第7单元《万有引力与宇宙航行》整体教学设计- 【大单元教学】高一物理同步备课系列（人教版2019必修第二册）

必修二物理大单元整体学习学程 第七单元《万有引力与宇宙航行》 单元概述 1、【单元内容】 万有引力与宇宙航行单元教学内容 核心知识及重点素养 开普勒三大定律、万有引力定律以及三个宇宙速度；对于行星的运动能够分别从运动和力的角度探究，加深运动与相互作用观；领悟科学家们坚持真理、勇于创新的科学精神；体会建立模型的科学思维；能够在物理史实中感知并体会科学探究中的不同素养。 物理观念（物质观、运动与相互作用观、能量观） 知识呈现：开普勒三大定律、万有引力定律。 行星的运动这一问题，从运动的视角探究引出开普勒三大定律，从力的视角探究即对行星运动原因的探究，强化了运动与相互作用观。 科学思维（模型构建、科学推理、科学论证、质疑创新） 知识呈现：行星的运动轨道简化为圆；物体绕地运动时，忽略太阳的作用；称量地球质量时，对研究对象、运动规律的选择以及忽略的次要因素； "学生对实际问题的求解普遍感到因难，这是由于学生缺乏模型建构的经历、方法和策略，教材力求在问题解决过程中，展示模型建立的思维过程，具体做法为针对具体问题，提出一些问题。对这些问题的思考和讨论其实就是模型建构的过程。 科学探究（问题、证据、解释、交流） 知识呈现：开普勒将行星做匀速圆周运动的观念修改为椭圆运动；“发现未知天体”板块中，理论计算结果与实际观测结果总是有一些偏差； 教材中的科学漫步模块，介绍在对火星轨道的研究中，开普勒70余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8°的偏差。他对第谷数据的精确性深信不疑，认为偏差证明了行星的还动并非匀速圆周运动。这体现了科学探究中的“证据、解释”素养。“发现未知天体”情景中，教材中提出了一些问题，体现了科学探究中的“问题”素养。 科学态度与责任（科学本质、科学态度、社会责任） 知识呈现：人类对行星运动规律的认识；相对论时空观与牛顿力学的局限性； 其中，人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程，生动且形象地呈现了科学家们实事求是、坚持真理和勇于创新的科学精神。相对论时空观与牛顿力学的局限性让学生知道科学总是在不断发展的。 单元学习价值 本章既有人类对天体运动规律的探究过程，又介绍了经典力学的一座丰碑——万有引力定律，还涉及人类的太空之旅。第一个主题是回顾过去，介绍了托勒密的地心说、哥白尼的日心说和第谷的观测等，是落实物理学科素养的好素材，培养学生的科学态度与责任；第二个主题是展示现在，即应用万有引力定律所取得的巨大成就，使学生对万有引力定律的重要意义和作用有更全面的了解；第三个主题是展望未来，介绍万有引力定律的局限性，让学生知道科学结论的普适性总是相对的，科学总是不断发展的。 2、【课标要求】 （1）通过史实，了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。 （2）会计算人造地球卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 （3）知道牛顿力学的局限性，体会人类对自然界的探索是不断深入的。 （4）初步了解相对论时空观。 （5）关注宇宙起源和演化的研究进展。 3、【单元学习目标】 单元目标 核心知识及重点素养 掌握开普勒三大定律、万有引力定律，能够计算人造卫星的环绕速度；学习物理模型建构的思想——抓住主要因素，忽略次要因素；经历科学探究的过程，培养科学探究能力；学习天体运动的相关物理学史，体会坚持真理、大胆创新的科学精神。 物理观念（物质观、运动与相互作用观、能量观） 开普勒三大定律、万有引力定律 科学思维（模型构建、科学推理、科学论证、质疑创新） 行星的运动轨道简化为圆；物体绕地运动时，忽略太阳的作用；称量地球质量时，对研究对象、运动规律的选择以及忽略的次要因素； 科学探究（问题、证据、解释、交流） 开普勒将行星做匀速圆周运动的观念修改为椭圆运动；“发现未知天体”板块中，理论计算结果与实际观测结果总是有一些偏差； 科学态度与责任（科学本质、科学态度、社会责任） 人类对行星运动规律的认识；相对论时空观与牛顿力学的局限性； 学情分析 学习内容 需要的基础 已有基础 学习难点 已具备的知识、方法 与即将学习内容相关的生活经验基础等 1.行星的运动 ①了解与天体运动相关的物理学史； ②物理模型建构的思想； ③有相信科学、坚持真理的科学态度 ①知道行星做圆周运动； ②了解过建模思想——抓住主要因素，忽略次要因素； ①知道行星绕太阳运动； ②知道行星绕中心天体做圆周运动需要力； ③有一定分析资料、合作交流的素养 ①从资料中分析归纳认识天体运动的大致过程；②物理建模能力-将行星的运动简化为圆；③理解K值的特点 2.万有引力定律 ①能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题； ②能较好的