高中物理-万有引力定律教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计课堂主要教学活动分为三个环节：引入、新课教学和课堂小结。1、引入：（预计3—5分钟）教师展示：【课件】幻灯片1——牛顿坐在苹果树下，苹果下落的照片。展示照片，目的是激发学生的好奇心，引起学生的无意注意。教师提问：（1）既然是行星与太阳之间的力使得行星不能飞离太阳，那么是什么力使得地面上的物体不能离开地球，总要落回地面呢？（2）这两种作用是同一种性质的力吗？（3）拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力相同吗？这些力都遵循相同的规律吗？这三个问题逐渐递进，问题越来越明确，也越来越具有可比性。只要能回答问题（3），也就回答了问题（2），解决了问题（1）。这里实则是猜想：拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力性质相同，这些力都遵循相同的规律。2、讲授新课：（预计35分钟）（1）月——地检验（预计15分钟）首先，要学生弄明白将要验证的是什么；其次，要学生弄明白为什么要验证的是这个；然后，要学生思考怎么样才能验证这个。要验证的问题是：将某一物体分别放在地面附近和月球轨道上，检验物体在地面上不同高度受到地球作用力的大小是否满足1/602的关系。为什么要验证的是这个：用同一物体或质量相同的两个物体，这样作用力的大小关系只由距离来决定，体现的是控制变量的思想。如何才能验证这个？教师提问：你能将这个物体放到38万公里高的地方，测出它受到地球对它的作用力吗？设计这个问题的目的，是要学生通过思考、讨论，体会到：将这个物体放到38万公里高的地方不现实，至少牛顿那个时代的人做不到，也就是说，直接测量该物体在38万公里高度上受到的地球对它的作用力，不具有可操作性。对于已经预习过的学生，肯定是知道要将之转化为加速度的关系来验证，可是怎样转化，正是本节的难点所在。教师提问：假设地面附近有个苹果，其质量等于月球的质量，这样算不算是同一个物体分别放在地面附近和距离地面38万公里高的地方了呢？设计这个问题的目的，是要学生体会到：换一个角度，多一条路；正所谓：山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村。教师启发式提问：根据牛顿第二定律，物体的加速度由什么决定？教师引导学生思考：力的作用效果之一，就是使物体产生加速度，既然力的关系难以验证，那么我们就验证力的作用效果好了。我们知道地面附近的物体在只受地球作用下做自由落体运动，而月球在地球的作用下做匀速圆周运动。这样，问题就得到了转化。教师提问：这两个加速度多大？它们满足1/602的关系吗？请你计算后说明。设计这个问题的目的，是要学生通过分组讨论、计算、验证，用数据说明牛顿的猜想的正确性。（此验证，所用数据都是常识，不必教师给出。）最后教师要指出：虽然在中学阶段只能将椭圆轨道近似为圆形轨道来证明万有引力定律，但牛顿当年是在椭圆轨道情形下证明了万有引力定律的。这一步是要学生体会：更严格的证明，需要更高的数学水平。从而激发学生的求知欲望。（2）万有引力定律（预计10分钟）这部分内容实则是：进一步猜想、进一步推广。鉴于万有引力定律的文字叙述、数学表达式、各个量的物理意义及单位、适用范围等，都不难理解，因此，这部分内容我就交给学生自学去了。完了，我再交代：牛顿将太阳与行星间的引力规律，一步步推广至自然界中任何两个物体之间，是需要魄力、胆识和惊人的想象力的，物理学的许多重大理论的发现，不是简单的实验结果的总结，它需要直觉和想象力，大胆的猜测和严格的证明。我这么一交代，是培养学生敢想敢做的意识，也就是培养学生的创新意识和实践意识。（3）引力常量（预计10分钟）教师提问：如果你是牛顿同时代的人，当你听说牛顿弄出来个什么“万有引力定律”，你能据此算出两个人之间的引力吗？请解决课后问题与练习1。设计这个问题的目的，是要学生通过问题解决过程中出现的问题，而体会到两点：1、引力常量的测定是多么重要，没有引力常量G的值，万有引力定律是没有应用价值的，还只是停留在理论的层面；2、引力常量的测定难度之大，可以想象，在牛顿之后100年内，都没有人测定出来，从而为学生体会卡文迪许工作的重要性和难度之大打下伏笔。教师提问：卡文迪许是怎样测量两个铅球之间的万有引力的呢？这个问题，有时间的话呢，就展示【课件】幻灯片2，介绍卡文迪许的扭秤装置。没有时间的话呢，就不展开了，我就这么一问，只要学生心中一闪：是呀，这怎么测量呀？我的目的就达到了。介绍完了引力常量G的值，教师还需指出：引力常量能够测定，本身就是对万有引力定律的一次证明。教师提问：现在，我们有了较精确的引力常量G的值，那么，你能估算两个人之间的万有引力吗？请再次解决课后问题与练习1。设计这个问题的目的，是要学生通过解决问题，体会两点：1、万有引力定律的应用方法，各量的物理意义；2两个人之间的万有引力有多小，卡文迪许通过测量两个铅球之间的万有引力而测定引力常量G有多难。3、课堂小结（预计3—5分钟）要求学生先独立整理本节内容，弄明白自己会了什么？还有什么不懂的？然后小组内讨论，共同解决还不懂的问题。学情分析学生在前一节中，已经学习了太阳与行星间的相互作用规律，在第五章中已经学习了匀速圆周运动的相关规律，这些为“月——地检验”的学习和理解奠定了一定的基础，但“月—地检验”中，是要验证同一物体在地面上不同高度（地面附近和地面上38万公里高的地方）受到地球作用力的大小关系的，可最后要转化为可验证地面附近物体自由下落的加速度（即重力加速度）和月球绕地球运动的加速度（即月球绕地球做圆周运动的加速度）之间的关系，这步转化不易理解，是学生理解“月——地检验”的一大障碍。效果分析本节课注重提高全体学生的科学素养，能从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。月地检验环节计算量有点大，设计的时候应该在简单一些。本节的课堂教学思路层次分明，脉络十分清晰，实际运作的效果十分突出，课堂结构安排严谨、环环相扣，过渡自然，时间分配合理，密度适中，效率高，整体设计紧密，较合理，可以借鉴的地方还是有的。教材分析万有引力定律这一节的内容是对上一节内容的进一步外推，是下一节万有引力的理论成就的学习基础，是猜想假设与验证相结合的教学内容，是一种演绎思维与归纳思维相结合的推理知识建构。本节的建构还在于物理理论必须接受实践的检验。观评记录本课设计合理、到位、并符合学生心里特征、认知水平，教学过程清晰，充分调动了学生的积极性，组织有序，教态亲切大方，注重反馈，课中能注意培养学生的情感、态度、价值观等，课堂效果很好。

从知识建构的历史进程来看，学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，从中向学生渗透了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等思维方式，依照学生的认知心理特点，很容易在他们脑海中形成这样一个问题：太阳与行星间引力规律是否适用于我们与地球间的相互作用？从而为我们进一步演绎万有引力定律“发现之旅”，确定了转接点，从而很自然引入本节新课——《万有引力定律》。科学家牛顿在哥白尼、第谷、开普勒、等人的基础上，完成了一系列重大的科学研究。牛顿怎么样能从一个苹果从树上掉下，而由此带来了灵感，作用在苹果上使苹果落地的力与作用在月亮上使月亮做圆周运动的力可能是同一个源，即地球引力。即展现了科学发展过程中科学家们富有创造性而又严谨的科学思维，是发展学生思维能力难得的好材料，本节课内容充分利用这些材料来发展学生的科学思维能力。让学生以自己经历一次“发现”万有引力的过程。课中的一个个….既精彩又符合我校普通班学生的实际。

总之，这节课是一堂成功而又充满活力的物理课，很好的完成了教学任务，也可以说是符合本次城中适切教育课堂要求的，是值得学习的。评测练习1、估算两个质量50kg的同学相距0.5m时之间的万有引力约有多大？2、如图所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为（）r1r1rr23、万有引力定律首次揭示了自然界中物体间的一种基本相互作用的规律，一下说法正确的是（）A.物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B.人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大C.人造地球卫星绕地球运动的向心力有地球的万有引力提供D.宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用4、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1：m2=p，半径之比r1：r2=q，求：（1）它们的公转周期之比是多少？（2）它们受太阳的引力之比是多少？课后反思物理规律是物理基础知识中最重要的内容，是物理学知识体系的中心。物理规律是客观存在的，人们只能通过生产实践和观察实验去发现规律，而不能凭主观意志去创造规律。物理规律是观察、实验、思维、想象和数学推理相结合的产物，因此物理规律的教学是开发学生智力、培养学生能力的重要途径，在探索发现物理规律的过程中，可以激发学生的学习动机、发展科学探索的兴趣、培养科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。万有引力定律这节课正是物理规律教学的典型课。经历了本节课的教学，我有如下的反思。

一、成功的地方：本节课我通过先播放生活实际中的物理情景月球绕地球运转和苹果自由下落，唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想进而发现万有引力定律的故事情景，激发学生的兴趣与想像力。为新课的引入做了最好的铺垫。月地检验这部分是本节课的难点。我通过创设问题情景，引导学生讨论探究检验思路，进行定量计算，掌握月地检验，用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识，学习物理规律提出猜想—理论推导—实验检验的科学研究方法，同时经历万有引力定律的发现过程，激发学生科学探究的兴趣。万有引力定律是本节课的重点。得到万有引力定律后，我引导学生体会物理学许多重大理论的发现，不是简单的实验总结，它需要直觉、想像力、大胆的猜想和假设；了解万有引力定律的内容、表达式，思考定律的使用条件；通过介绍卡文迪许的扭秤实验，使学生体会精巧的实验方法，知道科学研究的长期性，提高学生的科学价值观；通过题目练习，学生进行估算和比较，从中锻炼学生的估算能力，体会万有引力常量数量级的重要性，加深对万有引力定律的理解。最后，我通过多媒体展示本节课的知识网络，帮助学生构建好自己的知识框架，完成本节课的教学任务。以上各点是本节课值得发扬的一些方面，当然本节课也有不少不足的地方。二、不足的地方：本节课应该介绍这部分物理学史，让学生知道多少科学家在探索，例如：开普勒、伽利略、笛卡儿、哈雷等，他们是怎样想的，他们做了些什么？为什么牛顿会取得成功！牛顿是怎样在前人基础上，一步步推导出万有引力定律的。让学生知道牛顿在科学史上的崇高地位是举世公认的。恩格斯曾指出：牛顿由于发现了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于建立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学。这些介绍给学生一种震憾，带着崇敬这份感情色彩再来学习万有引力定律将会留下更深刻的印象，有更深的感触，会对学生产生激励作用。在以后的教学设计中应该把本部分内容融入课堂教学中。三、再教设想：再教时应争取获得足够的教学时间，由学生来自主学习和经历物理发现的过程，即由学生自行查资料或是通过网络获得相应知识。保证足够的时间来由学生汇报和相互探讨，从而使学生能更好的体会知识的创生，更好的体会物理研究的方法。并在相互的讨论中互相促进，互相学习。总体来说，本节课注重提高全体学生的科学素养，能从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未