第七章 万有引力与宇宙航行 大单元教学设计高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docx

第七章万有引力与宇宙航行大单元教学设计高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

学校

授课教师

课时

授课班级

授课地点

教具

设计思路

本章以“万有引力与宇宙航行”为主题，围绕牛顿万有引力定律和开普勒行星运动定律展开。首先，通过实例引入万有引力的概念，引导学生探究万有引力定律的发现过程，深化对定律的理解。其次，结合课本内容，讲解开普勒行星运动定律，让学生了解宇宙中天体的运动规律。然后，通过案例分析，探讨万有引力在航天领域的应用，如卫星发射、宇宙飞船航行等。最后，设计实验和讨论环节，让学生亲身体验和探究宇宙航行的奥秘，提高学生的实践能力和科学素养。整个教学设计旨在帮助学生建立完整的宇宙观念，激发学生对物理学科的兴趣。

核心素养目标分析

教学难点与重点

1.教学重点

-牛顿万有引力定律的表达式及其物理意义，强调引力常量G的重要性和计算方法。

-开普勒行星运动定律的描述及其对天体运动规律的阐述，特别是第一定律中的椭圆轨道和第三定律中的周期与半长轴的关系。

-宇宙航行的基本原理，如向心力、重力加速度在轨道运动中的应用。

2.教学难点

-万有引力定律中引力计算公式的推导和理解，特别是距离平方反比的直观理解。

-开普勒定律中椭圆轨道的概念和推导过程，以及如何从定律中得出天体运动的规律性。

-实际航天任务中万有引力定律和开普勒定律的综合应用，如轨道能量转移、霍曼转移等概念的理解。

-学生对复杂空间概念的理解，如地球同步轨道、空间站自由落体状态下的“微重力”环境等，以及这些概念在实际工程中的应用。

教学资源准备

1.教材：确保人教版高中物理必修第二册课本每人一本，提前分发课程相关章节，要求学生预习。

2.辅助材料：准备万有引力定律、开普勒定律的相关教学视频，宇宙航行和航天任务的图表，增强学生对抽象概念的理解。

3.实验器材：准备天平、计算器、行星运动模拟器等实验器材，以便进行万有引力实验和行星运动模拟实验。

4.教室布置：提前设置分组讨论区，布置多媒体教学设备，确保实验操作台安全且易于学生观察和操作。

教学过程

首先，让我们一起来探索宇宙的奥秘，了解万有引力与宇宙航行之间的联系。今天我们将深入探讨人教版高中物理必修第二册第七章“万有引力与宇宙航行”的内容。

1.导入新课

同学们，我们先来思考一个问题：地球上的物体为什么会掉落？是的，因为地球对物体产生了引力。那么，这个引力是如何产生的？又如何影响宇宙中的天体运动呢？带着这些问题，我们开始今天的学习。

2.探究万有引力定律

首先，我们来学习牛顿的万有引力定律。请同学们翻开课本第XX页，阅读相关内容。在这个过程中，我希望大家能够理解引力常量G的意义以及如何计算两个物体之间的引力。

（1）引导学生阅读教材，理解万有引力定律的发现过程。

（2）教师讲解引力常量G的物理意义和计算方法。

（3）举例说明万有引力定律在实际生活中的应用。

3.开普勒行星运动定律

（1）引导学生阅读教材，理解开普勒行星运动定律的描述。

（2）教师详细讲解三个定律的物理意义，特别是第一定律中的椭圆轨道和第三定律中的周期与半长轴的关系。

（3）通过案例分析，让学生了解开普勒定律在宇宙航行中的应用。

4.万有引力与宇宙航行

现在我们已经了解了万有引力定律和开普勒行星运动定律，那么它们是如何在宇宙航行中发挥作用的呢？请同学们思考以下问题：

（1）宇宙飞船是如何离开地球进入太空的？

（2）卫星为什么会绕地球旋转？

（3）宇航员在空间站中为什么处于微重力状态？

（4）教师通过案例分析，讲解万有引力在宇宙航行中的应用。

5.实践探究

为了让大家更好地理解今天所学的知识，我们将进行以下两个实验：

（1）万有引力实验：通过测量两个小球的距离和引力，验证万有引力定律。

（2）行星运动模拟实验：使用行星运动模拟器，观察行星在不同轨道上的运动规律，验证开普勒定律。

6.总结与拓展

（1）牛顿的万有引力定律及其计算方法。

（2）开普勒行星运动定律及其物理意义。

（3）万有引力在宇宙航行中的应用。

此外，我们还进行了两个实验，加深了对这些定律的理解。希望大家能够将这些知识运用到实际生活中，继续探索宇宙的奥秘。

最后，布置作业：

（1）复习本节课所学内容，整理笔记。

（2）完成课本第XX页的练习题。

（3）思考：如何利用万有引力定律和开普勒定律解释地球上的潮汐现象？

同学们，今天的课程就到这里。希望大家能够积极参与课堂讨论，不断探索，不断进步！

教学资源拓展

1.拓展资源：

-推荐阅读《宇宙的起源》一书，了解宇宙的演变和万有引力在宇宙形成中的作用。

-观看科普视频《宇宙之旅》，通过生动的动画演示，加深对开普勒定律和宇宙航行的理解。

-借阅图书馆的相关物理期刊，阅读有关万有引力必威体育精装版研究成果的文章