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1、万有引力理论的成就教学设计作者简介姓名力伏作者情况物理科学与技术学院教案概览教案标题万有引力理论的成就教学设计所属学科物理适用年级高一年级对应教材高中物理必修人教版覆盖范围第六章第节（课时）教材分析学生分析在前面三节，通过追寻科学的足迹，从行星的运动规律的认识到最终推导出了万有引力的表达式，可以说是在用探寻的眼光去学习，去追寻先人的伟大成就，而这节课，就是让学生在前人的指引下进行推导应用的创新课。可以说这一节课既是知识的传授又是能力、情感的培养课，它不仅能够激励学生学习科学的兴趣更能激发学生去进一步探索宇宙奥秘的欲望。体现了新课程的理念和要求通过前面三节的学习，同学们对天体的运动已经有了一定的
2、认识，对万有引力的概念也已经比较熟悉，积累了一定的经验。而本节知识就是在前面知识基础上的发散应用，所以只要在课堂上加以一定的引导和启发，结合必要的讨论和自学，同学们完全能够理解并应用本节课的内容。新课标要求知识与技能1了解万有引力定律在天文学上的重要应用。会用万有引力定律计算天体质里。理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。过程与方法通过万有引力定律并结合同学们前面已学的知识推导出计算天体质量的方法情感态度与价值观体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点课程分析教学重点、难点是利用万有引力等于重力来计算天体的质量
3、。重点亦是难点，即要让学生知道行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的。并能够利用万有引力定律和圆周运动的规律来计算太阳的质量，再由此迁移发散到各中天体质量的计算。突破方法根据高一年级学生的心理特征及认知规律，采用直观教学和活动探究的教学方法，“教师为主导，学生为主体”，引导学生一起得到计算天体质量的两种方法，在引申到对其他相关问题的分析和探讨，加强对这一知识的掌握和理解。教学工具蓝球（用于引课），计算机辅助（图片，演示动画，视频），其他教学用具教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图辅助创设问题情境：给同学们一张篮球的照片，让大
4、家估计它的质量，通过这然后把篮球拿给同学们观几个问题的察，让大家思考讨论如何得思考让同学到篮球的质量。对本课的内“除了篮球以外呢，我还容在整体上蓝球第一阶段：创设情境、激发兴趣课前引给大家带来了另外一个球，不过由于它比篮球要大，且思考讨论有一定的认识和了解，激入比篮球要重，我没法吧它给代表发言发学生的学图片展示大家带到教室里来，而只能习兴趣。把它放在教学楼下面，不过我把它的照片带来了。”给出另外一个“球”的照片（地球）“又如何得到地球的质量呢，刚才测量篮球的方法还适用吗，不适用的话，有没有跟好的方法？”让学生阅读课本，并和学阅读课本内容（页增强同学的生一起应用万有引力充当页：“计算天体的质阅读
5、理解和万有引力理论成就向心力求出太阳的质量。与出推导过程。量”那一小节），感受利分析、归纳能力。用万有引力提供向心力的运用测太阳质量的方法。第二阶段：新课教学自主学习、探索新知、应用拓展、学以致用计算天体根据课本，动画演示八大行星绕太阳运动，结合开普2学生共同讨论，得出学会知识迁动画演示的质量勒第三定律对计算结果进用不同行星计算出来移，加深对开八大行星行讨论（用不同行星计算的太阳的质量是否能够普勒第三定绕太阳运第一种方出来的太阳的质量是否能够保证一致）保证一致”并说出自己的理由。律的认识动的动画法：利用3同桌合作，总结计算让学生学会进步对这种方法进仃万有引力延伸和拓展，分析总结：地球天体的第一
6、种方法“举一反提供向心力Mm42G一mrr2t2（利用万有引力体供的方法）。三”，自我归纳二第二种方法（利用万有引力等于重力），即课本“科学真是迷人”v2mr2mr4引导学生得到第一种方法计算天体质里的规律。引导学生得出计算地球质量的方法，回到一开始设定的问题上拓展运用，让学生再看动画演示（八大行星绕太阳转的的动画演示），观察有什么规律，并思考为什么会这样。7提问“刚才的方法计算地球的质量需要依靠月球的运动规律，如果没有月球怎么办？8发射卫星太麻烦，有没有更简便的方法，使我们能在地球上就直接知道地球的质量？请同学们快速阅读课本页“科学真是迷人”，找出这种方法。与学生一起学习这种方法：地面上物体
7、的重力等于地球对物体的引力即,Mm由G-mgR2得到：M空邑G说明：这种方法不考虑地球自转的影响，而要考虑自转分析，讨论得出规律：只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量学生：可利用万有引力提供向心力，然后根据月球围绕地球转的来计算地球的质量学生：越是靠近太阳的行星，周期越小，并会利用公式Mm4,2G一mrr2t2进行分析。7学生大多会答“还有人造地球卫星”学生阅读找出答案：利用万有引力等于重力来求解地球的质量代入数据计算出地球的质量，与刚才计算结果比较结果一致。由浅入深，循序渐进的启发式教学，激活同学内在的求知欲，引导同学积极思考，独立探究。前呼后应让学生自身观察，发散思维，学会探究
8、性思考通过师生互动总结点评得出正确结论，掌握求解中心天体的质量的方法，突出重点，突破难点，达到教学目的。计算过程演示（计算地球质量与计算太阳质量相似，不需再板书，）再一次动画演示图片展示人类在月球上的活动的情况，下节课在介绍。10思.考如何测量月球上的重力加速度?如何测量月球的质量?万有引力11.请同学们阅读课文“发理论成就现未知天体”部分的内容，的运用并思考（投影）：二：发现（1）万有引力理论在天文未知天体学上还有什么应用（2）人们利用万有引力理论发现了那些天体？10共.同参与设计和讨论，得出结论（如可在月球上做一些实验）,加深对这一问题的理解1学生：阅读课文，从课通过海王星、文中找出相应的
9、答案：发冥王星预测现未知天体直至发现的过程,渗透物理学史的思想教育,体会学牛：天王星和海王星万有引力理论的成就。第三阶段课堂小结12播.放一段6分钟简要介绍发现天王星和海王星的视频13老.师小结：万有引力定律的发现，为天文学的发展起到了积极的作用，用它可以来计算天体的质量，同时还可以来发现未知天体.除此之外万有引力定律的发现还有很多其他方面的运用，比如人造地球卫星的发射等，有兴趣的同学下去查阅资料，大家来一起分享。万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放回顾梳理了人们的思想，给人们探索本节课所自然的奥秘建立了极大信学
10、内容。心，使人们有能力理解天地间的各种事物。请同学们一起回顾一下，这节课我们都学习了万有引力理论的哪些成就。2观看视频让学生体会万有引力定律在人类探索和发现太空中的伟大作用让学生总结回顾本节课所学内容。然后请同学评价本节小结内容放开手，让学生自己总结所学内容，从而构建他们自己的知识框架,培养学生概括总结能力。课后练习播放视频完成课本“问题与练习”中的两个小题板书设计6.4万有引力理论的成就.计算天体的质量方法一：利用万有引力提供向心力，即F万-F向:MmG-4,2mr-2mmrv2r住：此种方法只能求出中心天体的质量，而不能求出绕行天体的质量方法二：利用万有引力等于重力MmGmgr2住：此种方法不考虑地球的自转.发现未知天体天王星，海王星
