2024-2025学年新教材高中物理 第七章 3 万有引力理论的成就（1）教案 新人教版必修2

2024-2025学年新教材高中物理第七章3万有引力理论的成就（1）教案新人教版必修2学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容分析本节课的主要教学内容来自2024-2025学年新教材高中物理第七章第3节“万有引力理论的成就（1）”。教学内容主要包括：牛顿的万有引力定律，万有引力常量的测定，以及万有引力理论在天体运动中的应用。这些内容与学生在之前学习的力的概念、牛顿运动定律以及圆周运动等知识有着紧密的联系。

教学内容与学生已有知识的联系在于，学生在初中阶段已经了解了重力概念，并在高中阶段学习了牛顿运动定律。在此基础上，本节课将引导学生理解万有引力定律的发现过程，掌握万有引力常量的测定方法，以及运用万有引力理论解决实际问题，如计算天体间的引力、解释行星运动等现象。通过本节课的学习，学生将能够更好地理解自然界中的引力现象，并为后续学习天体物理学打下基础。核心素养目标本节课旨在培养学生以下学科核心素养：科学思维、物理观念、科学探究。通过学习牛顿的万有引力定律及其在天体运动中的应用，学生能够运用科学思维方法分析引力现象，形成物理观念，理解自然界中的统一性和普遍性。在科学探究方面，学生将通过探讨万有引力常量的测定过程，锻炼实验设计、数据分析和解决问题的能力。同时，结合教材中的案例分析，学生将能够运用万有引力理论解释实际问题，提高理论联系实际的能力，培养科学精神与创新意识，为终身发展奠定基础。学情分析本节课的教学对象为高中二年级学生，经过之前的物理学习，他们在知识、能力、素质等方面具备以下特点：

1.知识层面：学生已掌握基本的物理概念，如力、运动、能量等，并了解了牛顿运动定律、圆周运动等知识。然而，对于万有引力定律的深入理解及其在天体运动中的应用，学生的认识尚浅，需要进一步引导和拓展。

2.能力层面：学生在解决问题、逻辑推理、实验操作等方面具备一定的基础能力。但在运用物理知识解决实际问题时，可能还存在一定的困难，特别是在处理复杂的引力问题时，需要提高分析、综合和创新能力。

3.素质层面：学生具备一定的科学素养，如观察、思考、质疑等，但在科学探究过程中，部分学生可能缺乏主动性和合作精神。此外，学生在面对复杂问题时，可能表现出信心不足，需要鼓励和引导。

（1）学生层次：高中二年级学生，在认知发展、思维能力、学习兴趣等方面存在差异。部分学生对物理学科具有较强的兴趣和热情，但部分学生对物理学习存在恐惧心理，影响学习效果。

（2）知识方面：学生对牛顿运动定律、圆周运动等知识有一定的掌握，但在理解万有引力定律的本质、运用引力理论解决实际问题时，可能遇到困难。此外，学生对万有引力常量的测定过程及其在天体运动中的应用了解较少。

（3）能力方面：学生在解决问题、实验操作、团队合作等方面具备一定能力，但在以下方面有待提高：

-分析综合能力：面对复杂的引力问题，学生需要提高分析问题的能力，将所学知识进行整合，形成完整的解题思路。

-创新能力：在解决实际问题时，学生需要跳出传统思维，运用创新的方法解决问题。

-自主学习能力：部分学生依赖教师的引导，缺乏自主学习的能力，需要培养独立思考和解决问题的习惯。

（4）素质方面：学生在科学素养方面表现出以下特点：

-观察力：学生具备一定的观察能力，但在发现引力现象中的细节问题时，还需加强。

-思考能力：学生在面对引力问题时，需要提高逻辑思维和分析能力，形成批判性思维。

-合作精神：在科学探究过程中，部分学生缺乏主动合作的精神，需要培养团队协作能力。

（5）行为习惯：学生在学习过程中表现出以下行为习惯：

-学习态度：部分学生对物理学习抱有恐惧心理，导致学习积极性不高。

-学习方法：部分学生依赖死记硬背，缺乏有效的学习方法和策略。

-时间管理：部分学生时间安排不合理，导致学习效果不佳。

1.针对学生层次，采用分层教学，满足不同学生的需求。

2.强化基础知识，为学生提供丰富的实例，帮助他们深入理解万有引力定律及其应用。

3.培养学生的分析、创新和自主学习能力，提高解决问题的综合素质。

4.注重科学探究过程，培养学生的合作精神、观察力和思考能力。

5.关注学生的学习态度、方法和时间管理，帮助他们养成良好的学习习惯。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：针对万有引力定律、万有引力常量的测定等基础理论知识，采用讲授法进行系统讲解，确保学生掌握核心概念和基本原理。

2.讨论法：针对万有引力理论在天体运动中的应用，组织学生进行小组讨论，鼓励他们提出问题、分析问题，培养学生的批判性思维和合作精神。

3.实验法：结合教材中的实验案例，组织学生进行万有引力常量的测定实验，让学生亲自动手操作，提高他们的实验能力和实践素养。

教学手段：

1.多媒体设备：利用多媒体设备展示万有引力定律的发现过程、天体运动现象等，增强学生对物理现象的直观感受，提高教学效果。

2.教学软件：运用物理教学软件，如仿真实验、物理模型构建等，帮助学生形象地理解万有引力定律及其在天体运动中的应用，提高学习兴趣。

3.网络资源：引导学生利用网络资源进行自主学习，如观看科普视频、查阅相关论文等，拓展学生的知识视野，培养他们的自主学习能力。

具体实施：

1.讲授法：在讲解万有引力定律时，结合教材内容，通过生动的实例和形象的语言，使学生理解引力现象的本质。同时，注重引导学生思考问题，培养他们的科学思维。

2.讨论法：将学生分成小组，针对万有引力理论在天体运动中的应用，如行星运动、卫星轨道设计等，进行讨论。教师巡回指导，解答学生疑问，促进学生的思维碰撞和知识内化。

3.实验法：组织学生进行万有引力常量的测定实验，引导他们设计实验方案、收集数据、分析结果。通过实验，让学生感受科学的严谨性和实践的重要性。

4.多媒体设备：在教学过程中，利用多媒体设备展示万有引力定律的发现过程、牛顿的成就等，激发学生的学习兴趣。同时，通过动画、视频等形式，让学生直观地了解天体运动规律。

5.教学软件：运用教学软件，如物理仿真实验，让学生在虚拟环境中进行实验操作，提高实验效果。此外，利用物理模型构建软件，帮助学生形象地理解引力作用下的天体运动。

6.网络资源：鼓励学生利用网络资源进行自主学习，如在课后观看科普视频、查阅相关论文等。同时，教师提供针对性的学习资料，帮助学生巩固所学知识，提高自主学习能力。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是“万有引力理论的成就”这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否注意过地球上的物体都会受到一个向地心的力？”（举例说明，如苹果落地）这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索万有引力理论的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解万有引力定律的基本概念。万有引力定律是牛顿提出的，描述了任意两个物体之间的引力大小与它们的质量和距离的关系。这个定律在天体运动、航天等领域有着极其重要的应用。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例将展示万有引力定律在解释行星运动中的应用，以及它如何帮助我们理解天体间的相互作用。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调万有引力定律的数学表达和万有引力常量的测定这两个重点。对于难点部分，我会通过举例和比较来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与万有引力相关的实际问题，如地球上的重力与万有引力之间的关系。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的实验操作，如测定万有引力常量。这个操作将演示万有引力定律的基本原理。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“万有引力定律在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上，以便全班都能看到。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了万有引力定律的基本概念、重要性和应用。同时，我们也通过实践活动和小组讨论加深了对万有引力理论的理解。我希望大家能够掌握这些知识点，并在日常生活中灵活运用。最后，如果有任何疑问或不明白的地方，请随时向我提问。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）科普书籍：推荐学生阅读与万有引力理论相关的科普书籍，如《宇宙的奥秘》、《从一到无穷大》等，以深入了解万有引力定律的发现过程及其在天体物理学中的应用。

（2）科普视频：观看与万有引力相关的科普视频，如《宇宙之旅》、《行星运动》等，帮助学生形象地理解引力现象和天体运动规律。

（3）学术文章：引导学生查阅与万有引力理论相关的学术文章，如《万有引力常量的测定》、《牛顿的万有引力定律在现代物理学中的地位》等，提升学生的学术素养。

（4）实际问题案例：搜集一些与万有引力相关的实际问题案例，如航天器轨道设计、卫星导航系统等，让学生了解万有引力理论在实际工程中的应用。

2.拓展建议：

（1）自主学习：鼓励学生在课后自主查阅相关资料，加深对万有引力定律的理解。同时，关注最新科研动态，了解万有引力理论在当代物理学中的发展。

（2）小组合作：组织学生分组，针对某一拓展资源进行深入研究，如共同阅读一本科普书籍，并撰写阅读心得；或针对实际问题案例，设计解决方案。

（3）实践操作：引导学生参与实验活动，如测定万有引力常量的实验、模拟行星运动等，提高学生的实验能力和实践素养。

（4）交流分享：组织学生开展拓展学习成果的交流分享活动，如举办科普讲座、撰写科普文章等，培养学生的表达和沟通能力。课后作业1.解释题：请简述牛顿万有引力定律的内容，并说明其数学表达式。

答案：牛顿万有引力定律指出，任意两个质点之间存在引力，这个引力的大小与两个质点的质量乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。数学表达式为F=G*(m1*m2)/r^2，其中F表示引力大小，G为万有引力常量，m1和m2分别为两个质点的质量，r为它们之间的距离。

2.计算题：假设地球的质量为M，半径为R，一个质量为m的物体在地球表面附近，计算它所受到的地球引力。

答案：物体所受地球引力F=G*(M*m)/R^2。

3.分析题：讨论万有引力定律在天体运动中的应用，举例说明。

答案：万有引力定律在天体运动中有广泛应用，如解释行星绕太阳的椭圆轨道运动、卫星绕地球的轨道运动等。

4.解决实际问题题：一艘飞船在距离地球表面h的高度上飞行，已知地球半径为R，地球质量为M，飞船质量为m，求飞船所受地球引力。

答案：飞船所受地球引力F=G*(M*m)/(R+h)^2。

5.设计题：设计一个简单的实验，验证万有引力定律中引力与距离平方成反比的关系。

答案：可以采用两个小球，通过改变它们之间的距离，使用弹簧测力计测量不同距离下的引力大小，从而验证引力与距离平方成反比的关系。实验中需保持小球的质量不变，仅改变距离。板书设计1.重点知识点：

①万有引力定律的内容与数学表达式

②万有引力常量的测定方法

③万有引力理论在天体运动中的应用

2.重点词句：

①万有引力定律：任意两个物体之间存在引力，这个引力的大小与两个物体的质量乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

②万有引力常量：G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2

③万有引力理论在天体运动中的应用：解释行星绕太阳的椭圆轨道运动、卫星绕地球的轨道运动等。

3.艺术性和趣味性设计：

①使用图表或图像展示万有引力定律的数学表达式，使抽象的公式更加直观易懂。

②利用动画或示意图展示万有引力常量的测