6.2.1 万有引力定律 教学设计-2024-2025学年高一下学期物理沪科版（2019）必修第二册

2023高一物理教学设计 必修第二册第六章第二节 万有引力定律（第1课时） 1、 教学任务分析 本课根据上海科学技术出版社于2021年出版的上海地区普通高中教科书物理必修第二册第六章《万有引力定律》第二节《万有引力定律》设计。《万有引力定律》是本章的核心内容，是对上一节《行星的运动》中开普勒行星运动定律的原因的进一步解释。本节通过阐述牛顿“从苹果到月亮”的思考，引出万有引力的概念，从而得出万有引力定律的内容，为下一节学习万有引力定律在天文学上的成就、人类航天事业取得的成就等内容做好准备。 本节的主要任务是理解万有引力定律的推导思路和过程，根据已经学过的“匀速圆周运动”和“开普勒行星运动定律”的知识推导万有引力定律，掌握万有引力定律的内容和公式，能够运用万有引力定律解决问题。通过本节课的教学，一方面可以使学生体会到物理学中每一个重大规律的发现都凝聚了科学家高超的智慧和艰辛的探索。另一方面有利于学生体会提出问题→猜想与假设→设计验证方案→收集观测数据→分析论证的科学探究方法在物理学研究中的作用和意义。从而进一步培养学生的科学思想方法，提升学生的分析推理能力及归纳总结能力。 2、 学情分析 学生早已听说过牛顿的万有引力定理，还有以万有引力为名的歌曲和影视作品，所以学生对星球之间的引力，和世间万物都有引力的原因有着强烈的好奇心。在此之前，学生已经学习过“牛顿运动定律”、“匀速圆周运动”和“开普勒行星运动定律”的内容，在推导万有引力定律时就会更容易理解其推导过程。而且，学生经过前几章的学习，对物理学习中，通过已知条件推导未知条件的探索方法也有了一定的了解。学生的这些基础就能帮助学生理解本节课重点的推导部分。但是学生生活在地球上，对于恒星、行星之间的吸引力没有感性认识，不能清楚地明白星球之间存在引力。 3、 教学目标 为了更好的促进对学生物理学科核心素养的培育，根据物理课程标准和新课程理念，我从以下四个方面出发，设计了本节课的教学目标： 物理观念 理解万有引力定律的推导思路和过程；掌握万有引力定律的内容和公式，能够运用万有引力定律解决问题；知道任何物体之间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。 科学思维 认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力和归纳总结能力。 科学探究 认识卡文迪什实验的重要性,了解将直接测量转化为间接测量这一科学研究中普遍采用的重要方法。 科学态度 与责任 了解天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实的科研态度；通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性；学习科学家们善于从微小事物联系物理本质的能力，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。 四、教学重点和难点  1、重点：万有引力定律的内容和表达公式。 2、难点：对万有引力定律公式中距离r的理解；理解任何物体之间都存在着万有引力。 五、教学方法 1、教法：启发式教学法、情景教学法 2、学法：观察法、自主探究法 六、教学资源 PPT课件 七、教学设计思路及亮点 新课程理念提出物理教学应该贴近学生生活，联系社会实际，通过结合历史发展的介绍，讲解牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性。根据已经学过的“匀速圆周运动”和“开普勒行星运动定律”的知识推导万有引力定律，掌握万有引力定律的内容和公式，能够运用万有引力定律解决问题。通过本节课的教学，有利于学生体会提出问题→猜想与假设→设计验证方案→收集观测数据→分析论证的科学探究方法在物理学研究中的作用和意义。从而进一步培养学生的科学思想方法，提升学生的分析推理能力及归纳总结能力。！ 8、 教学流程 1、教学流程图 活动III 习题与总结 活动II 观看实验1 情境I 天体物理座谈会 活动Ⅰ 笔尖上的行星 万有引力定律及其适用条件 第三章 B 牛顿第二定律（二） 加速度a 作用力 质量M 质量是惯性大小的唯一量度。 2、教学各环节说明 环节一 课外探究引入 活动1：学生代表介绍“笔尖上的行星” 1. 周末时留给同学们的科普探究小任务使大家主动了解到万有引力定律及天体，浩瀚的宇宙和神秘的天体能够引起同学们的探究兴趣。 2. 由学生代表简单介绍：笔尖上的行星——海王星的发现过程，引出本节课的重点内容。 环节二 万有引力定律的建立过程 活动2：天体物理座谈会 了解在牛顿之前的物理学家们提出的种种关于天体运动的重要结论。 活动3：得出万有引力定律 从苹果到地球，利用学生已有的知识——平抛运动规律推演到匀速圆周运动的规律来说明。牛顿经过严谨的数学推导，加上他大胆的假设得出万有引律定律。 活动4：万有引力定律的适用条件 理想情况：仅适用于两个质点间引力大小的计算。 环节三 万有引力常量的测量 活动5：卡文迪什扭秤实验 介绍扭秤实验装置，观看实验视频，了解原理及微小放大的思想。 活动6：习题与总结 师生共同对本课知识进行归纳小结，布置课后探究作业及课后习题。 九、教学过程及设计说明 环节一 课外探究引入 教师活动 学生活动 设计说明 【探究展示】（5min） 上周布置给同学们的分组作业，各组同学完成的非常好，有小组做海报，有小组做PPT展示，有请一位同学分享探究结果。 通过课外探究，同学们已知各行星绕太阳运动是由于万有引力的作用。 【初步分析】 请学生代表简单介绍：笔尖上的行星——海王星的发现过程，由此引出今天的学习内容。 创设探究情境，激发学生兴趣，在自主搜索知识的过程中锻炼学生的阅读能力和思考能力。 环节二 万有引力定律的建立过程 教师活动 学生活动 设计说明 【物理学史】 1. 教师展示在牛顿之前的物理学家们提出的种种关于天体运动的重要结论。 2. 尤其是胡克由于“数学和理论工具的缺乏”猜想难以推进。 【学生思考】 学生跟随教师思考引导 渗透物理学史知识， 在教师的引导下，参与知识的构建过程，体会科学探究方法的作用和意义 【大胆猜想】 月球绕地球运动，地球上的苹果会落到地面上，他们之间的力相同吗？ 3. 牛顿在前人的理论基础上经过大胆猜想和理论推理得出自己的观点。 总结： 宇宙中任何两个物体之间都存在着相互吸引的力，称之为万有引力。万有引力定律内容：宇宙中任何两个物体都相互吸引，相互间引力的大小与物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。 【拓展体验】 万有引力定律的适用条件： ①理想情况：仅适用于两个质点间引力大小的计算。 ②实际情况： a. 两个物体间的距离远大于物体本身大小时，两个物体可近似看成质点。 b. 质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心。 c. 质点与质量分布均匀的球体，r 为质点到球心的距离。 d. 对于地面上（或地球表面附近）的物体，可近似视为质点 【学生记录】 做笔记 环节三 万有引力常量的测量 教师活动 学生活动 设计说明 【实验演示】 教师引导学生关注万有引力公式中的引力常量G，指出卡文迪什通过实验测量出了一般物体之间的万有引力常量。 1. 介绍实验装置 2. 播放实验视频 3. 讲解实验原理 【总结归纳】 ①实验体现了微小量放大思想 ②精确测量出万有引力常量的值 ③验证了万有引力定律 教师总结，升华引力公式的实际利用价值，学以致用，提升学生的学习成就感，有利于培养学生的学习热情。 【小结提炼】 例题与总结： 万有引力定律的建立过程：前人的观点→牛顿的思考→理论推演 万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。 卡文迪什扭秤实验测出万有引力常量。 【巩固提升】 布置本课的课后习题 10、 板书设计 十一、教学反思 1 学科网（北京）股份有限公司 $$