2. 万有引力定律教案推荐

《万有引力定律》教学设计

四川大学附属中学

罗国锋

一、

教学分析设计

1、

教材分析：

本节是教科版高中物理必修2第三章第2节的内容。这节课主要讲述了万有引力发现的过程及牛顿在前人工作的基础上，凭借他超凡的数学能力发现万有引力定律的思路与方法。这节课的主要思路是：由圆周运动、牛顿第二定律和开普勒定律的知识，得出行星和太阳之间的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的平方成反比；再由引力牛顿第三定律得出该引力也应与太阳的质量成正比，进而得出万有引力定律。这个定律的发现把地面上物体的运动与天体运动统一起来，对人类文明的发展具有重要意义，定律发现过程中直觉思维与逻辑思维的运用更是科学发现的典范。按要求，本节安排２课时，本教学设计为其中的第一课时。

2、学生分析：

在万有引力定律之前的学习中，学生已经重力加速度、向心力、向心加速度等概念有了较好的理解，能较熟练运动牛顿运动定律解决匀加速直线运动、匀速圆周运动等运动中的动力学问题，具备探究万有引力定律的起点能力；但对牛顿发现万有引力定律过程中直觉思维与逻辑思维的运用、特别是直觉思维的运用认识存在很大的困难，绝大多数学生不能意识到直觉思维与逻辑思维一样，在问题解决中具有重要、甚至更为重要的作用。

3、教学目标：

（1）结果性目标：①了解万有引力定律发现的思路和过程。

②能推导得出万有引力定律。

③理解万有引力定律，认识发现万有引力定律的意义。

（2）体验性目标：①积极参与“使苹果落地之力的大小与哪些因素有关”的探究活动，并在探究过程中不断加深对直觉思维和逻辑思维的关联体验。

②在对问题解决活动的反思过程中，加深对天体运行规律的简洁与和谐的体验，对万有引力与相关因素的关联体验。

4、教学重难点

（1）重点：万有引力定律的发现过程及其内容

（2）难点：万有引力定律发现的思路

5、教学媒体：PPT课件

6、设计思路：

新课程标准倡导学生自主学习，重视学生科学探究，提倡在“科学探究”中学生自己不断发现问题、解决问题、体验科学方法、学会交流合作及通过集体的智慧解决问题。在这一理念指导下，基于前述教材与学情分析，确立了“回到牛顿时代，尝试探究使苹果落地之力与哪些因素有关”这一核心问题，将发现万有引力定律的过程确定为本节课的重点之一。学生在定律得出过程中的学习活动按以下线索展开：

（1）直觉猜想：根据苹果落地、月球绕地、地球绕日现象，猜想导致这些现象的力是同一性质力；

（2）逻辑推理：运用已有相关知识推导行星绕太阳运动所受引力大小与哪些因素有关；

（3）猜想演绎：基于前述猜想，演绎推理得出苹果落地时加速度与月球绕地运动时加速度的比值；

（4）数据验证：基于牛顿时代已有观测数据，从运动学角度计算出苹果落地时加速度与月球绕地运动时加速度的比值，并通过与猜想演绎中得出的比值比较，得出猜想是正确的。

（5）得出定律：基于前述直觉思维与逻辑思维，得出万有引力定律。

1

基于学生已有的显性知识与缄默知识，为该过程搭建了三个脚手架：一是学生猜想“地球对苹果的吸引力、地球对月球的吸引力、太阳对行星的吸引力是同一性质的力”这一过程中，教师创设情景，作适度引导；二是学生理论探究得出F日-地m地r日地2后，运用牛顿第三定律得出F日地m日m地r日地2的过程中，教师给予适当提示；三是在“月-地”检验过程中的演绎推理时给学生适当引导。

核心问题：回到牛顿时代，尝试探究使苹果落地之力与哪些因素有关。

二、教学实施设计

1、教学过程

教学环节

提出问题

引入

教师活动

开始

PPT简介人类对天体运动的认识。

学生活动

观看、听讲、思考

明确本节课的核心任务。

观测预设

激趣，进入学习情境。

提出核心问题：回到牛顿时提出

代，尝试探究使苹果落地之力核心问题

与哪些因素有关。

创设情境，引导学生猜想。

猜想

猜想地球对苹果的吸引力、让学生的思维回到牛顿地球对月球的吸引力、太阳时代，运用直觉思维亲历对行星的吸引力是同一性猜想过程。

质的力。

①由牛顿第二定律和开普勒定律导出太阳吸引行星的力与哪些因素有关。

②根据牛顿第三定律进一步推理得出日地间的吸引力与哪些因素有关。

③根据猜想演绎得出地球吸引苹果之力、地球吸引月球之力的表达式。

④进行“地－月检验”

⑤得出、理解万有引力定律

学生回到牛顿时代，部分经历万有引力定律的发现思路及过程，不断加深对直觉思维与逻辑思维的关联体验；不断加深对天体运行规律与地上物体运动规律的内在一致性的关联体验，加深对天上力学与地上力学统一的关联认识，油然而生对大自然、牛顿及牛顿发现的万有引力定律的崇敬之情。

在交流中由衷感叹自然界的和谐统一和科学的无穷魅力。

检测学生解决问题时直觉思维与逻辑思维的运用情况，进而分析学生对直觉思维与逻辑思维的关联体验达成情况。

解决问题

探究

①PPT给出：为了使问题简单化，把行星（m）绕太阳（M）运动当作匀速圆周运动，行星到太阳中心的距离为r,行星的周期为T。

②适时点拨。

③引导：若地球吸引苹果的力、地球吸引月球的力、太阳吸引地球的力是同种性质的力，则前两力可如何表达？

④PPT展示学生课前查找的相关数据。

⑤引导学生得出万有引力定律及其表达式，解释各字母的含义及万有引力适用的范围

1、发现定律的意义

2、

全面总结万有引力定律的推导过程及方法

出示检测题：月球能绕地球旋转而不下落，能否在地球上抛一个物体使它也不下落？

学生交流、讨论

反思提升

完成检测问题

运用

反馈

2、教学流程图

2

３．板书设计

进入学习情境

介绍人类对天体运动的认识过程

营造猜想情境

猜想

PPT 提出核心问题

明确核心问题

PPT 探究行星受到太阳的引力与哪些有关

引导、点拨、点评

地－月检验

适时点拨、引导

PPT出示相关数据

得出万有引力定律

点拨、引导，适度讲解

反思提升，交流讨论

提问：发现定律的意义、思想方法

结束

3

核心问题：回到牛顿时代去猜想，尝试探究使苹果落地之力的大小与哪些因素有关

1、

猜想：使苹果落地之力与行星绕太阳之力是同一性质力

2、

探究：行星绕太阳所受的引力

3、

验证：地---月检验

4、

结论：（1）猜想正确

（2）万有引力定律

5、反思：

三、教后反馈

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