2024-2025学年高中物理 第五章 万有引力定律及其应用 第1节 万有引力定律及引力常量的测定教案1 鲁科版必修2

2024-2025学年高中物理第五章万有引力定律及其应用第1节万有引力定律及引力常量的测定教案1鲁科版必修2授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教材分析本节课为人教版高中物理必修1第五章“万有引力定律及其应用”的第一节，主要内容是万有引力定律的发现及引力常量的测定。通过本节课的学习，学生应了解万有引力定律的得出过程，掌握万有引力常量的测定方法，并能够运用万有引力定律分析实际问题。

教学重点：

1.万有引力定律的得出过程；

2.万有引力常量的测定方法；

3.运用万有引力定律分析实际问题。

教学难点：

1.万有引力定律的数学表达式的推导；

2.万有引力常量的测定方法的原理。核心素养目标分析本节课旨在培养学生的科学探究能力、数学建模能力和科学思维。通过学习万有引力定律的得出过程，学生能够自主探究科学问题，提升科学探究能力；通过推导万有引力定律的数学表达式，学生能够运用数学知识解决物理问题，培养数学建模能力；同时，通过学习万有引力常量的测定方法，学生能够理解科学方法的应用，提升科学思维。此外，通过分析实际问题，学生能够将所学知识应用到生活实际中，培养应用创新能力。教学难点与重点1.教学重点：

重点一：万有引力定律的得出过程。学生需要理解并掌握万有引力定律的发现过程，包括牛顿的苹果实验和开普勒定律的启示。

重点二：万有引力常量的测定方法。学生需要了解并能够运用牛顿的万有引力定律，结合实验数据，计算万有引力常量。

2.教学难点：

难点一：万有引力定律的数学表达式的推导。学生需要掌握运用微积分和向量运算，推导出万有引力定律的数学表达式。

难点二：万有引力常量的测定方法的原理。学生需要理解扭秤实验和引力计实验的原理，以及如何通过实验数据测定万有引力常量。

难点三：运用万有引力定律分析实际问题。学生需要能够将理论知识应用到实际问题中，如行星运动、卫星轨道等，解决实际问题。教学方法与手段1.教学方法：

方法一：问题驱动法。教师通过提出问题，引导学生思考和探索万有引力定律的得出过程，激发学生的求知欲。

方法二：案例分析法。教师通过分析实际问题，如行星运动、卫星轨道等，让学生运用万有引力定律解决问题，培养学生的应用能力。

方法三：小组合作法。教师组织学生进行小组讨论和合作实验，促进学生之间的交流和合作，提高学生的团队协作能力。

2.教学手段：

手段一：多媒体演示。教师利用多媒体设备展示万有引力定律的动画和实验过程，生动形象地呈现教学内容，提高学生的学习兴趣。

手段二：在线互动平台。教师运用教学软件或在线互动平台，进行实时教学和交流，提供丰富的学习资源，帮助学生自主学习。

手段三：虚拟实验室。教师引导学生使用虚拟实验室软件，进行模拟实验和数据分析，增强学生的实践操作能力。教学过程1.导入（5分钟）

同学们，大家好！今天我们来学习万有引力定律及其应用。在开始之前，我想请大家回顾一下我们之前学过的知识，也就是开普勒定律和牛顿的苹果实验。谁能够简要地回顾一下这些知识呢？

2.探究万有引力定律（15分钟）

好，看来大家对之前的内容有了很好的回顾。现在，我们来探究一下万有引力定律是如何被发现的。请大家打开教材，阅读有关万有引力定律的部分，并思考以下问题：

（1）牛顿是如何从苹果落地的现象中得到万有引力定律的启示的？

（2）万有引力定律的数学表达式是什么？它是如何推导出来的？

在阅读和思考的过程中，如果有任何疑问，可以随时提出来，我们一起来讨论。

3.学习万有引力常量的测定方法（15分钟）

（1）扭秤实验和引力计实验的原理是什么？

（2）如何通过实验数据测定万有引力常量？

同样地，如果有任何疑问，可以随时提出来，我们一起来讨论。

4.应用万有引力定律解决实际问题（15分钟）

现在，我们已经学习了万有引力定律及其常量的测定方法，那么如何运用这些知识解决实际问题呢？请大家分成小组，共同讨论以下问题：

（1）如何计算两个物体之间的万有引力？

（2）地球表面的重力是如何产生的？

每个小组需要选择一个实际问题，运用万有引力定律进行分析和解决。解决完后，我们一起来分享和讨论。

5.总结与反思（10分钟）

最后，如果有任何疑问或建议，请随时提出来，我们一起学习和进步。谢谢大家！知识点梳理1.万有引力定律的得出过程：

牛顿通过观察苹果落地的现象，提出了万有引力定律。他认为，地球对苹果的吸引力是造成苹果落地的原因，而这种吸引力同样是地球对其他物体的吸引力，即万有引力。牛顿通过开普勒定律和牛顿运动定律的启示，推导出了万有引力定律的数学表达式：F=G*m1*m2/r^2。

2.万有引力常量的测定方法：

万有引力常量是万有引力定律中的一个重要参数，用来衡量万有引力的强度。牛顿时代，万有引力常量的测定是通过扭秤实验和引力计实验来进行的。扭秤实验是通过测量两个物体之间的引力导致的扭转角度，从而计算出万有引力常量。引力计实验则是通过测量物体在地球表面受到的引力，结合地球的质量和其他已知参数，计算出万有引力常量。

3.运用万有引力定律分析实际问题：

万有引力定律在现实生活中有很多应用。例如，我们可以通过计算地球或其他天体对物体的吸引力，来解释物体在地球表面受到的重力。此外，万有引力定律还广泛应用于天体力学领域，如计算行星轨道、卫星轨道等。通过运用万有引力定律，我们可以更好地理解和解释这些实际问题。

4.数学表达式的推导过程：

万有引力定律的数学表达式F=G*m1*m2/r^2是如何推导出来的呢？这个推导过程涉及到牛顿运动定律、向量运算和微积分等数学知识。具体推导过程如下：

假设两个物体m1和m2之间存在引力F，根据牛顿第二定律，物体受到的力等于质量乘以加速度，即F=m1*a。由于引力是作用在两个物体之间的，所以引力的大小与两个物体的质量乘积有关，即F∝m1*m2。根据向量运算，引力F可以表示为两个物体之间的距离r的函数，即F=G*m1*m2/r^2。

5.实验数据的处理和分析：

在实验中，我们通常会测量到两个物体之间的引力大小，但如何通过这些数据测定万有引力常量呢？这里涉及到实验数据的处理和分析方法。首先，我们需要根据实验数据计算出引力常量的估计值。然后，我们可以将这个估计值与已知的万有引力常量的理论值进行比较，从而验证实验结果的准确性。

6.重力的产生原因：

地球表面的重力是由于地球对物体的吸引力产生的。根据万有引力定律，地球对物体的吸引力与物体的质量成正比，与地球表面的距离成反比。因此，地球表面的重力可以表示为F=G*m1*m2/r^2，其中m1是地球的质量，m2是物体的质量，r是地球半径加上物体距离地球表面的高度。通过计算地球表面的重力，我们可以得到物体的重量，即重力的大小。教学反思在导入环节，我通过提问方式引导学生回顾之前学过的开普勒定律和牛顿的苹果实验，为新课的学习做好铺垫。在探究万有引力定律的过程中，我引导学生阅读教材，思考牛顿是如何从苹果落地的现象中得到万有引力定律的启示，以及万有引力定律的数学表达式是如何推导出来的。在此过程中，学生提出了疑问，我们通过讨论的方式共同解决了问题。

在学习万有引力常量的测定方法时，我向学生介绍了扭秤实验和引力计实验的原理，并引导学生通过实验数据测定万有引力常量。在此过程中，学生分组进行了讨论和实验操作，提高了他们的团队协作能力。

最后，我组织学生应用万有引力定律解决实际问题，如计算两个物体之间的引力以及地球表面的重力产生原因。通过这些问题，学生将所学知识运用到实际中，培养了他们的应用创新能力。

在整个教学过程中，我密切关注学生的学习情况，对他们在学习过程中遇到的问题进行及时解答。在教学反思环节，我认为本节课的侧重点突出，教学内容与课本紧密结合，符合教学实际。同时，我也在思考如何进一步改进教学方法，以提高教学效果。课堂2.作业评价：

对学生的作业进行认真批改和点评，及时反馈学生的学习效果，鼓励学生继续努力。在布置作业时，我给出了与本节课内容相关的问题，要求学生运用万有引力定律进行分析和解决。通过批改作业，我发现大部分学生能够正确运用万有引力定律进行计算和分析，但仍有部分学生在理解万有引力常量的测定方法上存在困难。在点评作业时，我给予了学生们具体的指导和鼓励，指出他们的不足之处，并提醒他们加强巩固相关知识。

3.学生反馈：

在课后，我向学生征求了对本节课教学的意见和建议。大部分学生表示，通过本节课的学习，他们对万有引力定律有了更深入的理解，并能够运用所学知识解决实际问题。但也有一部分学生提出，希望能够在课堂上更多地进行实验操