高中物理万有引力理论的成就教学设计学情分析教材分析课后反思.docx
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高中物理万有引力理论的成就教学设计学情分析教材分析课后反思
万有引力理论的成就教学设计
一、教学分析
1.教材分析
本节课是《万有引力定律》之后的一节,内容是万有引力在天文学上的应用。
教材主要安排了“科学真是迷人”、“计算天体质量”和“发现未知天体”三个标题性内容。
学生通过这一节课的学习,一方面对万有引力的应用有所熟悉,另一方面通过卡文迪许“称量地球的质量”和海王星的发现,促进学生对物理学史的学习,并借此对学生进行情感、态度、价值观的学习。
2.教学过程概述
本节课从宇宙中具有共同特点的几幅图片入手,对万有引力提供天体圆周运动的向心力进行了复习引入万有引力在天体运动中有什么应用呢?
接下来,通过“阿基米德在研究杠杆原理后,曾经说过一句什么名言?
“给我一个支点,我就可以撬动地球。
”我们又是怎样“称出”巨大地球的质量呢?
全面展开教学。
密度的计算以及海王星的发现自然过渡和涉及。
在教材的处理上,既立足于教材,但不被教科书所限制,除了介绍教科书中重要的基本内容外,关注科技新进展和我国天文观测技术的发展,时代气息浓厚,反映课改精神,着力于培养学生的科学素养。
二、教学目标
1.知识与技能
(1)通过“计算天体质量”的学习,学会估算中数据的近似处理办法,学会运用万有引力定律计算天体的质量;
(2)通过“发现未知天体”,“成功预测彗星的回归”等内容的学习,了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2.过程与方法
运用万有引力定律计算天体质量,体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。
3.情感、态度、价值观
(1)通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”的学习,体会科学定律在人类探索未知世界的作用;
(2)通过了解我国天文观测技术的发展,激发学习的兴趣,养成热爱科学的情感。
三、教学重点
1.中心天体质量的计算;
2.“称量地球的质量”和海王星的发现,加强物理学史的教学。
四、教学准备 实验器材、PPT课件等多媒体教学设备
五、教学过程
(一)、图片欣赏复习引入
教师活动:
上节我们学习了万有引力定律的有关知识,现在请同学们回忆一下,万有引力定律的内容及公式是什么?
公式中的G又是什么?
G的测定是谁完成的?
学生活动:
思考并回答上述问题:
内容:
自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比。
公式:
F=G.
公式中的G是引力常量,它在大小上等于质量为1kg的两个物体相距1m时所产生的引力大小,经测定其值为6.67×10—11 N·m2/kg2。
G的测定是由卡文迪许完成的。
通过几张宇宙图片的欣赏,学生体验宇宙中螺旋的共同特点,万有引力提供向心力是天体都遵循的规律。
那么,万有引力定律在天体运动中还有哪些具体的应用呢?
让我们一起进入本章《万有引力理论的成就》的学习。
(二)、创设情境 解决中心问题
情境创设:
阿基米德在研究杠杆原理后,曾经说过一句什么名言?
“给我一个支点,我就可以撬动地球。
”我们又是怎样“称出”巨大地球的质量呢?
1、“称”地球的质量
卡文迪许被誉为称出地球质量的第一人!
教师活动:
万有引力发现后,再经过了一百多年,才确定引力常量。
卡文迪许扭秤的主要部分是一个轻而坚固的T型架,倒挂在一根金属丝的下端。
T形架水平部分的两端各装一个质量是m的小球,T形架的竖直部分装一面小平面镜M,它能把射来的光线反射到刻度尺上,这样就能比较精确地测量金属丝的扭转。
他测定了引力常量。
这也提供了我们测量微小物体质量的方法。
合作讨论:
你有什么办法可以测得这一神秘天体的质量吗?
(学生通过小组探究,教师巡回指导,形成自己本组的意见,由小组选出的代表来向全班展示自己思考的结果。
)
小组代表讲解展示:
思路一:
测出宇宙飞船绕行一周的时间和轨道半径,根据万有引力提供向心力,
从而得出星球(中心天体)的质量
思路二:
根据宇航员降落在星球表面上后,重力近似等于万有引力,
在思路二完成之后,紧接着问题:
如何测得星球表面的重力加速度g呢?
(学生讨论回答,现场教师展示借助小球的自由落体运动,通过现代技术“传感器”现场完成重力加速度的测量。
)
2、计算中心天体的质量
教师活动:
(课件展示太阳系里面的星体的美丽图片)
教师活动:
引导学生深入探究
请同学们结合课文知识以及前面所学匀速圆周运动的知识,加以讨论、综合,然后思考下列问题[投影出示]。
学生代表发言。
(1).天体实际做何运动?
而我们通常可认为做什么运动?
(2).描述匀速圆周运动的物理量有哪些?
(3).根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法?
(4).应用天体运动的动力学方程──万有引力充当向心力求出的天体质量有几种表达式?
各是什么?
各有什么特点?
(5).应用此方法能否求出环绕天体的质量?
学生活动:
讨论,得出答案。
学生代表发言。
从以上各式的推导过程可知,利用此法只能求出中心天体的质量,而不能求环绕天体的质量,因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边,已被约掉。
师生互动:
从上面的学习可知,在应用万有引力定律求解天体质量时,只能求解中心天体的质量,而不能求解环绕天体的质量。
而在求解中心天体质量的三种表达式中,最常用的是已知周期求质量的方程。
因为环绕天体运动的周期比较容易测量。
3、物理学史 展现人文魅力
启示:
一旦测出了引力常量G,那么就可以利用公式得到地球的质量了。
1798年,卡文迪许通过自己设计的扭秤实验,成功得到了引力常量的值。
因此卡文迪许把自己的实验说成是“称量地球的重量”,是不无道理的。
而正是这段故事,让一个外行人、著名文学家马克·吐温满怀激情的说:
“科学真是迷人。
根据零星的事实,增添一点猜想,竟能赢得那么多的收获!
”
4、课堂延伸——如何得到这一天体的密度?
设计说明:
在这一问题中,老师提示了球体的体积公式,然后就把时间交给学生了。
学生进行了积极的演算,可得到的答案有两种,一种是带有半径的,而另一种则是把半径约分掉的。
“为什么半径可以约掉呢?
”这一问题又再一次促进了学生的思考。
而这也保证了课堂的开放性。
5、发现未知天体
视频:
“海王星的发现”,——展现科学发现的足迹,注重学生进行科学态度和情感。
诺贝尔物理学奖获得者、物理学家冯劳厄说:
“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样,如此有力的树立起人们对年轻物理学的尊敬。
从此以后,这门自然科学成了巨大的精神王国……”
(三)、课堂小结与反馈 简单回顾本节课的教学内容
六、板书设计:
第4节万有引力理论的成就
一、 图片欣赏,引入新课
二、 测中心天体的质量
三、 卡文迪许——人文魅力
四、 应用
1.测天体密度
2.发现未知天体
万有引力理论的成就学情分析
通过前面三节的学习,同学们对天体的运动已经有了一定的认识,对万有引力的概念也已经比较熟悉,也清楚了由卡文迪许测量出来的引力常量。
学生们也有地理基础,明白地球有公转和自转,地球公转周期大约是一年,自转周期大约是一天,积累了一定的经验。
而本节知识就是在前面知识基础上的发散应用,所以只要在课堂上加以一定的引导和启发,结合必要的讨论和自学,同学们完全能够理解并应用本节课的内容。
学生们已经学习了由牛顿发现的万有引力定律,
万有引力理论的成就效果分析
1、本节内容是本章的核心内容。
本章的大部分问题都是围绕这两大思路设制的,因此本节知识技能的掌握是能否顺利学习本章的关键。
2、本节课我是以学生自主学习为主体设计的。
教师仅起问题的设置、课堂节奏的控制、点评、引导总结规律等作用。
学生通过自主学习课本内容的基础上,解答讨论问题的过程,体会解决问题的方法,体会万有引力定律的成就和应用,从而很好的达成目标。
3、课前要求学生自主学习课本内容,并明确本堂课的目的和要求。
以便在课堂上能紧张地充实地完成学习任务。
在课堂上,学生在问题的引领下自主学习课本内容,按照“称量地球的质量”“称量月球质量”“称量太阳的质量”这条思路,学生对这条主线也很明确,并有很大的兴趣。
总结出求天体质量的两种方法,然后自己解决例题,由具体条件来寻找解决问题的正确方法,在学生体会的基础上的针对存在的一些问题来进行重点强调讲解,以引起学生的足够重视。
4、学生在解答例题过程中暴露出的问题大体有:
(1)不列原始方程,而是直接把课本上推导出的结果写出来,然后代入数值求解,因此,在此要特别强调列出原始方程,变形推导后再代入数值求解。
(2)数学计算错误,由此可知学生代数式运算能力不够。
所以在此应特别要求学生细致认真计算结果,并点拨关于该类计算的方法。
(3)学生在解答时,不画情景示意图,导致乱用字母而出错。
在本章中字母混淆是学生常见的错误,而画出情景示意图并标出相应字母,是解决的最有效方法,例如。
R,r分别表示天体的半径和轨道半径;M,m分别表示中心天体的质量和环绕天体的质量。
5、自己在备课、上课过程的存在的问题有:
(1)时间的安排:
最后做完当堂训练后如果能够花1-2分钟的时间把本堂课的内容再总结一下,问同学们“你在这节课上学习了什么?
还有什么疑问?
”。
这样的话,课堂会显得更加完整。
(2)应该给学生更多的展示机会,有很东西学生知道的可以叫学生来回答或者在黑板上板书,给学生展示的机会,增强他们学习的信心,这一点事本人教学过程中一直存在的一个缺陷。
(3)语言的表述和专业术语的描述还应该做到更精准,这样的话也有助于学生的知识形成。
分享:
万有引力理论的成就教材分析
在前面三节,通过追寻科学的足迹,从行星的运动规律的认识到最终推导出了万有引力的表达式,可以说是在用探寻的眼光去学习,去追寻先人的伟大成就,而这节课,就是让学生在前人的指引下进行推导应用的创新课。
本节课是《万有引力定律》之后的一节,内容是万有引力在天文学上的应用。
教材主要安排了“科学真是迷人”、“计算天体质量”和“发现未知天体”三个标题性内容。
学生通过这一节课的学习,一方面对万有引力的应用有所熟悉,另一方面通过卡文迪许“称量地球的质量”和海王星的发现,促进学生对物理学史的学习,并借此对学生进行情感、态度、价值观的学习。
万有引力理论的成就测评练习
1.人造地球卫星A和B,它们的质量之比为mA:
mB=1:
2,它们的轨道半径之比为2:
1,则下面的结论中正确的是()
A.它们受到地球的引力之比为FA:
FB=1:
1
B.它们的运行速度大小之比为vA:
vB=1:
C.它们的运行周期之比为TA:
TB=2:
1
D.它们的运行角速度之比为ωA:
ωB=3:
1
2.离地面高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的1/2,则高度是地球半径的()
A.2倍B.1/2倍
C.倍D.(-1)倍
3.由于地球自转,又由于地球的极半径较短而赤道半径较长,使得在地球表面的同一物体受到的重力()
A.在两极较大B.在赤道较大
C.在两极跟在赤道一样大D.无法判断
4.为了计算地球的质量必须知道一些数据,下列各组数据加上已知的万有引力常量为G,可以计算地球质量的是()
A.地球绕太阳运行的周期T和地球离太阳中心的距离R
B.月球绕地球运行的周期T和月球离地球中心的距离R
C.人造地球卫星在地面附近运行的速度v和运行周期T
D.地球自转周期T和地球的平均密度ρ
5.对某行星的一颗卫星进行观测,已知它运行的轨迹是半径为r的圆周,周期为T。
则该行星质量为______________;若测得行星的半径为卫星轨道半径的1/4,则此行星表面重力加速度为______________。
6.一艘宇宙飞船在一个星球表面附近作圆形轨道环绕飞行,宇航员要估测该星球的密度,只需要()
A.测定飞船的环绕半径
B.测定行星的质量
C.测定飞船的环绕周期
D.测定飞船的环
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