2024-2025学年新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 2 万有引力定律（1）教学实录 新人教版必修2

2024-2025学年新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行2万有引力定律（1）教学实录新人教版必修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2024-2025学年新教材高中物理第七章“万有引力与宇宙航行”中的“万有引力定律（1）”教学实录，紧扣新人教版必修2教材内容，以牛顿万有引力定律为核心，通过实验、推导和实际应用，引导学生深入理解万有引力定律的原理及其在宇宙航行中的应用。课程设计注重理论与实践相结合，旨在培养学生的科学探究能力和实际应用能力。核心素养目标分析本节课旨在培养学生科学探究能力、逻辑推理能力和科学思维能力。通过实验验证万有引力定律，学生将学习如何设计实验、分析数据、构建物理模型，并能够运用数学工具进行物理量的计算和推导。此外，课程还将提升学生对宇宙航行物理原理的理解，培养其跨学科知识和实际应用能力。教学难点与重点1.教学重点

①理解万有引力定律的基本原理，即任何两个物体之间都存在相互吸引的力，该力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

②掌握万有引力常数的概念及其在牛顿万有引力定律中的应用。

③能够运用万有引力定律解决简单的物理问题，如计算两个物体的相互作用力。

2.教学难点

①将抽象的物理定律与具体现象联系起来，使学生能够形象地理解万有引力定律的意义。

②在推导过程中，正确处理数学表达式的变形，尤其是平方、开方等运算。

③分析和理解万有引力在宇宙航行中的应用，如卫星轨道的确定、宇宙飞船的发射速度等实际问题。教学资源-硬件资源：物理实验器材（天平、弹簧秤、斜面、滑轮、刻度尺等）

-软件资源：牛顿万有引力定律相关课件、教学软件

-课程平台：学校内部网络教学平台

-信息化资源：在线物理教育资源网站、视频教程

-教学手段：多媒体教学设备（投影仪、计算机）、实物模型展示、黑板板书教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对万有引力定律的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道什么是万有引力吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于地球卫星、行星运动等自然现象的图片或视频片段，让学生初步感受万有引力在日常生活中的体现。

简短介绍万有引力定律的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.万有引力定律基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解万有引力定律的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解万有引力定律的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍万有引力定律的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.万有引力定律案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解万有引力定律的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的万有引力定律案例进行分析，如卫星轨道计算、行星运动规律等。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解万有引力定律的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用万有引力定律解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与万有引力定律相关的主题进行深入讨论，如“万有引力定律在航天工程中的应用”。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对万有引力定律的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调万有引力定律的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括万有引力定律的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调万有引力定律在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用万有引力定律。

7.课后作业布置（5分钟）

目标：巩固学习效果，培养学生的自主学习能力。

过程：

布置课后作业：让学生撰写一篇关于万有引力定律的短文或报告，要求结合实际生活或学习中的例子，展示对万有引力定律的理解和应用。

鼓励学生在课后进行进一步的阅读和研究，以拓宽知识面和提高学习兴趣。学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.理解万有引力定律的基本原理：通过本节课的学习，学生能够理解万有引力定律的基本原理，认识到任何两个物体之间都存在相互吸引的力，该力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

2.掌握万有引力常数的概念：学生能够掌握万有引力常数G的概念，了解其在牛顿万有引力定律中的作用，并能够运用G值进行相关计算。

3.应用万有引力定律解决实际问题：学生能够运用万有引力定律解决简单的物理问题，如计算两个物体之间的相互作用力，以及分析卫星轨道、行星运动等实际问题。

4.培养科学探究能力：在实验验证万有引力定律的过程中，学生学会了如何设计实验、分析数据、构建物理模型，提高了科学探究能力。

5.提升逻辑推理能力：通过推导万有引力定律的过程，学生锻炼了逻辑推理能力，学会了如何运用数学工具进行物理量的计算和推导。

6.增强跨学科知识：本节课将万有引力定律与宇宙航行等实际问题相结合，使学生认识到物理学在现实生活中的应用，增强了跨学科知识。

7.提高实际应用能力：学生通过学习万有引力定律在宇宙航行中的应用，了解了卫星轨道的确定、宇宙飞船的发射速度等实际问题，提高了实际应用能力。

8.培养团队合作精神：在小组讨论环节，学生学会了与他人合作，共同解决问题，培养了团队合作精神。

9.增强学习兴趣：通过本节课的学习，学生对物理学产生了浓厚的兴趣，激发了进一步探索物理学的热情。

10.提高自主学习能力：课后作业的布置，要求学生撰写关于万有引力定律的短文或报告，培养了学生的自主学习能力。课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.回顾本节课的主要内容，强调万有引力定律的基本原理和重要性。

2.总结万有引力定律的应用，包括卫星轨道计算、行星运动规律等。

3.强调学生在实验、推导和案例分析中培养的科学探究能力、逻辑推理能力和实际应用能力。

4.鼓励学生在课后继续探索万有引力定律的更多应用，提高学习兴趣。

当堂检测：

1.简答题：

-什么是万有引力定律？请简述其基本原理。

-万有引力常数G在牛顿万有引力定律中的作用是什么？

-请举例说明万有引力定律在实际生活中的应用。

2.计算题：

-两个质量分别为m1和m2的物体相距r，求它们之间的万有引力大小。

-一颗卫星绕地球做匀速圆周运动，已知卫星距离地球表面的高度为h，地球半径为R，求卫星的运行速度。

3.应用题：

-一颗卫星绕地球做椭圆轨道运动，已知近日点距离地球表面为r1，远日点距离地球表面为r2，求卫星在近日点和远日点的速度比。

4.分析题：

-分析地球引力对卫星轨道的影响，并解释为什么卫星能够在轨道上稳定运行。重点题型整理1.题型一：万有引力定律的应用

例题：两个质量分别为5kg和10kg的物体相距2m，求它们之间的万有引力大小。

解答：根据万有引力定律公式F=G*(m1*m2)/r^2，其中G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2，m1=5kg，m2=10kg，r=2m。

计算得：F=(6.67430×10^-11)*(5*10)/(2^2)≈8.3365×10^-10N。

2.题型二：卫星轨道计算

例题：一颗卫星绕地球做匀速圆周运动，已知卫星距离地球表面的高度为h=300km，地球半径为R=6371km，求卫星的运行速度。

解答：卫星轨道半径r=R+h=6371km+300km=6671km。

根据向心力等于万有引力，m*v^2/r=G*(m*M)/r^2，其中M为地球质量，m为卫星质量，v为卫星速度。

解得：v=√(G*M/r)。

代入G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2，M=5.972×10^24kg，r=6671×10^3m，计算得：v≈7.8km/s。

3.题型三：行星运动规律

例题：已知地球绕太阳公转的周期为T=365.25天，地球到太阳的平均距离为d=1.496×10^11m，求地球公转速度。

解答：地球公转速度v=d/T。

代入d=1.496×10^11m，T=365.25天，将天数转换为秒，计算得：v≈29.78km/s。

4.题型四：引力势能计算

例题：一个质量为2kg的物体从地球表面被抛射到高度为h=1000m的地方，求物体的引力势能变化。

解答：地球表面引力势能Ep0=-G*M*m/R，其中M为地球质量，m为物体质量，R为地球半径。

高度h处的引力势能Ep=-G*M*m/(R+h)。

计算引力势能变化ΔEp=Ep-Ep0。

代入G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2，M=5.972×10^24kg，m=2kg，R=6371km，h=1000m，计算得：ΔEp≈-3.99×10^10J。

5.题型五：天体运动轨迹分析

例题：一颗人造卫星绕地球做椭圆轨道运动，已知近日点距离地球表面为r1=500km，远日点距离地球表面为r2=1500km，求卫星在近日点和远日点的速度比。

解答：根据开普勒第二定律，卫星在椭圆轨道上运动时，其轨道面积速度是恒定的。

设卫星在近日点和远日点的速度分别为v1和v2，则有(1/2)*r1*v1=(1/2)*r2*v2。

解得：v1/v2=r2/r1。

代入r1=500km，r2=1500km，计算得：v1/v2=3。板书设计①万有引力定律

-公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-G：万有引力常数

-m1,m2：两物体的质量

-r：两物体间的距离

②万有引力常数的值

-G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2

③万有引力定律的应用

-卫星轨道计算

-行星运动规律

-引力势能计算

④卫星轨道半径

-r=R+h

-R：地球半径

-h：卫星距离地球表面的高度

⑤地球公转速度

-v=d/T

-d：地球到太阳的平均距离

-T：地球公转周期

⑥引力势能

-Ep=-G*M*m/r

-M：地球质量

-m：物体质量

-r：物体与地球的距离

⑦天体运动轨迹分析

-开普勒第二定律：轨道面积速度恒定

-v1/v2=r2/r1

-r1：近日点距离

-r2：远日点距离教学反思今天这节课，我觉得整体上还算顺利，但也有些地方需要反思和改进。

首先，我觉得在导入新课的时候，我通过提问和展示图片的方式，成功引起了学生的兴趣。他们对于万有引力定律这个概念充满了好奇，这让我很高兴。但是，我也注意到，有几个学生对于万有引力这个概念还是有些模糊，可能在今后的教学中，我需要更加细致地讲解一些基本概念，确保每个学生都能跟上。

接着，在讲解万有引力定律的基本原理时，我尽量用简单易懂的语言和图表来解释，但是我也发现，有些学生对于公式中的G值和r^2的理解还是有些困难。这可能是因为他们在数学和物理的基础知识上还有所欠缺。所以，我打算在接下来的教学中，加强对基础知识的复习和巩固，尤其是那些对后续学习至关重要的概念。

在案例分析环节，我选择了几个与生活密切相关的例子，比如卫星轨道的计算和行星运动的规律，这些案例让学生看到了物理学的实际应用，他们的兴趣明显提高了。不过，我也注意到，在讨论过程中，有些小组的讨论不够深入，可能是由于他们对某些概念的理解不够透彻。因此，我需要更加细