高中物理信息化教学设计

高中物理信息化教学设计13、知道任何物体间都存在着万有引力，且遵守1、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2、训练学生透过现象(行星的运动)看本质(受万有引力的作用)的判断、推理1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思量过程，说明科学研究的教学重难点任何两个物体间都存在万有引力太阳对行星的引力是行星做圆周运动的向心力，这个力使行星不能飞离太阳；地面上的物体被抛出后总要落到地面上；是什么使得物体离不开地球对物体的引力造成的呢?若真是这样，物体离地面越远，其受到地球的引力就应该越小,可是地面上的物体距地面很远时受到地球的引力似乎没有明显减小。如果物体延伸到月球那里，物体也会像月球那样环绕地球运动。地球对月球的引力，地球对地面上的物体的引力，太阳对行星的引力，是同一种力。你是这样认为的吗?一.牛顿发现万有引力定律的过程(1)牛顿对引力的思量牛顿看到了苹果落地发现了万有引力，这只是一种传说。但是，他对天体和地球的引力确实作过深入的思量。牛顿经过长期观察研究，产生如下的假想：太阳、行星以及离我们很远的恒星，不管彼此相距多远，都是互相吸引着，其引力随距离的增大而减小，地球和其他行星绕太阳转，就是靠刚的引力维持。同样，地球不仅吸引地面上和表面附近的物体，而且也可以吸引很远的物体(如月亮),其引力也是随距离的增大而减弱。牛顿进一步猜想，宇宙间任何物体间都存在吸引力，这些力具有相同的本质，遵循同样的力学规律，其大小都与两者间距离的平方成反比。(2)牛顿对定律的推导首先，要证明太阳的引力与距离平方成反比，牛顿凭着他对于数学和物理学证明的惊人创造才干，斗胆地将自己从地面上物体运动中总结出来的运动定律，应用到天体的运动上，结合开普勒行星运动定律，从理论上推导出太阳对行星的引力F它们间的引力也是与行星和卫星质量的乘积成正比，与两者距离的平方成反以上结论是否正确，还需经过实验检验。牛顿根据观测结果，凭借理想实验巧牛顿设想，某物体在地球表面时，其重力加速度为g,若将在月球轨道上运行时受到的作用力F2,都是来自地球的吸引力，其B.万有引力的相互性.两个物体相互作用的引力是一对相互作用的作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上.C.万有引力的宏观性.在通常情况下，万有引力非常小，惟独在质量巨大的星球偶尔天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义.D.万有引力的独立性.两物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其他物体无关.C、若物体不能视为质点，则可把每一个物体视为若干个质点的集合，然后按③G为万有引力常量，在数值上等于质量都是1kg的两物体相距1m时的相互二个是叫两人设法跳起来停在空中看是否能做到。然后设问：既然自然界中任何两个物体间都有万有引力，那末在日常生活中，我们各自之偶尔人与物体之间，为什具体计算：地面上两个50kg的质点，相距1m远时它们间的万有引力多大?已知地球的质量约为6.0×1024kg,地球半径为6.4×106m,则这个物体和地球之间本题点评：由此可见通常物体间的万有引力极小，普通不易感觉到。而物体与2、要使两物体间万有引力减小到原来的1/4,可采用的方法是()C.使其中一个物体质量减为原来的1/4,距离不变D.使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/43.设地球表面重力加速度为，物体在距离地心4R(R是地球的半径)处，由于地球的作用而产生的加速度为g,则为()提示：两处的加速度各由何力而产生?满足何规律?三.引力恒量的测定牛顿发现了万有引力定律，却没有给出引力恒量的数值。由于普通物体间的引力非常小，用实验测定极其艰难。直到一百多年之后，才由英国的卡文迪许用精致的扭秤测出。(1)用扭秤测定引力恒量的方法卡文迪许解决问题的思路是：将不易观察的弱小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与弱小量的关系，算出弱小变化量。问：卡文迪许扭秤实验中如何实现这一转化?测引力(极小)转化为测引力矩，再转化为测石英丝扭转角度，最后转化为光点在刻度尺上挪移的距离(较大)。根据预先求出的石英丝扭转力矩跟扭转角度的关系，可以证明出扭转力矩，进而求得引力，确定引力恒量的值。卡文迪许在测定引力恒量的同时，也证明了万有引力定律的正确性。本节课重点学习了万有引力定律的内容、表达式、理解以及简单的应用重点理解定律的普遍性、普适性，对万有引力的性质有深层的认识对万有引力定律的理解应注意以下几点：(1)万有引力的普遍性。它存在于宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其他作用力。(2)万有引力恒量的普适性。它是一个仅和m、r、F单位选择有关，而与物体性质无关的恒量。(3)两物体间的引力，是一对作用力和反作用力。(4)万有力定律只合用于质点和质量分布均匀球体间的相互作用。板书2、万有引力定律①内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的3.引力恒量的测定A.万有引力的普遍性.万有引力不仅存在于星球间，任何客观存在的有质量的物体间都存在这种相互吸引的力.B.万有引力的相互性.两个物体相互作用的引力是一对相互作用的作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上.C.万有引力的宏观性.在通常情况下，万有引力非常小，惟独在质量巨大的星球偶尔天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义.D.万有引力的独立性.两物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其他物体无关.②r为两个物体间距离：B、若是规则形状的均匀物体相距较近，则应把r理解为它们的几何中心的距C、若物体不能视为质点，则可把每一个物体视为若干个质点的集合，然后按万有引力定律求出各质点间的引力，再按矢量法求它们的合力。③G为万有引力常量，在数值上等于质量都是1kg的两物体相距1m时的相互作用的引力高中物理信息化教学设计2《万有引力理论的成就》教学目标1、知识与技能(1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量；(2)行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量；(3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。(1)培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的普通过程和方法；(2)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法；(3)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。3.情感态度与价值观：(1)培养学生认真严禁的科学态度和斗胆探索的心理品质；(2)体味物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。教学重难点教学重点地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算。教学难点根据已有条件求中心天体的质量。教学工具多媒体、板书教学过程一、计算天体的质量1.基本知识(1)地球质量的计算①依据：地球表面的物体，若不考虑地球自转，物体的重力等于地球对物体的万有引力，即只要知道g、R的值，就可计算出地球的质量.(2)太阳质量的计算①依据：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，行星与太阳间的万有引力充当向心力，即只要知道卫星绕行星运动的周期T和半径r,就可以计算出行星的质量.2.思量判断(1)地球表面的物体，重力就是物体所受的万有引力.(×)(2)绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力.(√)(3)利用地球绕太阳转动，可求地球的质量.(×)3.探索交流料，利用万有引力定律计算出天王星外"新"行星的轨道.1846年9月23日，德天体.【问题导思】3.求天体质量常有哪些方法?绕中心天体运动的其他天体或者卫星做匀速圆周运动，做圆周运动的天体(或者卫星)的向心力等于它与中心天体的万有引力，利用此关系建立方程求中心天体的质量.地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得于地球对物体的引力，得3.计算天体的密度1.计算天体质量的方法不仅合用于地球，也合用于其他任何星体.注意方法的拓展应用.明确计算出的是中心天体的质量.地球为例，若绕近地轨道运行，则有R=r.例：要计算地球的质量，除已知的一些常数外还需知道某些数据，现给出下列各组数据，可以计算出地球质量的有哪些?()B.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度vD.已知地球公转的周期T′及运转半径r'天体的质量计算是依据物体绕中心天体做匀速圆周运动，万有引力充当向心力，列出有关方程求解的，因此解题时首先应明确其轨道半径，再根据其他已知条件列出相应的方程.【问题导思】2.分析天体运动的主要思路是什么?3.描述天体的运动问题，有哪些主要的公式?普通行星或者卫星的运动可看做匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，所以研究天体时可建立基本关系式：2.四个重要结论以上结论可总结为“越远越慢，越远越小”被环绕的天体的质量M和轨道半径r决定.2.应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件，如地球的公转周期是365天，自转一周是24小时，其表面的重力加速度约为9.8m/s2.例：)据报导，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”,名为“55Cancrie”,该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的480(1),母星的体积约为太阳的60倍.假设母星与太阳密度相同，"55Cancrie"与地球均做匀速圆周运动，则“55Cancrie”与地球的()(1)牛顿的"卫星设想"1969年7月，美国“阿波罗11号”登上月球；2003年10月15日，我国航天员杨利伟踏入太空.我国于2022年10月发射的火星探测器“萤火一号第一宇宙速度是最小的发射速度.卫星离地面越高，卫星的发射速度越大，贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小，其运行速度即第一宇宙速度.中，已知该星球的半径为R,求这个星球上的第对于任何天体，计算其环绕速度时，都是根据万有引力提供向心力的思路，卫星的轨道半径等于天体的半径，由牛顿第二定律列式计算.1.如果知道天体的质量和半径，可直接列式计算.2.如果不知道天体的质量和半径的具体大小，但知道该天体与地球的质量、半径关系，可分别列出天体与地球环绕速度的表达式，用比例法进行计算.【问题导思】3.卫星的线速度与卫星的发射速度相同吗?为了研究问题的方便，通常认为卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供.由上表可以看出：卫星离地面高度越高，其线速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小.2.人造地球卫星发射得越高，需要的发射速度越大，但卫星最后稳定在绕地球运动的圆形轨道上时的速度越小.确的是()B.根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力FA>FB>FC【问题导思】2.人造地球卫星的轨道圆心一定是地心吗?3.地球同步卫星有哪些特点?人造卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动.总之，地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，但轨道平面一定过地即通过极点，称为极地轨道，如图所示.(1)定义：相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星.(2)六个“一定”①同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.④同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方.⑤同步卫星的高度固定不变.由于卫星在轨道上运动时，它受到的万有引力全部提供给了向心力，产生了向心加速度，因此卫星及卫星上的任何物体都处于彻底失重状态.T,该行星上发射的同步卫星的运行速度为v,求同步卫星距行星表面高度为多少.规律总结：同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较1.近地卫星是轨道半径近似等于地球半径的卫星，卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.同步卫星是在赤道平面内，定点在某一特定高度的卫星，其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一部份，它不是地球的卫星，充当向心力的是物体所受的万有引力与重力之差.2.近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供；同步卫星与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有相同的卫星和赤道上物体的运动规律时，往往借助同步卫星这一纽带，这样会使问题迎刃而解.例：如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道1,然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2,最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2下说法正确的是()A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过QD.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度度也相同.数学角度看只无非略有变形，但它们却具有彻底不同的物理意义.有些学生常将两种表达式相混，对公式中哪个是常量哪个是变量分辨不清，要注意提醒和纠正.根据本节课有演示实验的特点，本节课采用以演示实验为主的启示式综合教学法.教师边演示、边提问，让学生边观察、边思量，限度地调动学生积极参预教学活动.在教材难点处适当放慢节奏，给学生充分的时间进行思量和讨论，教师可给予恰当的思维点拨，必要时可进行大面积课堂提问，让学生充分发表意见.这样既有利于化解难点，也有利于充分发挥学生的主体作用，使课堂气氛更加活跃.通过本节课的学习，要使学生领略物理学的研究方法，领略怎样提出研究课题，怎样进行实验设计，怎样合理选用实验器材，怎样进行实际操作，怎样对实验数据进行分析及通过分析得出实验结论和总结出物理规律.同时要让学生知道，物理规律必须经过实验的检验，不能任意外推，从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯.为了达成上述教学目标，充分发挥学生的主体作用，限度地激发学生学习的主发学生思量：物理学的基本研究方法是什么(不一定让学生回答)?这样既对学生进行了方法论教育，也为过渡到演示实验起承上起下作用.2.对演示实验所需器材及电路的设计可先启示学生思量回答.这样使他们既巩固了实验知识，也调动他们尽早投入积极参预.3.在进行演示实验时可请两位同学上台协助，同时让其余同学注意观察，也可调动全体学生都来参预，积极进行观察和思量.4.在用列表对照法对实验数据进行分析后，提出下面的问题让学生思量回答：为了更直观地显示物理规律，还可以用什么方法对实验数据进行分析?目的是更加突出方法教育，使学生对分析实验数据的两种最常用的基本方法有更清醒更深刻的认识.到此应该达到本节课的第一次高潮，通过提问和画图象使学生的学习情绪转向高涨.5.在得出电阻概念时，要引导学生从分析实验数据入手来理解电压与电流比值的物理意义.此时不要急于告诉学生结论，而应赋予充分的时间，启示学生积极思量，并赋予适当的思维点拨.此处节奏应放慢，可提请学生回答或者展开讨论，让学生的主体作用得到充分发挥，使课堂气氛掀起第二次高潮，也使学生对电阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出实验结论的基础上，进一步总结出欧姆定律，这实际上是认识上的又一次升华.要注意阐述实验结论的普遍性，在此基础上可让学生先行总结，以锻炼学生的语言表达能力.教师重申时语气要加重，不能轻描淡写，要随即强调欧姆定律是实验定律，必有一定的合用范围，不能任意外推.7.为检验教学目标是否达成，可自编若干概念题、辨析题进行反馈练习，达到巩固之目的.然后结合课本练习题，熟悉欧姆定律的应用，但占时不宜过长，以免冲淡前面主题.1.注意在实验演示前对仪表的量程、分度和读数规则进行介绍.2.注意正确规范地进行演示操作，数据不能虚假拼凑.高中物理信息化教学设计51、初步理解速度一时间图象.2、理解什么是匀变速直线运动.进一步训练用图象法表示物理规律的能力.渗透从简单问题入手及理想化的思维方法.本节内容是本单元的基础，是进一步学习加速度概念及匀变速运动规律的重要前提