万有引力定律及其应用的教学设计
教材分析：
万有引力定律是高中物理鲁科版第五章的内容，从内容和地位上看，是第四章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，同时在教学大纲和高考的考纲中都是重点。从学生学科核心素养的养成来看，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。
学情分析：
学生通过圆周运动的学习，掌握了基本的知识储备，在圆周运动的学习中又经历了一系列的科学探究过程，具备了学习本章知识的思维前提。
教学目标:
一、物理观念
1.
开普勒三大定律。
2.
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。
3.
宇宙速度和卫星知识。
二、科学思维和理论探究
1.
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、概括能力和归纳总结能力。
2.
结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。
三、科学态度与责任
1.
学习科学家们谦逊的美德，使学生在学习中互相协作、互相借鉴，培养团队精神。
2.
认识天文观测、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并透过现象看本质的认识观。
3.
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。
教学重点:
1.
开普勒三大定律
2.
万有引力定律的推导思路和过程，万有引力定律的内容及应用。
教学难点:
宇宙速度和卫星发射运行等问题
教学媒体:
1.
教室电脑多媒体系统。
2. PowerPoint
课件、
Flash
动画（行星绕太阳运动的动画，月球在地球引力作用下运动及受力的动画，苹果在地球引力作用下落地的动画）。
教学方法:
阅读思考、猜想假设、分析推理、事实验证、归纳总结、讨论交流、练习巩固等。
教学过程:
环节一：课前预习:
质量为
m
的物体绕圆心
O
做半径为
r
的匀速圆周运动，已知线速度
v
，角速度
ω
，周期
T
和向心加速度
a
，则它需要的向心力
F
为多少？
F
=
=
=
=
环节二：进行新课:
（一）、开普勒三大定律
1
、观看视频（太阳系行星运动规律），提出运动上的问题，学习开普勒三大定律。
2
、开普勒三大定律（通过查阅相关资料，识记并理解该规律）
开普勒第一定律
开普勒第二定律
开普勒第三定律
3
、观察课本
90
页行星运动的有关数据，让学生填空。
由数据得到
（
1
）行星到太阳的平均距离越大，则周期
（
2
）半长轴的立方与周期平方的比值
（
3
）行星的运动可以看作是匀速圆周运动的依据是
。
4
、观看八大行星模拟运动视频
设计意图：
通过视频进行新课，提高学生的学习兴趣，提升学生学习的内在动力，通过对于视频现象的观察，对现象进行思考，结合课本具体数据进行分析，得出开普勒三大定律，再通过视频进行规律的验证，使这块知识的学习更符合学生的认知规律，有利于知识的掌握和物理研究方法的巩固。
（二）、探讨牛顿是如何思考的？
1
、研究太阳对行星的作用（学生填空，教师引导学生利用之前掌握的知识进行分析）
太阳系行星运动规律
（
1
）太阳系中的行星做曲线运动，说明行星一定受到
（
2
）假设太阳的质量为
M
，行星的质量为
m
，线速度为
v
，半径为
r
4
、观看苹果落地的视频（增加课堂趣味性，提出南京大学的牛顿树）
建立万有引力定律（学生记忆）
设计意图：
充分利用最近发展区理论，利用已经学习过的知识对现象进行质的研究分析，其实是重复了牛顿的研究过程，结合月
----
地检验，充分认识到科学家的科学素养和工匠精神，最后通过苹果落地的视频提高学习兴趣，结合南京大学引入的牛顿树，强调学科素养的养成教育。
（三）、引力常量的测定
1
、观察卡文迪许扭秤实验原理图
分析实验装置所使用的科学方法
2
、例题
1
并排放着的两个均匀球体，他们的球心相距
1m
，质量分别为
1kg
，请用万有引力定律来计算他们之间的引力。
G
的物理意义
:
在数值上等于质量为
1kg
的两个物体
相互吸引力的大小。
设计意图：
等效法是物理学课素养中非常重要的一个方法，引力常量的测量是这个方法应用的一个典型事例，通过例题提高对于万有引力时弱力的范围，利用数据的冲击性加深对于知识的掌握。
（四）、万有引力定律的应用
1
、有关天体的运算
例题
2
已知月亮绕地球运动的周期为
T
，月球绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为
r
，万有引力常
7.2万有引力定律及其应用 教学设计-高一下学期物理人教版（2019）必修第二册
