第七章 万有引力与宇宙航行 大单元教学设计 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

大单元教学设计 单元主题 第七章万有引力与宇宙航行 单元内容 一、课标对本单元的基本要求： 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。 二、本单元在教材中的地位、作用及主要内容     本章主要只是是万有引力定律及其在天体运动中的作用，重点是宇宙速度中有关周期、速度变轨的计算，本章是匀速圆周运动，牛顿定律的进一步应用。在高考中占一定的分数 ，选择题、计算题都有可能出题。除知识外，本章内容对学生学习过程和学习方法以及情感态度和价值观的教育是一个很好的机会。让学生充分体会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，从而让学生充分感受到第谷、开普勒，伽利略，牛顿等物理学家坚持真理，用于创新和实事求是的科学态度，科学精神和科学思维方法。让学生充分感知航天事业一项尖端的科学领域事业，是创造美好生活和保家卫国不可缺少的领域。 三、完成课标对本单元的基本要求要做好如下几点： 1、预留作业，教师设置问题，学生提出问题，师生共同探究。 第一节内容是全章知识的先导，更是学习第二节万有引力定律的基础，第二节是第一节的递进。第一节内容本身很难进行探究和思维，但包含十分丰富的科学史料。因此本节的教学设计应立足于对学生进行科学态度与，责任、科学思想方法的教育。让学生通过了解科学家关于天体运动问题的研究历史，感悟科学家求真、求简的科学思想方法和科学精神。学生对有关科学家的事例可能略知一二，但对科学家的发现、创造过程还缺乏系统的了解。本节教学一般 有两种处理方法：一种是教师讲述的方法;另一种是学生先阅读（查询），再由师生共同归纳总结的方法。对于程度较好的学生采用后一种方法，预先布置任务。如：学生阅读科学漫步；查找有关天体运动的历史资料。在课堂教学中，由教师择要进行分析讨论，最后师生共同归纳出人类认识天体的大致过程，使学生对全章有一个概括的认识。 开普勒的三个运行定律是一个整体，它对行星运动规律的描述有一个从定量到定型的过程，第一定律是其余两个定律的基础。但三个定律描述的内容又各自独立，并不重复。开普勒第三定律蕴含着行星运动的动力学关系是牛顿万有引力定律的基础。从行星运动规律到万有引力定律的建立过程，是本章的重要内容。是极好的科学探究素材。从力的相互作用的角度对行星运动的原因探究，讨论有引力的大小和方向，最后得到万有引力定律。然后把行星的运动是万有引力提供向心力与开普勒第三定律结合，是万有引力定律知识的理解与应用的升华。 2、 利用现代化教学手段，形象生动地进行理论联系实际，加深对理论知识的理解和应用。 第三节万有引力理论的成就和第四节宇宙航行。这两节是本章的第二大主题，即应用万有引力定律所取得的巨大成就。称量中心天体质量，发现未知天体和宇宙航行问题等。因此在教学过程中，要充分利用电化教学及现代化教学手段，理论联系实际，充分调动学生的积极性，激发学生的空间思维能力，既能提高学生探究问题解决问题的能力，同时又能很好地进行学科素养的培养。 3、 用问题引导、学生阅读和师生讨论的方式。 第五节相对论时空观与牛顿力学的局限性是本章的第三个主题，这节的目的是让学生知道牛顿力学只适用于低速、宏观的情况，让他们了解相对论的时空观，关注宇宙起源和演化的进展，体会人类对自然界的探索是不断深入的。本阶段重点是“相对论时空观”和“牛顿力学的局限性。”本章前几节从牛顿发现万有引力定律，到海王星，冥王星的发现，再到宇宙航行等，介绍了万有引力定律的辉煌成就。此时介绍经典力学的局限性，目的在于使学生拓展只是开阔视的同时，正确认识物理学理论的发展与适用范围。尽管万有引力定律取得了辉煌的成就，但真理是相对的。在新的邻域还有新的规律等待我们去发现。 四、 本章教材编写的特点： 1、 把学生作为学习、探究的主人 （1） 每节在开始就通过图片和问题引导学生的思维。 （2） 教材的叙述顺序更符合学生的认知发展。特别是第二节万有引力定律，先构建了行星绕太阳做匀速圆周运动的模型，再根据学生已有的知识基础，确定力的方向，最后推导万有引力大小的表达式。 （3） 对学生能够利用已有知识和能力解决的问题，教材尽量避免直接叙述，而是采用了“思考与讨论”的方式，鼓励学生自己解决。例如，对于“相对时空观与牛顿力学的局限性”中的知识，学生接受会有一定的难度，教材则从学生已有知识和认知的角度考虑，设计了如下的思考与讨论。 已知μ子低速运动是的平均寿命是3.0μs。当μ子以0.99c