2. 万有引力定律教学教案设计

《万有引力定律》教学设计

【教材分析】

万有引力定律的发现过程犹如一部壮丽的科学史诗，它歌颂了前辈科学家的科学精神，

也展现了科学发展过程中科学家们富有创造性而又严谨的科学思维，是发展学生思维能力难

得的好材料，本节课内容充分利用这些材料发展学生的科学思维能力。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：

从上述物理学史进程中，可以看出《万有引力定律》这节内容是对上两节课教学内容的

进一步推演，并与之构成本章的第一单元内容。同时，本节内容也是下节课教学内容的基础，

是本章的教学重点，在高中物理中占有重要地位。

【学生分析】

从知识结构来看，在学习万有引力定律前，学生已经对力、重力、向心力、太阳对行星

的引力、加速度、重力加速度（即自由落体运动的加速度）、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，能熟练运动牛顿运动定律解决动力学

问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。

从知识建构的历史进程来看，在上一节中学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，从

中向学生渗透了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等方法思想，依照学生的认知心

理特点，同时根据上节课“说一说”中的问题，很容易在他们脑中形成这样一个问题：太阳

与行星间引力规律是否适用于我们与地球间的相互作用？从而为我们进一步演绎万有引力定律“发现之旅”，确定了转接点，也引入本节新课内容。

然高一学生其思维方式容易停滞在知识接受层面，而忽视概念间、规律间的相互联系，

且很多学生不能建立明确的动态的物理图像或物理情景，进而无法通过同化和顺应，完成知

识的建构过程。因此，在教学过程中要注重从学生实际入手，依据学生认知规律，注重创设

物理情景，创造和谐、民主、自由课堂气氛，进行探究教学。

【教学目标】

一、知识与技能

1、了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。

2、理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。

3、知道万有引力定律公式的适用范围。

4、理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。

二、过程与方法

1、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论

证等方法。

2、培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

三、情感态度与价值观

1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程，说明科学研究的长期性，

连续性及艰巨性，提高学生科学价值观。

2、经过万有引力常量测定的学习，让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要

性

【教学重点】

1、月-地检验的推到过程。

2、万有引力定律的内容及表达公式。

【教学难点】

1、对万有引力定律的理解。

2、使学生能把地面上的物体所受重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力

联系起来。

【教学设计思想】

在本节课教学，将让学生继续经历上节课的万有引力定律“发现之旅”，为此使整个教

学流程力图体现如下规律发现过程:

通过这个假想──理论推导──实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的

构建过程，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。

【教学设计过程】

一、新课引入

教师活动

学生活动

通过上节的分析，我们已经知道了我们太阳与行星间的引力规律，那么：

行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？行星与太阳间的引力与什么因素有关？

可以根据哪些已知规律推导出推出太阳与行星间的引力遵从的是什么样的规律？

公式中的

G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，正是太阳和行星之间的引力使得行星不能飞离太阳。那么大家想到过，又是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？

为了研究这个问题，下面我们继续来体验一下：

牛顿发现万有引力定律的思维过程。

（引导学生回答，教师及时纠正补充）

行星与太阳间的引力提供作为行星绕太阳近似圆周运动的向心力，从而使得行

星不能飞离太阳。行星与太阳间的引力

F与太阳和行星之间的距离

r，行星质量

m和太阳质量

M有关。

根据开普勒第一、第二定律和牛顿第三定律推出太阳与行星间的引力遵从的规

律：

。

『设计说明：通过上述回忆性问题，旨在让学生回忆上节课内容，回顾万有引力定律“发

现之旅”前半程，从而为下半程“之旅”奠定基础，进而引出新课。』

二、教授新课

（一）进一步猜想

教师活动

学生活动

演示：将塑料制成且内部空心的苹果置于某位学生头顶不远处，静止释放。

（观察苹果的运动，启发学生提出问题，并进行思考讨论）

诱思：

1．苹果为什么只砸向这位同学，而不是砸向其他同学呢？

2．那么受到重力又是怎么产生的呢？

3．地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力？若是这样，物体离地面

越远，其受到地球的引力就应该越小，比如我们爬到高山上时，察觉到我们受到重力减小了？

为什么？

4．这样的高度比起天体之间的距离来说，简直太小了。如果我们再往远处设想，物体延伸

到月球那么远，物体将会怎么样运动？于是我们可以提出这样的猜想：太阳对行星的

引力，地球对月球的力，地球对地面上物体的力，也许真是同一种力，遵循相同的规律？

1．由于重力方向竖直向下，苹果在其重力作用下，在这位同学头顶正上方可认为做竖直向

下的自由落体运动。

2．由于地球对苹果的吸引力而产生的。

3．可能是同一种力。没有明显减弱，可能因为还不够远。

4．可能这个物体会象月球那样绕着地球

运动。

『设计说明：通过苹果自由下落的物理情景，唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想

进而发现万有引力定律的故事情景，从而启发学生设问，使牛顿的想法能够激发学生的兴趣

与想像力。』