7.2 万有引力定律 教学设计-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理“万有引力定律”新授课教学设计，以行星运动原因探究为核心，从开普勒定律切入，通过问题链引导学生思考引力来源，衔接圆周运动与牛顿定律知识，搭建逻辑推导学习支架。 此设计突出科学探究与思维培养，通过引力公式推导、月-地检验等环节渗透模型建构与科学推理，融入物理学史展现研究方法，多元评价结合实际问题（如同桌引力计算），助力学生深化物理观念，提升教师教学效率与学科素养培养实效。

教学设计 课题 万有引力定律 课型 新授课 1. 教学内容分析 教科书在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程，因此体验物理学研究问题的方法就成为主要的教学目标。万有引力定律是曲线运动中圆周运动的应用，也是学生将来掌握万有引力理论在天文学上应用的学习基础，本章知识有大量的物理学家参与研究，根据事实进行分析推理，猜想、假设和检验得到规律，经历的思维程序是 “提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”，所以本章知识的学习能培养学生观察，分析和探究思维能力；使学生学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。对于物理学科素养的养成具有很大的促进作用。 2. 学习者分析 从知识基础上分析，在学太阳对行星的引力之前，学生已经对力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了较好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。 从能力具备上分析，学生已经具备深入探究和学习万有引力定律的能力，所以在推导太阳与行星运动规律时，教师可以要求学生自主地运用原有已经的知识进行推导，并要求说明每一步推理的理论依据是什么，教师仅在难点问题上做适当的点拨。 3. 学习目标确定 1物理观念.知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用，知道行星绕太阳做匀速圆周运动向心力来源； 2科学探究.知道牛顿定律在推导太阳与行星间引力时的作用，领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法； 3科学态度.了解物理学的研究方法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用； 4科学责任.知道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及表达公式，知道万有引力定律得出的意义。 4.学习重点难点 重点：1. 太阳和行星之间引力的方向和表达式 2. 月-地检验 3.万有引力的得出过程 难点：1. 太阳和行星之间引力表达式的推导过程 2. 理解和应用万有引力定律 5.学习评价设计 评价项目 学习评价 综合评价 第一课时 第二课时 第三课时 第四课时 第五课时 自评 组评 教师评 自评 组评 自评 组评 自评 组评 自评 组评 自评 组评 预习情况 兴趣态度 知识点掌握情况 …… 6.学习活动设计 （1）环节一 新课引入 开普勒在1609和1619年发表了行星运动的三个定律，解决了描述行星运动的问题，是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？ 引导学生思考： 问题1：行星在椭圆轨道上运动是否需要力？这个力是什么力提供的？大小跟太阳与行星间的距离有什么关系吗？ 问题2：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式，我们现在怎么办？把它简化为什么运动呢？ 目的：引导学生进行深入思考。 （2）环节二 人类对行星运动规律原因的认识历史 伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动； 开普勒：受到了来自太阳的类似于磁力的作用； 笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 到牛顿这个时代的时候，科学家们对这个问题有了更进一步的认识，例如胡克、哈雷等，他们认为行星绕地球运动受到太阳对它的引力，甚至证明了行星轨道如果为圆形，引力的大小跟太阳距离的二次方成反比，但无法证明在椭圆轨道下，引力也遵循这个规律。 牛顿在前人的基础上，证明了如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。 （3）环节三 引力公式的推导 研究行星可以得出行星和太阳之间的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳之间的距离成反比。 要想研究行星和太阳之间力的影响因素，只以行星为研究对象是片面的，还要以太阳作为研究对象。通过类比的思想可知，研究太阳可以得出行星和太阳之间的引力，与太阳的质量成正比，与行星和太阳之间的距离成反比。 由于行星对太阳的力和太阳对行星的力是一对作用力与反作用力，一定是同种性质力，所以太阳和行星之间的作用力同时满足，即太阳行星之间的引力可以写作： 其中G是比例系数，与太阳、行星都无关。引力方向沿着二者的连线。 （4）环节四 月-地检验 太阳与行星间的作用力使得行星不飞离太阳，那么是什么力使得物体不离开地球，总要落回地面呢？也就是说地球与太阳的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是不是同一种力？ 地球对表面的物体有作用力，而且随着高度的增加重力没有明显减弱，而这个力有可能延伸到远方拉住月亮使其围绕地球运动。 来看看究竟拉着苹果下落的力、地球与月球之间是否是同一种力。 先假设拉着苹果下落的力、地球对月球的作用力和太阳与行星之间的力是同一种力，在假设的前提下检验月亮绕着地球转的力和使物体落回地面的力是同种力。根据太阳与行星之间引力的表达式和月球到地球的距离大约是地球半径的60倍，得到地球上物体的重力加速度g0和月球向心加速度g 之间有如下关系 根据圆周向心力表达式和以及月球的运转周期为T=27天。得到向心加速度为= 证明月亮绕着地球转的力和使物体落回地面的力应该是同种力。 （5）环节五 万有引力定律 万有引力定律：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量和的乘积成正比，与他们之间的距离的二次方成反比，即 。（板书） 设置新的物理情境，将学习者沉浸在万有引力相关的问题中。同桌两个人的质量分别是50kg和45kg,质心距离为50cm,请问同桌之间的有万有引力作用吗？ 我们为什么感觉不到？ 解释：万有引力存在于自然界任何两个物体之间，但是万有引力定律只适用于质点间的引力计算。 总结：万有引力存在于宇宙中任何物体之间(天体间、地面物体间、微观粒子间)。我们感觉不到是因为引力太小。严格讲，万有引力定律只适用于质点间的引力计算，只有物体间的距离远远大于物体的尺寸时才可以看成是质点。 7.板书设计 §7.2 万有引力定律 一、人类对行星运动规律原因的探索 伽利略→开普勒→笛卡尔→牛顿 二、引力公式的推导 1.以行星为研究对象（公式推导） 2.以太阳为研究对象（类比思想） 3.行星和太阳之间的引力公式 三、月-地检验 1.思路一：假设猜想成立，理论推导 2.思路二：实际计算 四、万有引力定律 1.内容 2.公式 3.适用范围 8.作业与拓展学习设计 既然任何物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时他们不会吸在一起?我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力?请你根据实际情况，应用合理的数据，通过计算说明以上两个问题。 9.特色学习资源分析、技术手段应用说明（结合教学特色和实际撰写） 历史人物资料，数学工具的应用推导 10.教学反思与改进（单节课教与学的经验性总结，基于学习者分析和目标达成度进行对比反思，教学自我评估与教学改进设想。课后及时撰写，突出单元整体实施的改进策略，后续课时教学如何运用本课学习成果，如何持续促进学生发展） 教学活动之后填写 评价项目 课堂评价 综合评价 第一课时 第二课时 第三课时 第四课时 第五课时 自评 组评 教师评 自评 组评 自评 组评 自评 组评 自评 组评 自评 组评 课外作业 复习预习 新课学习 兴趣态度 主动参与 合作意识 任务完成 评价等级： 优、良、中、差 单元测试： 总评： 学科网（北京）股份有限公司 $