万有引力与航天教材分析及教法建议
万有引力与航天教材分析及教法建议
本章通过介绍人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程是对学生进行“过程与方法”“情感态度与价值观”教育的好教材。
充分展现万有引力定律发现的科学过程，发展学生的科学思维能力
增进科学与生活、社会的联系。
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二.教材意图分析
5.注重科学文化、科学精神、人文精神的熏陶
●领略前辈科学家不屈不饶的探索精神和一丝不苟的科学态度
补充：冥王星为何出局
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设计的核心问题是分析万有引力提供向心力。 ．
2、教学设计
介绍万有引力的实践性成就，万有引力理论使人类实现“飞天”梦想；
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本节是航天部分的重要知识；
02
三个宇宙速度重点理解第一宇宙速度；
03
通过我国航天事业的发展介绍激发学生科学献身精神； 同时又拓展了学生科普知识。
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第五节 宇宙航行
宇宙速度：引导学生推导第一宇宙速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度物理意义，区别环绕速度与发射速度；
在“梦想成真” 栏目里，简述人类航天事业的发展史；
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在“科学漫步”栏目里，介绍黑洞概念 ；
在“STS”栏目里，着重于展示航天事业与人类生活的关系。
各种航天器的介绍，补充有关“地球同步卫星”的定量计算和分析．了解太阳同步极地轨道气象卫星等。
四、教科书关于发现万有引力定律的线索和思路
开普勒行星运动定律为万有引力规律的发现做出了什么贡献？ 根据普勒行星运动第三定律和匀速圆周运动公式，可以推导出： 太阳对行星的引力 。 （ m为行星质量、r为行星运动半径 ）
那么，行星对太阳的引力有什么规律？ 根据牛顿第三定律可以分析出：。 （M为太阳质量）
●开阔学生的视野，激励对未知的探索（黑洞）
高中物理_万有引力与航天教学设计学情分析教材分析课后反思
万有引力与航天（复习课）复习目标知识与技能1、了解万有引力定律在天文学上的应用2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度（两种方法）3、会用万有引力定律结合圆周运动知识分析双星或多星系统相关问题4、能应用万有引力定律及其它知识认识并分析卫星各类问题5、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法过程与方法通过求解太阳、地球的质量及各类卫星相关问题，培养学生理论联系实际的运用能力情感态度与价值观通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点教学重点1、强化四种本部分必须掌握的运动模型2、应用四种模型分析解决各类问题教学难点1、自转模型及应用2、卫星变轨问题课时安排1课时教学方法讲授法讨论法教学过程一、引入教师活动：1、本部分内容高考分析（考点分布、考点考试频率）2、针对高频考点提炼模型（公转、自转、双星与椭圆轨道模型）（同时强化重点知识体系）二、讲解情景一：四颗地球卫星a、b、c、d的排列位置如图所示,其中a是静止在地球赤道上还未发射的卫星,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是月球,已知地球半径R，同步卫星轨道半径r,地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为V1，万有引力常量为G,地球自转周期为T.问题1：卫星绕地球做圆周运动，圆心在哪一位置，请用G、M、轨道半径r，表示卫星的线速度v,角速度ω,周期T，向心加速度a n。
问题2：设近地卫星轨道半径为R，试求a与b的线速度之比，向心加速度之比。
（用R、r表示）问题3：请用题干中的已知量表示a、b、c的重力加速度与向心加速度。
（用G、M、R、r、g表示）问题4：在上述情景中，可用哪些量来表示地球质量和密度？（用G、T、R、r、V表示）问题5：若某一时刻，b、c相距最近，从此时开始计时，b、c相距最近和最远需经多长时间？(若T b和T 已知)问题6：地月系统可看作双星系统，设地球和月球质量分别为M、m，地月距离为L,试求地球、月球的轨道半径之比，线速度之比，向心加速度之比，请用已知量表示地球、月球的周期和轨道半径。
《万有引力与航天》教学建议 清华附中 孟卫东2011.3.9
天体质量 的计算 发现未 知天体 宇宙航行 、、、
天体运动 复杂 简单
开普勒 三定律 牛顿运 动定律
万有引力常量的测定 卡文迪许扭秤
教科书的线索
神奇的行星运动（行星的逆行），第谷的观测数据
↓
开普勒行星运动定律
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太阳对行星的引力
↓
行星对太阳的引力（作用力与反作用力）
↓
太阳与行星之间的引力
一.天体究竟做怎样的运动——“地心说”和“日心 说” 1.地心说：托勒密(90-168)Claudius Peolemy
—— 在古代，以希腊亚里士多德为代表，
认为地球是宇宙的中心。其它天体则以
地球为中心，在不停地运动。这种观点， 就是“地心说”。公元二世纪，天文学 家托勒密，把当时天文学知识总结成宇 宙的地心体系，发展完善了“地心说”， 描绘了一个复杂的天体运动图象。
拓展要求
• ⑥利用万有引力理论理解同步卫星的特点； • ⑦利用万有引力理论理解双星系统的动力学规 律； • ⑧利用课本46页《科学漫步-黑洞》了解黑洞。
由知识结构看本章的地位
人类对行星规 律的认识 “地心说“和”日心说” 轨道定律 面积定律 周期定律
开普勒行星运动定律
推理、发现过程 内容、公式、意义
挑战性 选择性 基础性 因材施教
• • • • •
一、课程标准内容； 二、考试说明要求； 三、课时分配建议； 四、教学设计和教学建议； 五、教材分析与教学建议。
一、课程标准内容
1.通过有关事实了解万有引力定律的发现过程.知道万有引力定律. 认识发现万有引力定律的重要意义,体会科学定律对人类探索未 知世界的作用 2.会计算人造卫星的环绕速度.知道第二宇宙速度和第三宇宙速度 3.初步了解经典时空观和相对论时空观,知道相对论对人类认识世界 的影响 4.初步了解微观世界中的量子化现象,知道宏观物体和微观粒子的能 量变化特点,体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识 5.通过实例,了解经典力学的发展历程和伟大成就,体会经典力学创 立的价值与意义,认识经典力学的使用范围和局限性 6.体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用.举例说明物理学的 进展对于自然科学的促进作用.
高中物理_万有引力与航天教学设计学情分析教材分析课后反思
（三）学情分析经过高二的学习之后，学生对万有引力定律及其应用有了一定的认识，但由于时间较长，学生不仅在知识上有所遗忘，更重要的是规律的生疏和方法经验的缺失、遗忘，致使学生对这部分知识又成陌路。
所以在一轮复习时，回顾知识，用一些做过的问题作为引子，唤醒学生记忆，并在此基础上有针对性地加强经验、方法、模型的小结（针对考试），可更有效地提升做题的效率。
（四）教学目标1、知识与技能（1）复习回顾《万有引力》。
（2）小结回顾归纳万有引力定律在实际中的应用及典型模型，指出各类问题解决的方法思路。
提高学生做题的技巧和能力。
（3）通过适量练习，小结方法经验，指出需要注意的事项。
提高解题技巧和估算能力。
2、过程与方法（1）能够应用万有引力定律解决简单的引力计算问题。
（2）掌握计算天体质量与密度方法。
（3）掌握天体运动规律与宇宙速度的概念。
3、情感、态度与价值观（1）航空与航天，是多少优秀中华儿女的梦想，通过学习掌握万有引力定律及其应用，促使学生热爱航空航天事业，激发学生的深厚兴趣，为我国航空航天事业贡献力量。
（2）通过本单元教学，可以培养学生热爱生活的态度和实事求是的精神，培养学生唯物史观和探索宇宙兴趣和爱好。
（五）教学重难点教学重点：万有引力在天体运动中的应用教学难点：万有引力与重力的关系应用（六）教学方法1、小结归纳、难点透析；2、例题归类、方法点拨；3、联系实际、激发兴趣。
（七）教学手段1、多媒体呈现主要内容和主要过程；2、板书内容要点和演练过程。
（八）教学过程一复习回顾基本知识【知识储备】1、开普勒行星运动第一定律：____________________________________.第二定律：_________________________________________________.第三定律：___________________________________________________.2 、有两个质量均匀分布的小球，质量分别为M和m，半径为r，两球间距离也为r，则两球之间的万有引力为________。
《万有引力与航天》教学策略
《万有引力与航天》教学策略打开文本图片集摘要：高中物理对学生的能力要求进一步提高。
本文分析了学生学习存在的困难，并从概念规律学习，物理公式的识记以及建立物理模型三个方面，对学生的学习进行引导，使学生打下坚实的基础知识，形成清晰的知识网络，为高考成功打下坚实的基础。
关键词：概念规律;物理公式;物理模型;教学策略高中物理与中学物理比较，知识量增大，理论性增强，综合性增强，能力要求进一步提高。
学习高中物理，既要求学生有一定的逻辑思维能力，定量运算能力，同时也要有探究的能力，因此初高中物理学习本身存在一个较大的台阶。
一、学习高中物理，主要存在以下几个困难：1、概念抽象，知识构成太“虚”“万有引力与航天”历来被学生视为最难理解的章节之一，即使到了高三复习，仍有不少学生处于似是而非的混沌状态，做题无从下手。
万有引力是自然界普遍存在的规律，但又不像彈力，摩擦力那样具体，贴合学生实际生活。
往往要从一个星球跳跃到另一个星球上，很大程度上依赖于“假想”和“纸上谈兵”，无法通过实验观测，需要学生有较强的抽象和逻辑思维能力，这对高一学生的认知能力提出了一个不小的挑战。
2、公式太多，符号太“乱”高中物理更注重的是对其中一物理量的定量计算，而不是定性分析，因而在解决实际问题的过程中，选择恰当的公式就显得尤为重要。
对于同一个物理量，有多个计算公式，在不同的物理情景中，就要选取不同的公式进行计算，如果公式选错了，可能会导致无法计算出所求的物理量。
3、空间想象能力，建立物理模型能力太欠缺高中物理有很多常见的物理模型，如细线模型和轻杆模型，斜面模型，传送带模型，子弹打木块模型，“人船模型”，类平抛问题等等。
高考题目题意复杂，材料新颖，要求学生在看似复杂的题目中提炼有用信息，建立正确的物理模型，选择恰当的解题思路和方法。
甚至还需要一定的空间想象能力和地理知识。
这两种能力缺一，都会感到学习困难。
二、教学策略（一）、对万有引力定律的发现过程进行了多样化处理。
高一必修2第六章万有引力与航天
高一必修2 第六章万有引力与航天第一单元课标要求与教材分析：《普通高中物理课程标准》对本单元的学习要求是：通过有关事实了解万有引力定律的发现过程，知道万有引力定律。
认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。
本单元是高中物理必修2第六章《万有引力与航天》的前三节。
第一节《行星的运动》从运动学角度来描述行星的运动,第二节《太阳与行星间的引力》和第三节《万有引力定律》从动力学角度探究行星的运动规律。
本单元不但是牛顿运动定律和曲线运动知识的应用和加深，同时也为学生进一步学习万有引力定律的应用，了解经典力学对航天技术的发展的重大贡献，了解经典的时空观和相对论的时空观打下了基础。
学情分析：学生在此之前已经学习了力、运动、牛顿三定律、圆周运动等知识，在本章第一节又学习了开普勒三定律，积累并具备了理论分析和简单推理的知识基础。
高一年级的学生具有一定的观察力、抽象概括力、逻辑思维能力、想象力，经过一个学期的学习，学生的能力正从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论、从初中的形象思维到高中的抽象思维、从初中简单的逻辑思维到高中复杂的分析推理的转变过程中，有很强的认知能力，但创造力、数学推理能力较弱，还没有利用已有知识创造出新概念、新理论的能力和勇气。
我国“神州七号”载人宇宙飞船和“嫦娥一号”绕月卫星的成功发射，极大的激发了学生学习有关宇宙、天体运动、航天、卫星等知识的兴趣，而他们已有的相关知识仅局限于认知阶段，对其规律知之甚少，甚至存在错误的概念，所以对学习本课内容有着强烈的愿望和高涨的积极性。
教学目标知识与技能了解人类对行星运动规律的认识过程；知道开普勒行星运动规律和它的科学价值；通过有关事实了解万有引力定律的发现过程；知道万有引力定律。
认识发现万有引力定律的重要意义。
过程与方法领会牛顿得出太阳与行星间引力关系式的科学探究过程，从中体会科学探究中的交流和独创的作用与意义；了解物理学研究问题的一般方法，体会物理模型、数学工具、逻辑推理在物理学发展过程中的重要作用。
万有引力与航天教案
万有引力与航天教案一、引言1. 教学目标：a. 让学生了解万有引力的概念及其在航天领域的应用。
b. 培养学生对航天事业的兴趣和热爱。
2. 教学内容：a. 万有引力的定义及其公式。
b. 航天器的基本原理和分类。
二、万有引力1. 教学目标：a. 让学生掌握万有引力的计算方法。
b. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
2. 教学内容：a. 万有引力公式：F=G(m1m2)/r^2。
b. 实例分析：计算地球表面物体受到的万有引力。
三、航天器原理1. 教学目标：a. 让学生了解航天器的工作原理。
b. 培养学生对航天技术发展的关注。
2. 教学内容：a. 航天器的基本组成部分：发动机、推进器、控制系统等。
b. 航天器的分类：卫星、飞船、火箭等。
四、航天器发射与返回1. 教学目标：a. 让学生掌握航天器发射和返回的基本原理。
b. 培养学生运用物理知识分析问题的能力。
2. 教学内容：a. 航天器发射过程：起飞、爬升、轨道转移等。
b. 航天器返回过程：再入大气层、降落等。
五、我国航天事业的发展1. 教学目标：a. 让学生了解我国航天事业的发展历程。
b. 培养学生的民族自豪感。
2. 教学内容：a. 我国航天事业的重要里程碑：东方红一号、嫦娥一号等。
b. 我国航天器的国际合作与交流。
六、万有引力的天体运动应用1. 教学目标：a. 让学生理解万有引力在天体运动中的作用。
b. 培养学生运用物理知识分析天体运动的能力。
2. 教学内容：a. 行星运动的三大定律。
b. 地球卫星的轨道计算。
七、航天器的轨道设计与控制1. 教学目标：a. 让学生掌握航天器轨道设计的基本原理。
b. 培养学生运用数学和物理知识解决轨道控制问题的能力。
2. 教学内容：a. 轨道力学基础。
b. 航天器轨道控制方法。
八、航天器的生命保障系统1. 教学目标：a. 让学生了解航天器生命保障系统的重要性。
b. 培养学生对航天器生命保障系统技术的兴趣。
2. 教学内容：a. 生命保障系统的基本功能。
高中物理_万有引力与航天教学设计学情分析教材分析课后反思
万有引力与航天（复习课）复习目标知识与技能1、了解万有引力定律在天文学上的应用2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度（两种方法）3、会用万有引力定律结合圆周运动知识分析双星或多星系统相关问题4、能应用万有引力定律及其它知识认识并分析卫星各类问题5、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法过程与方法通过求解太阳、地球的质量及各类卫星相关问题，培养学生理论联系实际的运用能力情感态度与价值观通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点教学重点1、强化四种本部分必须掌握的运动模型2、应用四种模型分析解决各类问题教学难点1、自转模型及应用2、卫星变轨问题课时安排1课时教学方法讲授法讨论法教学过程一、引入教师活动：1、本部分内容高考分析（考点分布、考点考试频率）2、针对高频考点提炼模型（公转、自转、双星与椭圆轨道模型）（同时强化重点知识体系）二、讲解情景一：四颗地球卫星a、b、c、d的排列位置如图所示,其中a是静止在地球赤道上还未发射的卫星,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是月球,已知地球半径R，同步卫星轨道半径r,地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为V1，万有引力常量为G,地球自转周期为T.问题1：卫星绕地球做圆周运动，圆心在哪一位置，请用G、M、轨道半径r，表示卫星的线速度v,角速度ω,周期T，向心加速度a n。
问题2：设近地卫星轨道半径为R，试求a与b的线速度之比，向心加速度之比。
（用R、r表示）问题3：请用题干中的已知量表示a、b、c的重力加速度与向心加速度。
（用G、M、R、r、g表示）问题4：在上述情景中，可用哪些量来表示地球质量和密度？（用G、T、R、r、V表示）问题5：若某一时刻，b、c相距最近，从此时开始计时，b、c相距最近和最远需经多长时间？(若T b和T 已知)问题6：地月系统可看作双星系统，设地球和月球质量分别为M、m，地月距离为L,试求地球、月球的轨道半径之比，线速度之比，向心加速度之比，请用已知量表示地球、月球的周期和轨道半径。
高中物理_第六章 万有引力与航天教学设计学情分析教材分析课后反思
楞次定律（教学设计）设计实验制定方案——用试触方法电流从电流计的正接线柱流入，指针向正接线柱方向偏转，电流从电流计的负接线柱流入，指针向负接线柱方向偏转。
（2）弄清电流方向与线圈绕向之间的关系。
指导学生根据实际线圈绕向（学生线圈绕向有两种），画出实验装置草图，以正确判断电流方向。
〖进行实验，收集证据〗条形磁铁运动情况N极插入N极抽出S极插入S极抽出原磁场（B 原）方向（“向上”或“向下”）原磁通变化（Δφ原）利用“中介”的思维方法互动——“阻碍”的含义：谁在阻碍？——“感应电流的磁场”阻碍什么？——“引起感应电流的原磁通量的变化”如何阻碍？——“增反减同”，“反抗”和“补偿”。
能否阻止？——不能。
阻碍只是使原磁通量的变化减慢。
〖应用规律，体验成功〗【板书】三、楞次定律的应用投影：例题 1：法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图所示。
软铁上绕有 M、N 两个线圈，当 M 线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈 N 中的感应电流沿什么方向？［解析］——首先明确，我们用楞次定律研究的对象是线圈 N 及电流表组成的闭合电路。
——开关断开前，线圈 M 中的电流在线圈 N 中产生的磁场方向向哪？（向下）——开关断开瞬间，线圈 N 中磁通量如何变化?（减少）——线圈 N 中感应电流的磁场方向如何？（向下——根据楞次定律，阻碍磁通量减少）。
——线圈 N 中感应电流的方向如何？（根据右手螺旋定则，线圈 N 中电流由下向上，整个回路是顺时针电流。
）投影：利用楞次定律判定感应电流方向的思路可以概括为以下框图。
交流深化理解应用〖灵活应用，拓展延伸〗【板书】四、楞次定律与右手定则当闭合电路的一部分做切割磁感线的运动时，如何应用楞次定律判定感应电流的方向呢？投影：如图所示，光滑金属导轨的一部分处在匀强磁场中，当导体棒 AB 向右匀速运动切割磁感线时，判断 AB 中感应电流的方向。
（1）我们研究的对象是哪个电路？（ABEF）（2）穿过这个闭合电路的磁通量是增大还是减小？（增大）（3）感应电流的磁场沿什么方向？（垂直纸面向外）（4）导体棒 AB 中的感应电流沿什么方向？（由 A 指向 B）磁场、导体的运动和导体中的电流都是有方向的，它们方向之间的关系能否用一种简便的方法描述呢？投影：右手定则的内容：伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
高一物理《万有引力与航天》(教案)
万有引力与航天万有引力定律【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：6.26.3从上述物理学史进程中，可以看出《万有引力定律》这节内容是对上两节课教学内容的进一步推演,同时也是下节课教学内容的基础，是本章的教学重点之一，在高中物理中占有比较重要地位。
【教学目标】一、知识与技能1.了解“月—地”检验的理论推导过程，知道重物下落和天体运动的统一性。
2.理解万有引力定律的含义以及适用范围并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。
二、过程与方法在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与理论论证的物理方法。
三、情感态度与价值观通过万有引力定律发现过程的学习，让学生体会物理规律对人类认识世界的作用。
【教学重点】万有引力定律的推导过程，既是本节课的重点，又是学生理解的难点，所以要根据学生反映，调节讲解速度及方法。
【教学难点】由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性认识，又无法进行演示实验，故应加强举例。
【高考分析】本章内容在高考中属于必考内容，出题形式为一个4分的选择题，虽然分值较小，但是考查内容为本章的所有重要知识点，本节课内容是为后面打下基础，为必考内容。
教学中应加以强调重要性。
【教学方法】科学探究法、启发诱导法、归纳总结法。
【教具】多媒体教学【教学过程】（一）引入新课在上一节我们经历了太阳与行星间引力的探究过程，学习了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等思想方法。
我们推导出了太阳与行星间的引力规律，即2rMm G F =。
知道了行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳。