的三个定律、圆周运动的知识、开普勒三定律，已经积累了一定的知识。理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。2、在上一节中，学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。【核心素养】在《万有引力定律》建立过程的学习中，让学生掌握发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等科学的研究方法。培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。让学生体验科学探索的精神与方法，理解科学理论必须受实践的检验，科学理论也是发展的。【教学目标】1、知道万有引力是存在于所有物体之间的吸引力，知道重物下落与天体运动之间的统一性；2、知道万有引力定律的物理意义，知道万有引力定律的适用范围；3、了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意；4、了解科学发展的曲折性，培养学生具有“严谨、求实”的科学态度和百折不挠的科学精神。【教学重点】1、万有引力定律的建立过程；2、对万有引力定律内容的理解及应用。【教学难点】1、统一“天上”的力与“人间”的力这一想法的产生；2、进行逻辑清晰的“月--地检验”。【教学设计思想】在本节课教学，将让学生继续进行“发现之旅”—追寻牛顿的足迹，为此整个教学流程如下：太阳与行星间的引力—猜想“天上”的力与“人间”的力是同一种力—月地检验—更推广—万有引力定律一卡文迪许测定G。通过这个假想一理论推导一实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。【教学过程】一、新课引入教师活动学生活动问题1.行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？问题2.行星与太阳间的引力的规律是什么?牛顿得出行星与太阳间引力之后，他的思维并没有停滞不前，又有了新的思考。学生回答回顾引力。mmF—G—1__2-r2设计说明：通过设置两个回忆性问题帮助学生回顾上节课所学的太阳与行星间引力规律，回顾万有引力定律“发现之旅”前半程，并引出本节课的课题及目的。二、教授新课（一）猜想教师活动学生活动展示课件中展示苹果的图片，水珠离开叶子后落向地面的动画，及演示粉笔头释放抛出后落向地面的情境。引发思考：（1）使物体总是落回地面而不是飞离地球的原因是什么？牛顿的猜想：（1）使物体下落的力与太阳、行星间的引力是不是同一种力，遵从相同的规律？通过PPT动画演示苹果树一高再高，苹果还受不受重力，设问高到月球轨道上呢？引发学生思考：（2）重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上？猜想：（2）拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹通过观察PPT动画演示苹果树高再高，引发思考：重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上？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，是不是同一种力，遵循相同的规律？与老师同归纳猜想：使苹果下落的力，使月球绕着地球转的力会不会和太阳、行星间的引

果使它下落的力，是不是同一种力，遵循相同的规律？最后作思维归纳：使苹果下落的力，使月球绕着地球转的力会不会和太阳、行星间的引力是同一种力？遵从相同的规律？力是同一种力？遵从相同的规律？设计说明：再现牛顿当年由苹果落地而引发的思维遐想，通过师生互动，生生互动，进而层层递进的大胆猜测，突破难点。使接下来出现的“月—地检测”自然而合理。同时牛顿的大胆而敏锐的想法也激发学生的学习兴趣与想像力。（二）月—地检验教师活动学生活动课件展示检验目的：验证使月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力，都遵从“平方反比”的规律。根据预习情况，总结验证的方法：理论推导结果与实际数据比对。步骤1：假定猜想成立，即使月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力，与距离平方成反比，推导出月球公转的向心加速度a与地球表面的物体下落的加速度g的比值；步骤2：根据相关数据，计算出月球公转的向心加速度a的值，求其与地球表面的重力加速度g=9.8m/s2的比值；请同学们小组讨论操作过程并计算有关数据，展示推导过程和结果。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。（通过创设情景中数据，让学生进行定量计算）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。设计说明：.利用牛顿时代已知的数据，让学生结组讨论、设计检验方案、推导并得出结果，最后将推导过程结果展示。.用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强了学生的理性认识，突破了又一难点。（三）万有引力定律

教师活动学生活动猜想得到了证实，牛顿的思维更加活跃，又做了一个更大胆猜想：是否任何两个物体之间都存在这样的吸引力？如果真是这样，我和你之间有没有引力？我和他之间有没有引力？有！但为什么我们没有因为吸引而聚拢在一起？检测学生自主学习情况：活动1：读万有引力定律的内容，注意读出关键词。明确内容里明确了对象，方向，大小。活动2：得出表达式后，用如何确定两个球体间的距离，引出对二者间距的理解。理解万有引力定律公式中的距离r：①若两个物体可看作质点，r指两质点间的距离；②质量分布均匀的两个球体间引力计算时，r可取两球心间的距离。③质量分布均匀的球体与质点间引力计算时，r是球心与质点间的距离。除此以外，万有引力定律若想解决实际问题还需要知道引力常量G的值。PPT展示卡文迪许的扭秤装置（提出问题，根据预习内容回答）（1）万有引力定律于1687年发表于牛顿的传世之作《自然哲学的数学原理》中，它的内容是：自然界中 两个物体都相互吸引，引力的方阵它们的 ，引力的大小与 成正比、与 成反比。公式为：F=GMm~r2式中质量单位用 ，距离的单位用 ，力的单位用 。式中的G叫做 ，数值为 ，国际单位为 ，它是英国物理学家在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量而测得的。（2）理解万有引力定律公式中的距离r①若两个物体可看作质点，r指两质点间的距离；②质量分布均匀的两个球体间引力计算时，r可取两球心间的距离。③质量分布均匀的球体与质点间引力计算时，r是球心与质点间的距离。设计说明：启发学生更大胆的猜想，并在教师设问中，自主阅读教材，做到有的放矢，自主学习，最后引导学生讨论总结回答问题，增强学生的科学表达能力。引力常量的测量教师活动学生活动

牛顿得出了万有引力与物体质量及它们距离的关系，但却无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。这个问题在一百多年以后，才被英国的物理学家卡文迪许在实验室里通过扭秤对几个铅球之间的万有引力测量而解决，测出了引力常量G（展示课件视频）。活动1：介绍扭称实验扭称实验的精妙之处在于：利用光放大的原理，将不易测量的扭转角度转变为易测量的光电移动。完成扭秤试验后，卡文迪许又测量了多种物体间的引力，所得结果与利用引力常量G按力有引力定律计算所得结果相同。所以，引力常量的普适性成为万有引力定律正确性的见证，它为万有引力定律的普遍意义奠定了强有力的实验基础。活动2：扭称实验的意义①证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代。②开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广。（结合预习内容，观看小视频，了解卡文迪许的扭称实验）观看实验装置的动态视频，对装置有个更立体的认识。学生的学习热情进一步提升。了解扭成实验对方有引力定律的重大意义，更深入的理解万有引力定律设计说明：通过观看实验装置的动态视频，使学生对装置有了更立体的认识，可以增强学生学习兴趣。通过对扭称实验之后的引力常量普适性的拓展，可以使学生更好的理解万有引力定律，了解到科学发展的严谨性。（五）巩固练习教师活动学生活动课件展示练习【例1】两个质量为60kg的人，相距1m时，请估测他们之间的万有引力是多少？【例2】大麦哲伦云与小麦哲伦云是银河系外距离地球最近的星系，大麦哲伦云质量为太阳质量10倍，即学生练习，再互相讨论得出的

2.0*1040女8，小麦哲伦云质量为太阳质量109倍，两者距离5x104光年，求它们的引力。（1光年=9.5x1015m）每个题请学生分析后，教师再小结要点：考察万有引力大小的表达式，引力的大小与物体的质量ml和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。同时体会人与人之间的万有引力很小，所以平时觉察不到。答案，互相纠错。设计说明：及时做练习，让学生体会亲自推出万有引力定律的成就感，并及时巩固对万有引力定律理解。（六）课堂小结教师活动学生活动通过前面的学习和练习，大家对万有引力定律有了更深入的认识。课件展示活动1：对万有引力的理解普遍性；相互性；特殊性；宏观性。活动2：万有引力定律的历史意义①17世纪自然科学最伟大的成果之一，它把“地上”的力和“天上”的力统一了起来，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。②在文化发展史上的重大意义：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。活动3：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。通过学习和练习，加深对万有引力定律的理解。知道万有引力定律发现的历史意义：①在人类认识自然的历史上：②在文化发展史上：。总结本节课万有引力的发现过程，体会科学发展的长期性和曲折性。使同学们体会到扎实的理论基础、大胆的思维突破

太阳与行星间的引力：F二G雪n 厂猜想月一地检验推广1万用引力定律1引力常量G的测定通过本节课的学习，使我们认识到科学