人教版必修二　6.2　太阳与行星间的引力　教学设计

人教版必修二6.2太阳与行星间的引力教学设计科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）人教版必修二6.2太阳与行星间的引力教学设计教学内容分析1.本节课的主要教学内容：人教版必修二6.2节“太阳与行星间的引力”，包括万有引力定律的提出、公式及其应用。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课与之前学习的牛顿运动定律、圆周运动等知识紧密相连，有助于学生理解和掌握天体运动的基本规律。核心素养目标1.培养学生的科学探究精神，通过实验和理论分析，引导学生主动探索太阳与行星间引力的奥秘。

2.提升学生的科学思维能力，通过应用万有引力定律解决实际问题，增强逻辑推理和问题解决能力。

3.强化学生的科学态度与责任，使学生认识到科学知识在解释自然现象中的重要性，培养对科学的敬畏和尊重。学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：学生在进入本节课之前，已基本掌握了牛顿运动定律、圆周运动、向心力等基础知识，这为本节课的学习提供了必要的理论基础。

2.学习兴趣、能力和学习风格：学生对宇宙、天体运动等题材普遍保持较高的兴趣，喜欢通过实验和观察来探究自然现象。学生在能力上具备一定的逻辑思维和抽象思维能力，但部分学生可能在空间想象方面存在困难。学习风格上，学生既有喜欢动手实践的类型，也有偏好理论分析的。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在理解万有引力定律时，学生可能会对公式中的数学表达式感到困惑，特别是在处理复杂计算时。此外，由于涉及宇宙尺度的概念，学生可能在空间想象上遇到困难，难以将抽象的引力概念与实际天体运动联系起来。为了克服这些困难，教学中需要提供足够的实例分析和直观教具辅助。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：通过清晰讲解万有引力定律的背景、公式及其推导过程，帮助学生建立系统的知识体系。

2.讨论法：组织学生讨论引力在实际天体运动中的应用，激发学生的思考和分析能力。

3.实验法：设计简单的实验，让学生通过实际操作感受引力的作用，加深对理论的理解。

教学手段：

1.多媒体展示：利用PPT展示天体运动图像和引力作用动画，增强直观感受。

2.教学软件应用：借助天文模拟软件，让学生在虚拟环境中观察行星运动，提高学习兴趣。

3.实物教具：使用模型或地球仪等教具，帮助学生直观理解引力作用和天体运动规律。教学过程【导入新课】

同学们，今天我们来学习一个新的物理概念——太阳与行星间的引力。在之前的课程中，我们已经学习了牛顿的运动定律和万有引力定律的基本知识。今天，我们将进一步探讨万有引力定律在天体运动中的应用，以及它是如何解释太阳与行星之间相互作用的。

【新课讲授】

一、万有引力定律的提出

（1）回顾牛顿的工作：首先，我会简要回顾牛顿在力学方面的贡献，特别是他如何通过观察苹果落地的现象，提出了万有引力定律的初步设想。

（2）引入万有引力定律：接着，我会介绍万有引力定律的公式，并解释其含义。我会强调G（引力常数）的重要性，它是连接质量和距离的关键因素。

二、万有引力公式的应用

（1）行星轨道的计算：我会展示如何使用万有引力公式来计算行星的轨道速度和周期。我会给出一些具体的例子，如地球绕太阳公转的速度。

（2）双星系统的分析：然后，我会介绍双星系统的概念，并讨论如何利用万有引力定律来分析双星系统的运动。

三、实验与观察

（1）实验演示：为了让学生更直观地理解引力，我会进行一个简单的实验演示，比如使用磁铁和铁钉来模拟引力作用。

（2）观察天体运动：我会播放一些天体运动的视频，让学生观察行星的实际运动，并引导他们思考这些运动背后的物理原理。

四、讨论与思考

（1）小组讨论：我会将学生分成小组，让他们讨论以下问题：万有引力定律是如何解释月球的潮汐现象的？地球上的重力与万有引力有何区别？

（2）学生展示：每组选择一名代表，向全班分享他们的讨论结果，并鼓励其他学生提问和讨论。

五、总结与回顾

（1）总结要点：我会总结本节课的关键点，包括万有引力定律的公式、应用以及实验观察。

（2）回顾与反思：我会引导学生回顾本节课的内容，并鼓励他们思考如何将所学知识应用到实际问题中。

【课堂练习】

一、计算题

（1）我会给出一些计算题，让学生独立完成，以检验他们对万有引力公式的理解。

（2）学生提交答案后，我会进行集体批改，并讲解正确答案和解题思路。

二、思考题

（1）我会提出一些思考题，如：如果地球的质量减小，那么对人类生活会有什么影响？

（2）学生独立思考后，我会邀请他们分享自己的观点和见解。

【课后作业】

一、完成练习册上的相关练习题。

二、收集有关天体运动和万有引力的资料，准备下节课的课堂展示。

【教学评价】

一、课堂表现：观察学生的参与度和积极性，评价他们的学习态度。

二、作业完成情况：检查学生的课后作业，评估他们的理解和应用能力。

三、小组讨论和展示：评价学生在小组讨论和展示中的表现，包括他们的表达能力和合作精神。教学资源拓展1.拓展资源：

-天体物理学的历史与发展：介绍天体物理学的发展历程，从古代对天体运动的观测到现代天体物理学的理论体系，让学生了解学科的发展脉络。

-天体运动的规律：探讨开普勒定律和牛顿万有引力定律之间的关系，以及它们如何共同解释天体运动。

-引力波的发现与应用：介绍引力波的发现过程及其在天文学和物理学研究中的应用，激发学生对前沿科学的好奇心。

-宇宙大爆炸理论：简要介绍宇宙大爆炸理论的基本内容，以及它如何解释宇宙的起源和演化。

2.拓展建议：

-阅读推荐书籍：《宇宙简史》作者史蒂芬·霍金所著，适合对宇宙和物理学感兴趣的读者，能够提供对宇宙起源和演化的深入理解。

-观看科普视频：推荐观看NASA或国家地理频道制作的关于宇宙和天体物理学的纪录片，这些视频能够直观地展示宇宙的壮丽景象和科学原理。

-参与天文观测活动：鼓励学生参与学校或社区的天文观测活动，如观星会或天文讲座，亲身体验天文观测的乐趣。

-在线学习平台：利用Coursera、edX等在线学习平台上的天体物理学课程，这些课程通常由大学教授授课，能够提供系统的学习资源。

-科学实验设计：引导学生设计简单的科学实验，如测量地球的重力加速度，以加深对万有引力定律的理解。

-天文软件学习：教授学生使用天象软件，如Stellarium或Celestia，通过模拟天体运动来学习天体物理学知识。

-科学论文阅读：推荐学生阅读一些关于天体物理学的基础论文，如关于黑洞或暗物质的研究，以提升科学阅读能力。

-参加科学竞赛：鼓励学生参加天文或物理竞赛，如英特尔国际科学与工程大奖赛，通过竞赛提升科学探究和解决问题的能力。课堂小结，当堂检测【课堂小结】

同学们，今天我们学习了“太阳与行星间的引力”这一重要章节。通过这节课的学习，我们了解了万有引力定律的提出、公式及其在天体运动中的应用。以下是我们本节课的重点内容：

1.万有引力定律的提出：回顾了牛顿的工作，了解了万有引力定律的背景和提出过程。

2.万有引力公式的应用：学习了如何使用万有引力公式计算行星的轨道速度和周期，以及如何分析双星系统。

3.实验与观察：通过实验演示和视频观察，加深了对引力作用和天体运动规律的理解。

4.讨论与思考：通过小组讨论和思考题，提升了学生的分析问题和解决问题的能力。

【当堂检测】

为了检验大家对本节课内容的掌握情况，我将进行以下检测：

一、选择题

1.以下哪个物理学家提出了万有引力定律？（）

A.牛顿B.开普勒C.哥白尼D.培根

2.万有引力公式中，G代表什么？（）

A.引力常数B.行星质量C.太阳质量D.距离

3.地球绕太阳公转的速度可以通过以下哪个公式计算？（）

A.v=2πr/TB.v=GM/rC.v=2πr/T^2D.v=GM/r^2

二、填空题

1.万有引力定律的公式为：F=_______。

2.引力常数G的数值约为：_______。

3.地球绕太阳公转的周期约为：_______。

三、简答题

1.简述万有引力定律的提出过程。

2.解释万有引力公式中的各个物理量的含义。

3.举例说明万有引力定律在天体运动中的应用。

四、计算题

1.已知地球绕太阳公转的轨道半径为1.5×10^8km，太阳质量为2×10^30kg，求地球绕太阳公转的速度。

2.一颗行星绕太阳公转的周期为365天，太阳质量为2×10^30kg，求该行星的轨道半径。

请同学们认真作答，下课后我会进行批改和讲解。希望大家能够通过这次检测，巩固所学知识，提高自己的物理素养。典型例题讲解例题1：

已知地球绕太阳公转的周期为365天，地球与太阳之间的平均距离为1.5×10^8km。求地球绕太阳公转的速度。

解答：

首先，我们需要将地球绕太阳公转的周期转换为秒，因为速度的单位是m/s。

365天=365×24×3600秒=3.15576×10^7秒

v=2πr/T

其中，r是地球与太阳之间的平均距离，T是地球绕太阳公转的周期。

代入已知数值：

v=2π×1.5×10^8km/3.15576×10^7秒

将距离转换为米：

v=2π×1.5×10^11m/3.15576×10^7秒

v≈2.98×10^4m/s

所以，地球绕太阳公转的速度约为2.98×10^4m/s。

例题2：

一个质量为m的物体被抛射到空中，其初速度为v0，忽略空气阻力，求物体在最高点的速度。

解答：

在最高点，物体的竖直速度分量为0，因为它是物体在抛射过程中竖直方向速度逐渐减小至0的过程。因此，最高点的速度仅由水平分量决定。

由于忽略空气阻力，水平分量在运动过程中保持不变，所以最高点的速度v_top等于初速度v0。

v_top=v0

例题3：

一个质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动，地球质量为M，卫星距离地球中心的距离为r。求卫星的线速度。

解答：

卫星受到的向心力由地球对卫星的万有引力提供，因此我们可以使用万有引力公式和向心力公式来求解。

万有引力公式：F=GMm/r^2

向心力公式：F=mv^2/r

由于这两个力相等，我们可以将它们设置为等式：

GMm/r^2=mv^2/r

现在我们可以解出卫星的线速度v：

v^2=GM/r

v=√(GM/r)

例题4：

两个质量分别为m1和m2的行星在太空中相距r，它们之间的引力为F。如果将两个行星的质量都增加一倍，它们之间的引力将如何变化？

解答：

根据万有引力公式，引力F与两个物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

原始引力：F=GM1M2/r^2

如果两个行星的质量都增加一倍，新的引力F'将是：

F'=G(2m1)(2m2)/r^2

F'=4GM1M2/r^2

因此，新的引力是原来的4倍。

例题5：

一个质量为m的物体被抛射到斜上方，初速度为v0，与水平面的夹角为θ。求物体落地时的速度。

解答：

物体的运动可以分解为水平分量和竖直分量。在水平方向上，速度保持不变；在竖直方向上，速度由于重力作用而改变。

水平分量速度：v_x=v0*cos(θ)

竖直分量速度：v_y=v0*sin(θ)-gt

其中，g是重力加速度，t是物体在空中的时间。

当物体落地时，竖直分量速度v_y变为0（因为物体从最高点下落），我们可以解出时间t：

v_y=v0*sin(θ)-gt=0

gt=v0*sin(θ)

t=v0*sin(θ)/g

现在我们可以计算落地时的总速度v：

v=√(v_x^2+v_y^2)

v=√((v0*cos(θ))^2+(v0*sin(θ))^2)

v=√(v0^2*cos^2(θ)+v0^2*sin^2(θ))

v=√(v0^2*(cos^2(θ)+sin^2(θ)))

v=√(v0^2*1)

v=v0

所以，物体落地时的速度等于初速度v0。板书设