课时7.3 万有引力理论的成就-2024-2025学年高中物理同步练习分类专题教学设计（人教版2019必修第二册）

课时7.3万有引力理论的成就--2024-2025学年高中物理同步练习分类专题教学设计（人教版2019必修第二册）学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容本节课内容为人教版2019版高中物理必修第二册第七章第三节“万有引力理论的成就”。主要内容包括：牛顿万有引力定律的发现及其意义，开普勒定律的验证，以及万有引力理论在宇宙学研究中的应用。通过本节课的学习，使学生理解万有引力定律的发现过程，掌握开普勒定律的验证方法，并了解万有引力理论在宇宙学研究中的重要作用。核心素养目标培养学生科学探究精神，通过分析牛顿万有引力定律的发现过程，提升学生对科学方法的理解和运用能力。培养学生科学思维能力，通过开普勒定律的验证，让学生学会从理论到实践的推理过程。增强学生科学态度与责任，引导学生认识到万有引力理论在科学研究中的重要性，激发学生对宇宙奥秘的探索兴趣。教学难点与重点1.教学重点

①理解牛顿万有引力定律的物理意义及其适用范围。

②掌握开普勒定律的验证方法，能够运用数学工具进行物理问题的分析。

③理解万有引力常数G的测量及其对物理学发展的意义。

2.教学难点

①理解牛顿万有引力定律的推导过程，包括从开普勒定律到牛顿定律的逻辑过渡。

②分析地球表面物体受到的万有引力与重力之间的关系，以及如何从重力反推出万有引力定律。

③理解万有引力理论在宇宙尺度上的应用，如行星运动、恒星演化等复杂现象的解释。

④能够将万有引力理论应用于实际问题，如卫星轨道计算、宇宙大尺度结构的研究等。教学方法与策略1.采用讲授法与讨论法相结合，首先系统讲解牛顿万有引力定律和开普勒定律，然后引导学生讨论这些定律的物理意义和应用。

2.设计实验模拟活动，让学生通过实验理解万有引力常数的测量过程。

3.利用多媒体展示宇宙中万有引力作用的现象，如行星运动轨迹、卫星轨道等，增强学生的直观感受。

4.开展小组合作项目，让学生分组研究万有引力理论在不同领域的应用，如卫星通信、地球物理学等，提升学生的综合运用能力。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。设计预习问题：围绕“万有引力定律及其应用”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，如“如何从地球的重力反推出万有引力定律？”、“万有引力常数G的测量有何意义？”等。

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解万有引力定律的基本概念和原理。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

帮助学生提前了解“万有引力定律及其应用”课题，为课堂学习做好准备。

培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示哈雷彗星的回归周期，引出万有引力定律的重要性，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解牛顿万有引力定律的推导过程，结合实例解释定律的应用。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析卫星轨道问题，如地球同步卫星的轨道高度。

解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，如“为什么地球表面的重力加速度是9.8m/s²？”进行及时解答和指导。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

参与课堂活动：积极参与小组讨论，通过分析案例，加深对万有引力定律的理解。

提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解万有引力定律的物理意义。

实践活动法：设计小组讨论，让学生在实践中应用万有引力定律。

合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

帮助学生深入理解万有引力定律，掌握其在实际问题中的应用。

通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：根据“万有引力定律及其应用”课题，布置作业，如计算两颗行星之间的引力大小。

提供拓展资源：提供与“万有引力定律及其应用”相关的拓展资源，如科普书籍、在线课程等。

反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

巩固学生在课堂上学到的“万有引力定律及其应用”知识点和技能。

通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。知识点梳理1.万有引力定律的基本概念

-万有引力定律：宇宙中任意两个物体都相互吸引，引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

-引力常量G：表示万有引力大小的一个比例常数，其值为6.67430×10^-11N·m²/kg²。

2.牛顿万有引力定律的数学表达式

-F=G*(m1*m2)/r²

其中，F为引力大小，m1和m2为两物体的质量，r为两物体中心之间的距离。

3.引力与重力的关系

-地球表面物体受到的重力：Fg=mg

-地球表面物体受到的万有引力：Fg=G*(m*M)/R²

其中，m为物体的质量，M为地球的质量，R为地球的半径。

4.开普勒定律

-第一定律（轨道定律）：行星绕太阳的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。

-第二定律（面积定律）：行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等。

-第三定律（调和定律）：行星绕太阳运动的周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。

5.万有引力常数G的测量

-卡文迪许实验：通过测量两个铅球之间的引力，首次准确测定了万有引力常数G。

-现代测量方法：利用激光干涉仪、卫星测量等技术，对万有引力常数G进行精确测量。

6.万有引力理论的应用

-行星运动：利用万有引力定律，可以计算行星的轨道、周期、速度等参数。

-天体力学：研究天体运动规律，如卫星轨道、行星运动、彗星轨迹等。

-地球物理学：研究地球内部结构、地震、地质构造等。

-宇宙学：研究宇宙的起源、演化、结构等。

7.万有引力与相对论的关系

-在低速、弱引力场条件下，牛顿万有引力定律与广义相对论在宏观尺度上具有相同的表现。

-在高速、强引力场条件下，广义相对论能更准确地描述引力现象。

8.万有引力与量子力学的关系

-在微观尺度上，量子力学对引力现象有重要影响，如引力波、黑洞等。

-目前，量子引力理论尚未完全建立，引力与量子力学的关系仍是一个研究热点。

9.万有引力理论的教育意义

-培养学生的科学思维能力，提高对科学方法的理解和运用能力。

-增强学生的科学态度与责任，激发学生对宇宙奥秘的探索兴趣。

-帮助学生了解物理学的发展历程，认识到科学理论的不断进步。

10.万有引力理论的实际应用

-卫星通信：利用地球同步卫星的轨道特性，实现全球范围内的通信。

-导航系统：利用卫星定位技术，提供精确的地理位置信息。

-地球资源勘探：利用卫星遥感技术，探测地球表面的资源分布。

-天文观测：利用望远镜等设备，观测宇宙中的天体现象。教学反思与总结这节课下来，我觉得有几个地方做得还不错，也有一些地方还有待提高。

首先，我觉得在教学方法上，我尝试了讲授法和讨论法相结合的方式。通过先讲解牛顿万有引力定律的基本概念和公式，再让学生通过小组讨论来分析实际问题，这种互动式的教学方式挺有效的。我看到学生们在讨论中积极思考，提出了很多有见地的问题，这让我感到很欣慰。但是，我也发现有些学生可能在基础知识的掌握上还不够扎实，所以在讨论时显得有些吃力。

接着，我在课堂活动中设计了角色扮演和实验模拟，这些活动旨在让学生更直观地理解万有引力定律的应用。比如，让学生扮演行星，模拟行星间的引力作用，这个活动受到了学生的欢迎。但是，在实验过程中，我发现有些学生对于实验数据的处理和分析能力还有待提高，这说明我在实验教学的设计上可能还需要更加细致。

在管理方面，我尽量保持了课堂的秩序，但是也遇到了一些小状况，比如有些学生可能在讨论时声音过大，影响了其他同学的学习。这让我意识到，在今后的教学中，我需要更加注意课堂纪律的管理，同时也要引导学生学会自我管理。

教学总结方面，我觉得这节课在知识点的传授上还是达到了预期的目标。学生们对于万有引力定律的理解更加深入，对于开普勒定律的应用也掌握得不错。在技能方面，学生们通过实验和讨论，提高了自己的问题分析和解决能力。在情感态度上，学生们对宇宙奥秘的兴趣得到了激发，对科学研究的热情也有所提升。

当然，也存在一些不足。比如，我在讲解一些复杂的概念时，可能没有用足够的时间去解释清楚，导致部分学生理解起来有困难。此外，我在课堂上的互动还不够充分，有些学生可能没有机会参与到讨论中来。

针对这些问题，我提出以下改进措施和建议：

1.在讲解复杂概念时，我会更加注重用简单易懂的语言来解释，同时结合实例，让学生更好地理解。

2.在课堂活动中，我会设计更多样化的互动环节，确保每个学生都有机会参与到讨论中来。

3.对于课堂纪律的管理，我会更加严格，同时也会引导学生学会自我约束，共同维护良好的学习环境。

4.在课后，我会通过作业和个别辅导来巩固学生的学习成果，并对学生的不足之处进行针对性的指导。教学评价与反馈1.课堂表现：

学生的课堂表现整体良好，大部分同学能够认真听讲，积极参与讨论。在讲解牛顿万有引力定律时，学生们表现出浓厚的学习兴趣，对于定律的推导和应用有了较为清晰的理解。但在讨论过程中，部分学生对于复杂概念的理解仍有困难，需要进一步个别辅导。

2.小组讨论成果展示：

小组讨论环节中，学生们能够主动参与，积极表达自己的观点。特别是在分析地球同步卫星的轨道问题时，学生们提出了多种解决方案，并通过小组合作完成了问题解答。讨论成果展示时，各小组能够清晰阐述自己的思路，展示出良好的团队合作能力。

3.随堂测试：

随堂测试结果显示，学生们对于牛顿万有引力定律的基本概念和公式掌握较好，但对于定律的应用和复杂问题的分析能力仍有待提高。测试中，部分学生在计算行星轨道、周期等参数时出现了错误，这表明我在教学过程中需要加强对计算方法的讲解和练习。

4.学生反馈：

学生们普遍认为这节课内容丰富，形式多样，对于提高自己的物理素养和科学思维能力有很大帮助。但也有一部分学生表示，在讨论和实验环节中，由于基础知识掌握不牢固，导致自己在活动中的参与度不高。

5.教师评价与反馈：

针对课堂表现，教师认为学生们在课堂上的积极参与和互动是值得肯定的，但对于基础知识的掌握和计算能力仍需加强。针对小组讨论成果展示，教师认为学生们在团队合作方面表现出色，但部分学生在讨论过程中表达不够清晰，需要提高自己的沟通能力。

针对随堂测试，教师建议加强学生对计算方法的训练，同时注重对复杂问题的分析和解决能力的培养。针对学生反馈，教师表示将关注学生基础知识的学习，并尝试采用更加多样化的教学方法，以提高学生的参与度和学习效果。此外，教师还计划在课后进行个别辅导，帮助学生解决学习中遇到的问题。板书设计①万有引力定律

-定律内容：任意两个物体都相互吸引，引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

-数学表达式：F=G*(m1*m2)/r²

-引力常量：G=6.67430×10^-11N·m²/kg²

②开普勒定律

-第一定律：行星绕太阳的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。

-第二定律：行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等。

-第三定律：行星绕太阳运动的周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。

③引力与重力关系

-地球表面物体受到的重力：Fg=mg

-地球表面物体受到的万有引力：Fg=G*(m*M)/R²

④万有引力常数G的测量

-卡文迪许实验：首次准确测定了万有引力常数G。

-现代测量方法：激光干涉