7.3 万有引力定律的成就 教学设计 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.3万有引力定律的成就教学设计-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册课题：课时：1授课时间：2025课程基本信息1.课程名称：7.3万有引力定律的成就

2.教学年级和班级：高一年级

3.授课时间：2023年X月X日

4.教学时数：1课时核心素养目标1.培养科学探究精神，通过实验探究万有引力定律。

2.提升科学思维，学会运用数学工具分析物理现象。

3.强化科学态度，理解科学理论在科技发展中的应用价值。

4.增强科学责任，认识到物理学对社会进步的贡献。学情分析高一年级的学生正处于青春期，思维活跃，好奇心强，对自然界中的物理现象充满兴趣。在知识层面，学生已经接触过力学的基本概念，如力、运动、静止等，对牛顿第一定律和第二定律有一定的了解。然而，对于万有引力定律这一更为复杂的物理概念，学生可能存在以下情况：

1.知识基础：部分学生对牛顿的万有引力定律理解不够深入，可能对引力常量、引力势能等概念感到困惑。

2.能力水平：学生的数学基础参差不齐，对于运用数学工具解决物理问题的能力有待提高。

3.素质培养：学生在实验操作、数据分析、合作探究等方面需要进一步锻炼，以提高科学探究能力。

4.行为习惯：学生在课堂上的参与度较高，但部分学生可能存在注意力不集中、自主学习能力不足等问题。

这些学情特点对课程学习产生以下影响：

1.教师需要针对学生的知识基础，适当调整教学进度和深度，确保学生能够理解和掌握万有引力定律。

2.在教学中，教师应注重培养学生的数学应用能力和科学探究能力，通过实验、讨论等方式激发学生的学习兴趣。

3.教师需关注学生的行为习惯，通过课堂管理、小组合作等形式，引导学生养成良好的学习习惯。

4.结合学生的兴趣点和实际生活，设计富有启发性的教学活动，提高学生的学习积极性和主动性。教学资源准备1.教材：人教版《物理》必修第二册，确保每位学生人手一册。

2.辅助材料：准备牛顿万有引力定律相关的图片、图表和视频，用于辅助讲解。

3.实验器材：天平、弹簧秤、铁球、铅球等，用于演示万有引力定律实验。

4.教室布置：设置分组讨论区，准备实验操作台，确保实验安全有序进行。教学过程1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：展示地球和其他天体的运行图像，提问学生如何解释这些天体的运动规律，引出万有引力定律的概念。

-回顾旧知：简要回顾牛顿第一定律和第二定律，强调力的作用与物体运动状态变化的关系。

2.新课呈现（约20分钟）

-讲解新知：详细讲解万有引力定律的基本原理，包括引力公式、引力常量G的测定等。

-举例说明：通过太阳和行星之间的引力作用，以及地球上的重力现象，帮助学生理解引力定律的实际应用。

-互动探究：分组讨论太阳系中行星轨道运动与引力定律的关系，鼓励学生提出问题并尝试解答。

3.实验探究（约15分钟）

-学生活动：学生分组进行实验，使用弹簧秤和铁球，探究不同距离下的引力大小。

-教师指导：引导学生记录实验数据，分析数据，并尝试验证万有引力定律。

4.案例分析（约10分钟）

-学生活动：分析课本中的经典案例，如月球对地球的引力、地球对空中物体的引力等。

-教师指导：引导学生从理论角度解释案例中的物理现象，加深对引力定律的理解。

5.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：完成课本中的练习题，包括选择题、填空题和计算题，巩固对万有引力定律的理解。

-教师指导：巡视课堂，解答学生疑问，检查学生的练习情况。

6.课堂小结（约5分钟）

-回顾本节课的主要内容，强调万有引力定律的重要性和应用。

-引导学生总结本节课的学习收获，提出对未来学习的期望。

7.作业布置（约2分钟）

-布置课后作业，包括完成课本中的习题和阅读相关资料，以进一步巩固所学知识。

-鼓励学生在课外进行自主探究，提出新的问题或假设。教学资源拓展1.拓展资源：

-万有引力定律的历史背景：介绍牛顿提出万有引力定律的历史背景，包括伽利略的自由落体实验、开普勒的行星运动定律等。

-引力常数G的测量：介绍历史上测量引力常数G的方法和实验，如卡文迪许的扭秤实验。

-天体物理学中的引力：介绍万有引力定律在天体物理学中的应用，如黑洞、中子星等天体的引力现象。

-万有引力与相对论：讨论万有引力定律与爱因斯坦的广义相对论之间的关系，以及广义相对论如何解释引力现象。

2.拓展建议：

-阅读相关书籍：推荐阅读《万有引力定律的故事》、《爱因斯坦的宇宙》等书籍，以深入了解万有引力定律的历史和科学意义。

-观看科普视频：推荐观看《宇宙时空之旅》、《宇宙的秘密》等科普视频，通过视觉和听觉的结合，增强对引力定律的理解。

-参与科学实验：鼓励学生参与学校或社区的科学实验活动，如制作简易的万有引力实验装置，亲自动手体验引力定律。

-探索科学论文：指导学生阅读相关的科学论文，如《引力波的探测与观测》等，了解最新的科学研究进展。

-组织小组讨论：引导学生组织小组讨论，针对拓展资源中的内容进行深入的交流和思考，培养批判性思维。

-设计科学项目：鼓励学生设计自己的科学项目，如探究不同质量物体之间的引力作用，将所学知识应用于实际问题解决。

-制作教学演示：学生可以制作关于万有引力定律的教学演示文稿或视频，分享给其他同学，提高教学互动性。

-参观天文馆或科技馆：利用课余时间参观天文馆或科技馆，通过实物模型和互动展览加深对引力定律的理解。课后作业1.作业内容：计算地球表面附近的重力加速度，已知地球的质量约为5.98×10^24kg，地球半径约为6.37×10^6m。

解答：g=G*M/R^2=(6.67430×10^-11N·m^2/kg^2)*(5.98×10^24kg)/(6.37×10^6m)^2≈9.8m/s^2。

2.作业内容：两个物体质量分别为m1和m2，相距r，求它们之间的万有引力大小。

解答：F=G*m1*m2/r^2。

3.作业内容：一个质量为m的物体在距离地球表面h的高度处，地球对其的引力是多少？已知地球的质量为M，地球半径为R。

解答：F=G*M*m/(R+h)^2。

4.作业内容：一个质量为m的卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星轨道半径为r，地球的质量为M。求卫星的运行速度。

解答：v=sqrt(G*M/r)。

5.作业内容：一个质量为m的物体从地球表面以初速度v0发射，若不计空气阻力，求物体能够达到的最大高度H。

解答：使用能量守恒定律，m*g*H=(1/2)*m*v0^2，解得H=v0^2/(2*g)。板书设计①万有引力定律的基本内容

-定律公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-引力常量：G=6.67430×10^-11N·m^2/kg^2

-引力与距离的关系：r越大，F越小

②引力常量G的测定

-卡文迪许实验：扭秤实验

-G的数值：6.67430×10^-11N·m^2/kg^2

③地球表面的重力加速度

-公式：g=G*M/R^2

-地球质量：M=5.98×10^24kg

-地球半径：R=6.37×10^6m

-g的数值：约9.8m/s^2

④万有引力定律的应用

-天体运动：行星轨道、卫星运动

-地球上的重力：物体重量、自由落体

⑤引力与相对论的关系

-广义相对论：爱因斯坦的理论

-引力与时空弯曲：引力场导致时空弯曲课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们学习了万有引力定律，这是物理学中的一个重要定律，它揭示了物体之间由于质量而产生的相互吸引力。我们通过公式F=G*(m1*m2)/r^2了解了引力的计算方法，其中G是引力常量，它是一个非常重要的物理常数。我们还学习了如何计算地球表面的重力加速度，这是我们在日常生活中经常遇到的现象。

在实验探究环节，我们通过实际操作，验证了万有引力定律的正确性。通过分析实验数据，我们加深了对引力与距离关系的理解。

当堂检测：

1.以下哪个选项不是万有引力定律的基本假设？（A）物体之间存在引力（B）引力与距离的平方成反比（C）引力与物体的质量成正比（D）引力与物体的速度有关

2.地球表面的重力加速度大约是多少？（A）1m/s^2（B）9.8m/s^2（C）98m/s^2（D）980m/s^2

3.两个质量分别为2kg和3kg的物体相距5m，它们之间的万有引力大小是多少？（A）0.003N（B）0.03N（C）0.3N（D）3N

4.一个质量为10kg的物体在距离地球表面2km的高度处，地球对其的引力是多少？（A）98N（B）9.8N（C）9.81N（D）9.82N

5.一个卫星绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为4×10^7m，地球的质量为5.98×10^24kg。求卫星的运行速度。（A）7.9km/s（B）3.0km/s（C）4.5km/s（D）6.0km/s

请同学们认真完成检测题，这有助于巩固今天所学的内容。教学反思与总结这节课下来，我感觉还是收获挺多的。首先，我觉得在导入环节，我通过展示天体运动的图片，激发了学生的兴趣，他们对于万有引力定律有了初步的认识。在回顾旧知的时候，我让学生们自己说出牛顿第一定律和第二定律，这样既能检验他们对旧知识的掌握情况，又能为引入新知识做好铺垫。

新课讲解部分，我尽量用简单的语言和生动的例子来解释复杂的物理概念。我发现学生们对引力常量G的理解比较困难，所以我花了额外的时间来解释G的意义和测定方法。在实验探究环节，我让学生分组进行实验，这既提高了他们的动手能力，也增强了团队合作意识