“万有引力定律”教学案例

1第三届全国“教学中的互联网搜索”优秀教案评选“万有引力定律”教学案例一、教案背景与教学课题教案背景1、面向学生□高中2、学科□物理3、课时1课时4、学生课前准备（1）课前预习了解；（2）完成预习习题。教学课题万有引力定律二、教材分析与教法分析教材分析1、教材依据：普通高中课程标准实验教科书物理必修2第六章第三节人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材研究开发中心编著2、编写意图：本节教材重现万有引力定律的发现过程，让学生以自己已有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力定律的过程。3、内容性质和地位：本节内容是对上一节内容的进一步推演，是下节课教学内容的基础；是一种演绎思维与归纳思维相结合的推理知识建构结构。学情分析在此之前，学生已经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能力。教法分析1、教学方法：对教材和学情分析，选择“启发式教学法”最合适。2、教学手段：多媒体辅助教学PPT演示文稿及辅以图片视频。3、教学设备：计算机、投影仪。教学目标★知识与技能（1）了解万有引力定律发现的思路和过程，知道万有引力定律公式的适用范围；（2）会用万有引力定律公式解决简单的计算问题。★过程与方法（1）在重温定律的发现过程中，进一步学习发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等科学方法，发展自主学习能力；（2）培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，建立理想模型处理问题的能力；★情感态度与价值观（1）了解万有引力定律发现的意义，理解事物的偶然性与必然性的辩证关系，体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性；（2）通过牛顿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，培养学生的科学态度和精神，提高学生科学价值观；教学重点（1）培养学生提出问题―进行猜想―理论推算―实验检验的探究方法；（2）月－地检验的推导过程。教学难点（1）学生对于万有引力的存在缺乏感性的认识；（2）理解卡文迪许扭秤实验。2三、教学过程与教学反思教师活动学生活动一、复习导入◆提问1：回忆太阳与行星间引力的推导过程，回忆该过程中用到了哪些科学方法？◆提问2：在推导太阳与行星间引力的关系时，每一步推理的依据是什么？◇思考回答：提出问题、猜想假设、模型简化、演绎推理等。◇牛顿第二定律、开普勒行星运动定律、牛顿第三定律。二、新课教学（一）行星与卫星间的引力1、提出问题◆提问：太阳与行星间引力规律是否适用于行星与它的卫星？2、猜想假设◆提问：对于以上问题，你有什么想法？3、推理检验★百度百科：神州五号飞船的资料。▲通过资料验证以上猜想。说明：该检验方法在牛顿的年代是无法进行的，那时还不知道地球的质量。4、得出结论行星与卫星间的力和太阳与行星间的力遵循相同的规律，是同一种性质的力。（二）“天上”的力与“人间”的力1、提出问题◆提问1：是什么力使苹果落回地面？为什么在山顶也会感到重力作用？◆提问2：月球绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力，是否遵循相同的规律？2、猜想假设◆提问：对于以上问题，你有什么想法？3、推理检验启发：如何设法验证上述猜想？背景：“天上”的力―月球受到的力；“人间”的力―苹果受到的力，假设苹果的质量与月球的质量相同。◆问题1：地球对月球的吸引力对月球有什么作用？它有什么特点？◆问题2：地球对苹果的吸引力与我们熟知的重力有什么关系？◇学生做出猜想：行星与卫星间的力和太阳与行星间的力应遵循相同的规律。◇学生演绎推理：假设猜想成立，则有：21rMmGF①rTmF2224②代入数据可知21FF。◇思考讨论后展示猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一本源。◇思考讨论后得出：地球对月球的吸引力提供月球圆周运动的向心力，即：rTmmaFn224天。通过前面的分析可知该吸引力遵从太阳与行星间引力的规律，即：2rMmGF天。地球对苹果的吸引力就是苹果的重力，即：mgF地。◇学生演绎推理：假设我们的猜想成立，则有：nmarMmGF2天①mgRMmGF2地②两式相比得：22rRgan。代入数据可得：3◆问题3：地球对苹果的吸引力是否遵从太阳与行星间引力的规律呢？即2RMmGF地是否成立呢？★百度搜索月球运行的相关参数。能否利用以上参数验证我们的猜想呢？4、得出结论这就是著名的“月―地检验”，这一检验表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵从相同的规律。（三）万有引力定律的得出◆进一步猜想：自然界任意两个物体之间是否都存在这样的力？◆提问1：万有引力定律的内容和表达式是什么？式中物理量表示什么？定律内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。◆提问2：万有引力定律的发现有什么科学意义？（四）万有引力定律的检验―G的测定◆提问1：任何定律都要接受大量事实的检验，那么来如何检验万有引力定律呢？★百度视频：卡文迪许扭秤实验。★百度百科：进一步了解卡文迪许扭秤和卡文迪许生平。★百度百科：了解卡文迪许实验室。◆提问2：卡文迪许实验用到哪一重要的实验方法？这一实验有什么重要意义？322107.24rTanm/s23600122rRgan，说明猜想成立。◇讨论并交流得出结论：大胆地把以上结论推广到宇宙中一切物体之间，即万有引力。◇学生阅读教材，根据定律内容得出表达式：221rmmGF，式中G是比例系数，即引力常量；r为球心间距离。◇学生观察视频，通过讨论交流得出：采用“光杠杆”原理使微小物理量放大的方法。前面研究弹力时用到过该方法，显示桌面的微小形变。★百度视频：观察桌面的微小形变。◇讨论并交流：1、实验室测量地球质量；2、进一步证实万有引力定律的普适性；3、使万有引力定律更具有实际意义。三、课堂小结教师引导学生自我小结本节课的主要内容。◆提问1：万有引力定律是如何得出的？◆提问2：万有引力定律的内容及表达式是什么？如何理解距离r和常量G？☆多媒体逐渐展示知识建构图。◇自行总结万有引力定律的得出过程，尤其要理解“月―地检验”。◇叙述定律内容，列出表达式，分析各物理量的含义。四、作业布置1、课后完成P41“问题与练习”。2、通过互联网查找阅读牛顿、卡文迪许生平相关资料。4五、板书设计6.3万有引力定律（一）行星与卫星间的引力1、提出问题2、猜想假设3、推理检验4、得出结论（二）“天上”的力与“人间”的力1、提出问题2、猜想假设3、推理检验（月―地检验）4、得出结论（三）万有引力定律的得出1、定律内容2、表达式3、科学意义（四）万有引力定律的检验―G的测定1、卡文迪许简介2、卡文迪许扭秤实验3、G的数值及单位4、测出引力常量G的科学意义。教学反思“教然后知不足”，只有真正深入才会发现不足之处，现反思总结如下：（1）从三维目标达成来看，本节课能注重知识与技能的学习，过程与方法的体会，但在情感、态度与价值观的渗透上不够到位，对于学生的展示没有给予及时的表扬。（2）本节课的学习重在体会探究过程和所用的方法，复习用到的知识。让学生学会探究问题的方法比学会知识更重要，学生在本节课中既学到了方法又提高了能力。（3）教材没有介绍G的测定实验，我觉得应该让学生了解该实验。因为它不只测量出了引力常量的数值，同时也是万有引力定律的直接验证，还有让学生理解实验原理，体会实验设计的巧妙之处。