《万有引力定律》名师教案

2/6《万有引力定律》教学设计湖北省宜昌一中周攀【教材分析】1、从内容性质与地位来看，本节内容是对上一节教学内容的进一步外推，是下一节内容学习的基础；2、是猜想、假设与验证相结合的教学内容；3、是一种思维演绎与思维归纳相结合的推理知识建构结构，教科书的立意还在于物理理论必须接受实践的检验。【学情分析】1、高一学生已经学习了牛顿的三个定律、圆周运动的知识、开普勒三定律，已经积累了一定的知识。理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。2、在上一节中，学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。3、另一方面我国在航天事业上成就突出，捷报频传，极大的激发了学生学习有关宇宙、航天、卫星知识的兴趣。【核心素养】在《万有引力定律》建立过程的学习中，让学生掌握发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等科学的研究方法。培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。让学生体验科学探索的精神与方法，理解科学理论必须受实践的检验，科学理论也是发展的。【教学目标】1、知道万有引力是存在于所有物体之间的吸引力，知道重物下落与天体运动之间的统一性；2、知道万有引力定律的物理意义，知道万有引力定律的适用范围；3、了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意义。【教学重点】1、万有引力定律的建立过程；2、对万有引力定律内容的理解及应用。【教学难点】1、统一“天上”的力与“人间”的力这一想法的产生；2、进行逻辑清晰的“月--地检验”。【教学设计思想】在本节课教学，将让学生继续进行“发现之旅”—追寻牛顿的足迹，为此整个教学流程如下：太阳与行星间的引力—猜想“天上”的力与“人间”的力是同一种力—月地检验—更推广—万有引力定律—卡文迪许测定G。通过这个假想──理论推导──实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。【教学过程】课前：登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）一、新课引入教师活动学生活动问题1.行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？问题2.行星与太阳间的引力的规律是什么？（板书：太阳与行星间的引力：）但把该公式推广到“万有”还有很长的一段路要走，本节课我们继续追寻牛顿的足迹，发现万有引力定律。想牛顿之所想，体会牛顿之体会，看看我们是牛顿还是顿牛。（教师板书课题：6.3万有引力定律）学生回答回顾引力。设计说明：通过设置两个回忆性问题帮助学生回顾上节课所学的太阳与行星间引力规律，回顾万有引力定律“发现之旅”前半程，并引出本节课的课题及目的。二、教授新课（一）猜想教师活动学生活动展示课件中展示苹果的图片，水中离开叶子后落向地面的动画，及演示小铁球静止释放后落向地面的情境。引发思考：（1）使物体总是落回地面而不是飞离地球的原因是什么？牛顿的猜想：（1）使物体下落的力与太阳、行星间的引力是不是同一种力，遵从相同的规律？通过PPT动画演示苹果树一高再高，苹果还受不受重力，设问高到月球轨道上呢？引发学生思考：（2）重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上？猜想：（2）拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，是不是同一种力，遵循相同的规律?最后作思维归纳：使苹果下落的力，使月球绕着地球转的力会不会和太阳、行星间的引力是同一种力？遵从相同的规律？（板书：猜想）通过观察PPT动画演示苹果树一高再高，引发思考：重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上？猜想：拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，是不是同一种力，遵循相同的规律?与老师一同归纳猜想：使苹果下落的力，使月球绕着地球转的力会不会和太阳、行星间的引力是同一种力？遵从相同的规律？设计说明：再现牛顿当年由苹果落地而引发的思维遐想，通过师生互动，生生互动，进而层层递进的大胆猜测，突破难点。使接下来出现的“月—地检测”自然而合理。同时牛顿的大胆而敏锐的想法也激发学生的学习兴趣与想像力。（二）月—地检验教师活动学生活动（板书：月地检验）课件展示检验目的：验证使月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力，都遵从“平方反比”的规律。并给出牛顿时期知道的相关数据，已知：地球的半径为R=6400km，月球轨道半径r月为地球半径的60倍，月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T=27.4天，地球表面重物自由下落的加速度为g=9.8m/s2。设置情境探究探究1：假定猜想成立，即使月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力，与距离平方成反比，推导出月球公转的向心加速度a与地球表面的物体下落的加速度g的比值；探究2：根据相关数据，计算出月球公转的向心加速度a的值，求其与地球表面的重力加速度g=9.8m/s2的比值;引导学生思考，探究一、探究二的结果告诉我们什么？可见：用数据说明上述设想的正确性，牛顿的猜想经受了事实的检验，地球对月球的力，地球对地面物体的力真是同一种力。至此，平方反比规律已经扩展到太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间。（优教提示：请打开素材“动画演示：万有引力作用下天体的运动”）（通过创设情景中数据，让学生进行定量计算）亲身体验推导过程，猜想得到证实，学生的学习热情进一步提升。设计说明：1.利用牛顿时代已知的数据，让学生结组讨论、设计检验方案、推导并得出结果，最后将推导过程结果通过投影展示。2.用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强了学生的理性认识，突破了又一难点。（三）万有引力定律教师活动学生活动猜想得到了证实，那么我们可以展开想象的翅膀，更大胆设想：是否任何两个物体之间都存在这样的力？板书：推广如果真是这样，我和你之间有没有引力？我和他之间有没有引力？有！但为什么我们没有因为吸引而聚拢在一起？板书：万有引力定律检测学生自主学习情况：活动1：读万有引力定律的内容，注意读出关键词。明确内容里明确了对象，方向，大小。活动2：得出表达式后，用如何确定两个球体间的距离，引出对二者间距的理解。理解万有引力定律公式中的距离r：①若两个物体可看作质点，r指两质点间的距离；②质量分布均匀的两个球体间引力计算时，r可取两球心间的距离。除此以外，万有引力定律若想解决实际问题还需要知道引力常量G的值。PPT展示卡文迪许的扭秤装置板书：引力常量的测定（优教提示：请打开素材“动画演示：卡文迪许实验”）（提出问题，引导学生根据问题阅读教材，完成导学案，教师引导总结）（1）万有引力定律于1687年发表于牛顿的传世之作《自然哲学的数学原理》中，它的内容是：自然界中两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的，引力的大小与成正比、与成反比。公式为：式中质量单位用，距离的单位用，力的单位用。式中的G叫做，数值为，国际单位为，它是英国物理学家在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量而测得的。（2）理解万有引力定律公式中的距离r①若两个物体可看作质点，r指两质点间的距离；②质量分布均匀的两个球体间引力计算时，r可取两球心间的距离。设计说明：启发学生更大胆的猜想，并在教师设问中，自主阅读教材，做到有的放矢，自主学习，最后引导学生讨论总结回答问题，增强学生的科学表达能力。（四）课堂小结教师活动学生活动今天，我们从太阳与行星间引力的作用出发，根据类比事实将“平方反比关系”的作用力进行猜想和假设、检验和推广，从而得出万有引力定律。请同学们互相讨论总结这节课有什么收获？提问：通过这节学习有什么收获？课件展示课堂总结：学生自主讨论学习收获。学生踊跃发言，畅谈收获。（五）巩固练习（优教提示：打开优教配套习题，使用互动答题卡，更快更便捷地掌握学生的学习情况）教师活动学生活动课件展示练习每个题请学生分析后，教师再小结要点：考察万有引力大小的表达式，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。同时体会人与人之间的万有引力很小，所以平时觉察不到。学生练习，再互相讨论得出的答案，互相纠错。设计说明：及时做练习，让学生体会亲自推出万有引力定律的成就感，并及时巩固对万有引力定律理解。（六）布置作业1、完成练习册《万有引力定律》部分；2、预习第四节，思考万有引力定律有哪些应用