教学案例--万有引力定律
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☆教学基本信息
课题
人教版、第六章 万有引力与航天、第三节 万有引力定律
作者及工作单位
飞扬
☆指导思想与理论依据
在本节课教学，将让学生继续经历上节课的万有引力定律“发现之旅”为此使整个教学流程，力图体现如下规律发现过程:
1.进一步猜想“天上”的力与“人间”的力可能出于同一本源；
2.月-地检验，这个大胆的想法要由事实检验；
3.更大胆地猜想，是否任意两个物体之间都存在这样的引力。
☆教材分析
万有引力定律的发现过程犹如一部壮丽的科学史诗，它歌颂了前辈科学家的科学精神，也展现了科学发展过程中，科学家们富有创造性而又严谨的科学思维是发展学生思维能力难得的好材料。
本节课内容充分利用这些材料发展学生的科学思维能力。教科书在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程
☆学情分析
从知识结构来看，在学习万有引力定律前，学生已经对力、重力、向心力、太阳对行星的引力、加速度、重力加速度（即自由落体运动的加速度）、向心加速度等概念有了较好的理解，并且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起点能力。
从知识建构的历史进程来看，在上一节中学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，从中向学生渗透了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等方法思想，依照学生的认知心理特点，同时根据上节课“说一说”中的问题，很容易在他们脑中形成这样一个问题：太阳与行星间引力规律是否适用于我们与地球间的相互作用？从而为我们进一步演绎万有引力定律“发现之旅”，确定了转接点，也引入本节新课内容。
  然高一学生其思维方式容易停滞在知识接受层面，而忽视概念间、规律间的相互联系，且很多学生不能建立明确的动态的物理图像或物理情景，进而无法通过同化和顺应，完成知识的建构过程。因此，在教学过程中要注重从学生实际入手，依据学生认知规律，注重创设物理情景，创造和谐、民主、自由课堂气氛，进行探究教学。
☆教学目标
一、知识与技能
１．理解太阳与行星间存在引力
２．能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式
３．理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律
４．理解地面上物体所受的重力与天体间的引力是同一性质的力，即服从平方反比定律的万有引力
二、过程与方法
１．通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性
２．体会推导过程中的数量关系
三、情感态度与价值观
１． 感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘
２． 通过学习认识和借鉴科学的实验方法，充实自己的头脑，更好地去认识世界，建立科学的价值观
☆教学重点和难点
【教学重点】
1、月—地检验的推到过程。
2、万有引力定律的内容及表达公式。
3、在研究具体问题时，如何选取参考系。
【教学难点】
1、对万有引力定律的理解。
2、使学生能把地面上的物体所受重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。
3、质点概念的理解
☆教学过程
教学环节
教师活动
预设学生行为
设计意图
一、进一步猜想
演示：将塑料制成且内部空心的苹果置于某位学生头顶不远处，静止释放。
观察苹果的运动，并进行思考讨论
通过苹果自由下落的物理情景，唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想，进而发现万有引力定律的故事情景，从而启发学生设问，使牛顿的想法能够激发学生的兴趣与想像力。
二、月-地检验
创设情景：在牛顿时代，重力加速度g、月-地的距离r、月球的公转周期T都能精确的测定，已知r=3.8*108m,T=27.3天, g=9.8m/s2，月球轨道半径即月-地的距离r为地球半径R的60倍，那么，
①月球轨道上的物体受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的几分之一？ 
②物体在月球轨道上的加速度a，月球公转的向心加速度是它在地面附近下落的加速度g重力加速度的几分之一？
①物体的质量为m在月球轨道上的物体受到的引力F1=GMm/r2，物体在地面附近受到的F2=GM地m/R2，则有F1/F2=R2/r2=1/602
②设质量为m的物体在月球的轨道上运动的加速度（月球公转的向心加速度）为a怎样升级qq空间，则    a=ω2r，      ω=2π/T，
r=60R，得
a=60R*4π2/T2，
代入数据解得a/g=1/602
通过创设情景，引导学生定量计算，用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识。
三、万有引力定律
提出问题，指导学生通过阅读教材：
1.什么是万有引力，并举出实例。 
2.万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律，其数学表达式如何，并注明每个符号的单位和物理意义。
3.万有引力定律的适用条件是什么？
4.你认为万有引力定律的发现有何深远意义
对万有引力定律的理解：
A、普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一般物体的质量与星球相比太小了，他们之间的万有引力也非常小，完全可以忽略不计。
B、相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力。
C、特殊性：两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他物体存在无关。
D、适用性：只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点；当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。
引导学生根据问题阅读教材P70-71，教师引导总结）
刀客家族女人1哪家产科好．万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力。
2．万有引力定律的内容是：宇宙间一切物体都是相互吸引的。两物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成下比，跟它们间的距离平方成反比.F=Gm1*m2/r2
式中各物理量的含义及单位：
F为两个物体间的引力，单位：N．
m1、m2分别表示两个物体的质量，单位：kg
r为两个物体间的距离，单位：m
G为万有引力常量：G=6．67×10-11 N·m2/kg2，它在数值上等于质量是1Kg的物体相距米时的相互作用力，
单位：N·m2/kg2．
3．只适用于两个质点间的引力，当物体之间的距离远大于物体本身时，物体可看成质点；当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间的距离。
4．万有引力定律的发现有着重要的物理意义。
启发学生更大胆的猜想，并在教师设问中，自主阅读教材，做到有的放矢， 最后引导学生讨论总结回答问题，在增强学生的科学表达能力的同时，让学生体会：物理学许多重大理论的发现，不是简单的实验总结，它需要直觉和想像力、大胆的猜想和假设，再引入合理的模型，深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思想，常常是一个充满曲折和艰辛的过程。
四、万有引力常量
动画展示：（教材中没有，补充给学生，如右图）并介绍构造、演示实验过程，引导学生一起分析原理。
测引力（极小）转化为测引力矩，再转化为测石英丝扭转角度，最后转化为光点在刻度尺上移动的距离（较大）。根据预先求出的石英丝扭转力矩跟扭转角度的关系，可以证明出扭转力矩，进而求得引力，确定引力恒量的值G=6.67×10-11 N·m2/kg2。
根据上述资料结合教材，思考问题：
1．试比较卡文迪许测定引力常量的值G和现代引力常量G。并尝试说明卡文迪许在测G值时巧妙在哪里？
2．引力常量的测定有何实际意义？
（观察动画，阅读课本，思考问题，学生代表发表见解）
1．用扭秤的方法卡文迪许测定引力恒量比较精确。该实验精巧之处：将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系，算出微小变化量。
2．卡文迪许在测定引力恒量G，表明万有引力定律适用于地面的任何两个物体，用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适性；同时使得包括计算星体质量在内的关于万有引力定律的定量计算成为可能。
通过动画展示和教师讲解，在教师设问下，组织学生进行讨论和分析，使学生体会到卡文迪许扭称实验精巧的方法，同时锻炼学生的信息处理能力。
五、实践探究
叫两名学生上讲台做个游戏：两人靠拢后离开三次以上。
设问：既然自然界中任何两个物体间都有万有引力，那么在日常生活中，我们各自之间或人与物体之间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？
创设情景：
1．请估算这两位同学，相距1m远时它们间的万有引力多大？（可设他们的质量为50kg）
2．已知地球的质量约为6.0×1024kg，地球半径为6.4×106m，请估算其中一位同学和地球之间的万有引力又是多大？
3．已知地球表面的重力加速度g=9.8m/s2，则其中这位同学所受重力是多少？并比较万有引力和重力？
本题小结：由此可见通常物体间的万有引力极小，一般不易感觉到。而物体与天体间的万有引力（如人与地球）就不能忽略了。
两位同学靠拢后离开三次以上．
学生思考回答：万有引力太小。
根据情景中数据，学生进行估算：
1．由万有引力定律得：F=GMm/r2
代入数据得：F1=1．7×10-7N
2．由万有引力定律得：F=GMm/r2
代入数据得：F2=493N
3．G=mg=490N，比较结果万有引力比重力大。原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力。
通过学生活动，使增加课堂的趣味性，调节气氛，进而顺利创设出一个物理情景，学生根据这个情景中的数据，进行估算和比较，从中锻炼学生的估算能力，体会万有引力常量数量级的重要性以及引力和重力差别。
☆板书设计
§6.3万有引力定律
  1.万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用．
2.万有引力定律：
⑴内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的．两个物体间的引力大小，跟他们之间质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比．
⑵数学表达式：F=Gm1m2/r2，
⑶引力常量：G=6.67×10-11N•m2/kg2
式中所涉其它各量必须取国际单位制．
☆学生学习活动评价设计
学生学习活动评价表
项目
评分细则
评分
课堂
表现
40分
认真听课，积极进行课堂学习活动。并有自已独立的见解。
40分
基本上能认真听课，积极进行课堂学习活动。
30分
能认真听课，并进行课堂学习活动。但有分神的现象。要教师约束。20分
在教师的约束学习活动不佳。
15分或以下
作业
完成
20分
按时保质保量独立完成，并有独特见解。
20分
按时保质保量独立完成。
15分
基本能按时完成。
10分
有不交作业或抄袭等的现象。
5分或以下
世界网友悼念袁隆平
小组
活动
40分
积极参加小组活动，有独立见解，动手、动口、动脑能力强，与同学合作愉快。40分
聊天记录怎样移到另一个手机
爸爸妈妈去上班我去幼儿园积极参加小组活动，爱动手、动口、动脑能力强，与同学合作愉快。
35分
能参加小组活动，与同学合作愉快。30分
达不到以上要求。
20分或以下
总评
80分以上评优，70-80评良，50-60评合格，50分以下评不合格。
总分：
等级：
☆教学反思
在本节课的教学中，应注意引导学生在太阳、行星之间作用力的基础之上，由猜想、经月－地检测、再次猜想，由直觉得出万有引力定律的过程，从而加深学生对万有引力定律的理解。一节课下来，我个人觉得收获不小。
优点：
一是教学目标的制订比较成功。本节教学目标较为全面。对知识目标要有量化要求，能力、思想情感目标要有明确要求，体现学科特点，较为具体；确定的教学目标符合学生年龄实际和认识规律，难易适度。
二是教材的处理有闪光点。本课创造性的使用了教材，真正做到了按教材的教育思想来教，是用教材。而不是生硬的按教材全部教学内容来教，即不是教教材。教材处理和教法选择上是突出了重点，突破了难点，抓住了关键。
三是教学程序值得欣赏。
四是教学理念有先进性：本节课以新课程改革理念为指导。力争抓住这节课的有利时机，渗透“没有绝对特殊的物体”这一引起物理学几次革命性突破的辩证唯物主义观点。培养学生的猜想、归纳、联想、直觉思维能力.
不足：
由于学生时间和获取信息途经的不足，在物理学史方面原本考虑由学生来通过查资料的方式来学习，并在课堂上汇总和交流。但学生学习任务较为紧张，而且学生获取信息能力不足，学校的设施也未能提供足够支持，故而只能以教师介绍为主。这是最为遗憾的。
展望：
再教时应争取获得足够的教学时间，由学生来自主学习和经历物理发现的过程，即由学生自行查资料或是通过网络获得相应知识。保证足够的时间来由学生汇报和相互探讨，从而使学生能更好的体会知识的创生，更好的体会物理研究的方法。并在相互的讨论中互相促进，互相学习。同时要注意：①应该向学生明确指出，万有引力定律的适用条件是两个质点间的相互作用。但是我们还要指出两个质量分布均匀的球体间的万有引力，也可用公式计算，如计算地球表面上的物体所受重力就属于这类问题。②教材考虑到引力常量在物理学上的重要意义，应该让学生有所了解，特别是卡文迪许实验，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，而且卡文迪许扭秤对理解以后有关的内容也有帮助，教学中要让学生理解实验原理，体会实验设计的巧妙之处。

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