3. 万有引力定律的应用教学设计思路

一师一优课

教学设计与反思

课题：

万有引力定律的应用

科目：

高中物理

教师：奚兴基

教学对象：

高一年级

课时： 1课时

单位：

鹤庆县第三中学

一、教学内容分析

教学内容及其地位分析：教材的本章内容是万有引力与航天，高考重点考查运用万有引力定律及向心力公式分析人造卫星的绕行速度、运行周期以及计算天体的质量、密度等，本节正是涉及计算天体质量和密度这一部分内容，是高考的重要考点。同时本节内容也是学习宇宙速度的重要基础，为下一课的学习奠定理论基础。

二、教学目标设定

知识与技能：

(1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，并知道“黄金代换式”的推导过程；

(2)掌握运用万有引力解决天体问题的一般思路：“黄金代换法”和“环绕法”，会用万有引力定律解决简单的物理问题；

(3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。

过程与方法：

(1)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法；

(2)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。

情感、态度与价值观：

(1)培养学生认真严谨的科学态度和大胆探究的心理品质；

(2)体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。

三、学生特征分析

心理特征：高一学生好奇心强，对新鲜事物有较强的好奇心理，并具有初步的物理思维，有利于新内容的接收学习。

知识基础：学生在学习本节之前已经学习了行星的运动、万有引力定律等内容，为本节课的学习奠定了知识基础。同时学生在上一章已经学习了匀速圆周运动的规律，初步具备匀速圆周运动向心力来源分析的能力，为天体运动中动力学关系的建立奠定了理论基础。

技能基础：高中学生已经初步掌握了一些学习物理的方法，具有一定的物理观察、操作、分析等能力，。但这些能力还有限，在课堂中还需要多加指引。

四、教学策略选择与设计

教学策略与设计：

基于本节课的教学内容，结合学生的学习特征，本节课主要的教学策略是探究式教学策略，通过类比思维、归纳总结、建立模型来加深理解，围绕教学目标设定物理场景，通过探究学习一一解决问题达到课堂教学目标，主要用到的教学方法是：

1.讲授法：借助多媒体，教师对万有引力定律的应用讲解，学生学习并掌握运用万有引力定律解决天体问题的一般思路和方法；

2.演示模仿法：教师通过多媒体仿真实验，演示地球表面上的物体随地球的自转情况，学生通过观察分析重力与万有引力之间的关系；演示行星绕太阳运动情况，学生通过观察分析向心力来源；

3.训练实践法：学习了运用万有引力定律解决天体问题的方法后设计相关的题目，让学生趁热打铁，解决课堂练习，达到学以致用；

4.讨论法：针对“环绕法”推导环绕天体做匀速圆周运动的各个参量与轨道半径之间的关系，让学生交流讨论，合作推导，并总结归纳出基本规律“一定四定，越远越慢”。

设计理念：

本节课的教学理念是以探究式教学为主导，传统讲授和多媒体教学等方法为辅助，尽可能的使课堂教学方法多元化，提高课堂的学习支持服务。

五、教学重点及难点

教学重点：

掌握运用万有引力解决天体问题的一般思路：“黄金代换法”和“环绕法”，会用万有引力定律解决简单的物理问题

教学难点：

1.重力与万有引力之间的区别与联系；

2.运用万有引力定律计算天体的质量和密度

六、教学过程

教师活动

通过知识回顾和问题设计引出课题：

【知识回顾】万有引力定律

【问题】“由于地球的吸引而使物体受到的力就做重力”，那么重力与万有引力之间到底有怎样的区别与联系呢？

讲授：重力与万有引力的关系

【示范】通过多媒体仿真实验，向学生示范地球表面物体所受重力与万有引力之间的区别与联系

引导学生思考特殊位置（赤道上和地球两极）重力与万有引力的关系

【展示】展示地球上某一位置物体所受重力、万有引力与向心力的大小的数据，引导学生比较数据并归纳出“黄金代换式”

讲授：黄金代换法求天体的质量和密度

学生活动

回顾万有引力定律的相关知识并积极回答

跟着教师的引导进入本节课的教学情境

设计意图

通过知识回顾，了解学生对上一节课内容的掌握程度，并将学生带入物理课堂学习的氛围中

通过问题引出重力与万有引力之间的关系，从而进入新课教学

让学生掌握赤道认真观察多媒体仿真实验，注意区分重力与万有引力，总结得出重力是万有引力的一个分力，并讨论得出特殊位置处重力的大小

通过数据比较重力、向心力的上和两极物体所受重力与万有引力之间的关系式

掌握“黄金代换式”，为运用“黄金代换法”解决天体问题打论依据

大小，进一步总结出“黄金代换式”

下知识基础和提供理学生独立思考，根据“黄金代学习“黄金代换

指导学生通过“黄金代换式”计算天体的质量和密度

【展示】展示“趁热打铁”题目（课堂练习1）

指导学生完成练习题，并对题目做总结

【示范】通过多媒体仿真实验，向学生示范行星绕太阳运动的情况

并分析向心力来源，写出动力学方程

【问题】设质量为m的环绕天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动，则环绕天体的速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径之间的关系是什么？

引导学生总结得出四个重要推论：r越大，则v越小、ω越小、T越大、an越小，并进一步归纳为“一定四定，越远越慢”

【展示】展示“趁热打铁”题目（课堂练习2）

指导学生完成练习题，并对题目做总结

换式”推出天体质量，并做好笔记

法”计算天体的质量和密度

通过训练实践法，学生讨论交流，完成练习并积极回答

及时巩固“黄金代换法”计算天体的质量和密度

认真观察多媒体仿真实验，讨论行星的运动情况，初步建立理想学习“环绕法”解决天体问题

引导学生建立匀速圆周运动模型，模型（匀速圆周运动），并分析向心力的来源，写出动力学方程

通过推导过程，一学生认真思考问题，独立推出速度、角速度、周期、向心加速度的表达式，并积极回答

方面让学生掌握“环绕法”解决天体问题，另一方面训练学生的数学推导、计算能力

学生讨论交流，完成练习并积极回答

通过训练实践法，掌握“环绕法”计算天体的质量和密度

对课堂教学进行小结，帮助学生梳理知识点

布置适当的课后作业，让学生在课后对本节课内容进一步巩固，并通过作业的批改检测本节课的教学效果

【课堂小结】引导学生总结课堂教学的主要内容

布置课后作业

总结课堂教学的内容

记录课后作业，并在课后认真完成

七、课堂板书设计

第

4节 万有引力理论的成就