5.3 《万有引力定律与天文学的新发现》教学设计(沪科版必修2)

第一篇：5.3 《万有引力定律与天文学的新发现》教学设计(沪科版必修2)

5.3 《万有引力定律与天文学的新发现》

教学设计

教学目的：

知识与技能：理解应用万有引力定律分析研究天体运动的方法。过程与方法：通过阅读课文，练习归纳总结其内容，并与同学交流。情感态度与价值观：认识万有引力定律的重大意义。重点：

天体质量的测量。难点：

重力与万有引力的关系与区别。教学过程：

一、回顾：万有引力定律的发现过程。

请学生关注P84：“困难之三”，牛顿解决这个困难的方法，引入新课。

二、进行新课

1、万有引力理论的预言——对海王星和哈雷彗星的预测

引入本部分后，学生阅读P90－P91课文，和同桌交流课文说了什么内容，自己读后有什么感想？

2、称量天体质量

学生自学P92的案例，再研究P93“讨论题”，不理解的同学请教他人。

3、重力与万有引力 教师简单讲析。

三、作业与练习：P94“家庭作业与活动”

1、课堂练习：

4、5题

2、书面作业：1－2题（说明理由）课后反思：作业3题中出现的问题

1、正常解答：

R2gMm测出星球表面的g，再依G2mg求得M。

RGMm42R42R3或测出航天器绕得周期T，再依G2m2求得M。2RTGT2、学生出现的错误

（1）部分学生求出g后直接按课本P92案例中的式子写M的计算式，未列方程“GMmmg”；个别学生说“用测力计测F引”。R242R（2）部分学生将g视为a向，有的在求出g后用g2求T，进而用

T42RF引m2求M（误将m视为M）。

T3、补充讲解：地面的g与卫星a向的关系。

自由落体运动的g与贴地运动卫星的a向是相等的，但不是完全相同的，g方向不变，是恒量，a向方向时刻指向圆心，是变量。

第二篇：4.2《研究机械能守恒定律》教学设计(沪科版必修2)

4.2《研究机械能守恒定律》教学设计

教学目的：

知识与技能：知道什么是机械能，知道什么叫机械能守恒，知道机械能守恒的条件。

过程与方法：能从理论上分析自由落体的机械能守恒；会通过实验探究的方法验证自由落体的机械能守恒。

情感态度与价值观：认识理论分析和实验探究在物理研究中的作用；能用守恒定律分析相关的实际现象。

重点：

机械能守恒的分析及验证。

教具：

共28组，每组仪器：电火花计时器1台，重锤1只，纸带4条。

教学过程：

第一课时：机械能守恒定律的推导及应用

一、简述机械能守恒定律的重要性，引入新课。

二、进行新课

1、机械能（学生自行阅读）。

2、研究自由落体的机械能

提出问题：课本中P63图4－10中，若以最低处高度为0，则重锤从最高处自由下落，在上、中、下三个位置的机械能怎么计算？

学生可自行推导、阅读课文、互相讨论，得出结论：

E3E2E1 即：重锤下落过程机械能守恒。

3、机械能守恒定律

学生分析P62图4－9a、b中的果实和过山车的势能和动能的变化（凭直觉和经验）：物体上升，势能增大，动能减少。反之亦然。

再分析c中的闪光照片，直观看出高处慢、低处快

学生阅读P63结论：只有重力做功时，无论是直线不是曲线运动，机械能均守恒。

教师简介弹力做功问题。

学生阅读课本黑体字，体会其涵义。

4、应用机械能守恒定律分析问题

P65的三个案例有定性的，也有定量的，让学生讨论解决。对案例3，只要求大致了解。

三、作业任务

依P61“实验方案一、二”，设计自己的方案，完成《实验操作与评价》中“实验12：验证机械能守恒定律”（P37）的预习任务。

第2课时

实验探究

一、实验操作

1、食品可直接用手按在实验桌边，不用铁架台固定。

2、选择1、2两点距离约等于2mm的纸带。

二、数据处理

方法1：在纸带上选某个计时点处h=0,求得其余几点的机械能Enmghn12mvn2，比较各En是否相等。

方法2：任选两个计时点，求得两处ΔEk和ΔEp，比较二者大小是否相等。

实验表格自行设计，要求同桌两个同学分别采用上述一种方法分析，最后参阅对方的数据，体会机械能守恒的两种表述。

第3课时

自习辅导

一、实验数据的处理

二、P66作业指导

1、学生讨论：1、2、3题。

2、书面作业：

4、6题。

注意探测器不是竖直上抛，所以v0在最高点时具有水平速度。

第三篇：3.3万有引力定律的应用教案2(教科版必修2)

第3节

万有引力定律的应用

一、知识目标

1．会利用万有引力定律计算天体的质量。2．理解并能够计算卫星的环绕速度。

3．知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义。

二、情感、态度与价值观：

1．了解万有引力定律在探索宇宙奥秘中的重要作用，感受科学定律的巨大魅力。2．体会科学探索中，理论和实践的关系。3．体验自然科学中的人文精神。

三、能力目标

培养学生对万有引力定律的理解和利用有限的已知条件进行近似计算的能力。

四、教学重点：

1．利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法 2．发现海王星和冥王星的科学案例 3．计算环绕速度的方法和意义

4．第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义

五、教学难点：

天体质量计算 教学方法：

自主讨论思考、推导、引导分析 课时安排：1课时

教学步骤：

一、导入新课

牛顿通过对前人研究结果的总结和假设、推理、类比、归纳，提出了万有引力定律

FGm1m2 2r在一百多年后，由英国科学家卡文迪许精确测定了万有引力常数G，从那时候起，万有引力才表现出巨大的威力。尤其在天体物理学计算、天文观测、卫星发射和回收等天文活动中，万有引力定律可称为最有力的工具。

二、新课教学

投影月球绕地转动的动画演示，提出问题：若月球绕地球做匀速圆周运动，其周期为T，已知月球到地心距离为r，如何通过这些条件，应用万有引力定律计算地球质量？（要求学生以讨论小组为单位就此问题展开6分钟讨论，讨论出结果后，提供计算基本思路、计算过程和结果、并总结万有引力定律计算天体质量的方法，教师在教室巡回，找出两个结果比较完整，讨论思路清晰但计算过程略有不同的组，要求其对所讨论的问题进行回答。）

显示：匀速圆周运动，周期T、月球到地心距离r，求：地球质量M 教师总结两组的讨论过程和结果，比较后，对所讨论的问题得出一个更加完善的答案。板书演示，重现这一完整过程，并对问题的答案做出总结。要求各小组将这个结果和自己小组的结果进行两分钟比较讨论。（总用时约6分钟）

提出问题：利用这种方法，是否可以计算不带卫星的天体的质量？为什么？ 学生回答，教师总结。

讲解例题（课本练习1）：已知地球绕太阳做匀速圆周运动的周期为365天，地球到太阳的距离为1.5×10m，取G＝6.67×101

1－11

N·m/km，求太阳的质量。

2提问学生，将学生的思路地月系扩展到太阳系。提问学生太阳系目前观测到有多少颗行星？他们分别是哪些呢？

学生回答后，投影出太阳系九大行星运行图，并展示部分行星的照片。

提出：引入美国天文学家发现的可能的太阳系的第十颗行星，及海王星和冥王星发现的故事，要求学生就这些案例，联系认识宇宙范围越大，所需探索时间越长这个事实，经过三分钟讨论，谈谈自身获得什么启示。并鼓励学生查阅相关资料，了解更多的关于行星的知识，激发学生对这一问题的兴趣，鼓励学生利用已有条件，探索宇宙的奥秘。

将课堂引回地月系，从地月系的环绕关系，引入地球卫星。提问有关卫星的一些问题。例如：卫星发射速度、卫星轨道形状、卫星运行速度等等。

讲述卫星的理论模型在牛顿年代已经出现，并演示这一模型。让学生接受环绕速度的概念。通过万有引力定律和向心力公式联系，解出地球附近的环绕速度的值，板书这一题设和计算推理过程。

提出问题：如果发射速度大于环绕速度会有什么结果？提醒学生结合卫星的椭圆形轨道，作出讨论猜想，学生讨论出结果之后，提供不同情况下的卫星运行演示。

引入大于环绕速度的两个特殊发射速度：第二宇宙速度、第三宇宙速度。再用演示和计算结合的方法引导学生得到环绕速度是卫星运行的最大速度，也是最小发射速度这一结论。

教师总结指出这里学生常常出现的错误，并加以强调。

提供地球上不同纬度地区单位质量物体所受重力的值（相当于提供重力加速度），和地球表面单位质量物体所受地球的万有引力的值，要求学生作出比较，讨论，学生可以得到两者近似相等的结论：地面附近mg=GMm/R,即gR=GM这一结论。

例题（课本练习3）如果近似地认为地球对地面物体地引力等于其重力mg，你能否据此推出环绕速度？提问后，再讲解。

2三、小结：本节课的重点问题：

1．利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法 2．了解发现海王星和冥王星的科学案例 3．计算环绕速度的方法和意义

4．知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义 课后作业：本节课后练习1、3两道题。

教学总结

本节课主要通过万有引力定律在三个方面的重要应用，让学生看到理论和实际之间的重要联系，体会理论与实践的关系。一方面培养学生逻辑思维能力和人文精神，另一方面培养学生对天体物理学的兴趣。

第四篇：1.1 《飞机的投弹与平抛运动》 教案3 (沪科版必修2)

1.1 《飞机的投弹与平抛运动》

一、教学目标

1、知道平抛运动的特点是初速度方向为水平，只在竖直方向受重力作用，运动轨迹是抛物线。

2、理解平抛运动是匀变速运动，其加速度为g

3、理解平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体 运动的合运动，并且这两个运动互不影响。

4、会用平抛运动的规律解答有关问题。

二、重点难点

重点：平抛运动的特点和规律。

难点：对平抛运动的两个分运动的理解。

三、教学方法：

实验观察、推理归纳

四、教学用具：

平抛运动演示仪、多媒体及课件

五、教学过程

（一）导入新课：

用枪水平地射出一颗子弹，子弹将做什么运动，这种运动具有什么特点，本节课我们就来学习这个问题。

（二）平抛物体的运动

1、平抛运动 ：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，叫做平抛运动。

举例：用力打一下桌上的小球，使它以一定的水平初速度离开桌面，小球所做的运动就是平抛运动，并且我们看见它做的是曲线运动。

分析：平抛运动为什么是曲线运动？（因为物体受到与速度方向成角度的重力作用）

2、平抛运动的分解

做平抛运动的物体，在水平方向上由于不受力，将做匀速直线运动；在竖直方向上物体的初速度为0，且只受到重力作用，物体做自由落体运动。加速度等于g（1）、实验验证：

【演示实验】用小锤打击弹性金属片时，A球向水平方向飞出，做平抛运动，而同时B球被松开，做自由落体运动。

现象： 越用力打击金属片，A球的水平速度也越大；无论A球的初速度多大，它总是与B球同时落地。

（2）、用课件模拟课本图1-3的实验。

结果分析：平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，水平方向的速度大小 并不影响平抛物体在竖直方向上的运动。而水平分运动是匀速的，且不受竖直方向的运动的影响。

（3）、利用频闪照相更精细地研究平抛运动，其照片如课本图5—17所示

可以看出，两球在竖直方向上，经过相等的时间，落到相同的高度，即在竖直方向上都是自由落体运动；在水平方向上可以看出，通过相等的时间前进的距离相同，既水平分运动是匀速的。由此说明平抛运动的两个分运动是同时、独立进行的，竖直方向的运动与水平方向的运动互不影响。

（三）、平抛运动的规律

1．平抛运动的物体在任一时刻t的位置坐标

a：以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v0的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则物体在任意时刻t的位置坐标为

xv0t12 ygt2

b：运用该公式我们可以求得物体在任意时刻的坐标并找到物体所在的位置，然后用平滑曲线把这些点连起来，就得到平抛运动的轨迹，这个轨迹是一条抛物线。2．平抛运动的速度

a：水平分速度vxb：竖直分速度vyv0

gt

vxvyvyvx c：t秒末的合速度vt d：vt的方向tan



（四）例题分析

1、例题 一架老式飞机在高出地面0.81km的高度，以2.5×10km/h的速度水平飞行，为了使飞机上投下的炸弹落在指定的目标上，应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹？不计空气阻力。

2、用多媒体模拟题目所述的物理情景

3、【学生看书】——思考：

（1）从水平飞行的飞机上投下的炸弹，做什么运动？为什么？

（2）炸弹的运动可分解为怎样的分运动？

（3）炸弹落地前在水平方向通过的距离与飞机投弹时离目标的水平距离之间有什么关系？

4：解答—— 让学生书写解题过程，并与课本比较。

由y12gt求出炸弹的飞行时间 22y gt

在这段时间内，炸弹通过的水平距离为

2y g代入已知数值得 x0.89 km xv0tv0 即飞机应在离轰炸目标水平距离是0.89 km的地方投弹。

（五）、课堂练习

1、讨论：练习三（1）（2）（3）

2、从高空水平方向飞行的飞机上，每隔1分钟投一包货物，则空中下落的许多包货物和飞机的连线是

A．倾斜直线 B．竖直直线 C．平滑曲线 D．抛物线

【B】

o *

3、平抛一物体，当抛出1秒后它的速度与水平方向成45角，落地时速度方向与水平o2 方向成60角。（g取10 m/s）

（1）求物体的初速度；

（2）物体下落的高度。(答案：v0=10m/s h=15m)

（五）、课堂小结

本节课我们学习了

1、什么是平抛运动

2、平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动

vxv0xvt0(2)

3、平抛运动的规律(1) vygt12yat222vvvxy

六、课外作业：

第五篇：2017-2018学年沪科版必修二 万有引力定律是怎样发现的 第1课时 教案

5.2 万有引力定律是怎样发现的

本节课的主要内容是万有引力定律的发现过程、万有引力定律的内容及引力常量的测定.主要渗透历代物理、天文学家们研究问题的方法和敢于大胆猜测并坚持真理的科学思想.本节主要注重方法和情感教育.本节涉及的课程资源有：

万有引力定律的发现过程，介绍了科学家们为牛顿最后提出万有引力定律所作的贡献.①内容：任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟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.②万有引力定律揭示了万有引力存在的普遍性——存在于“任何”两个物体，并且物体是相互吸引的.③应用范围：r是指两质点m1、m2之间的距离；若m1为均匀球体，m2为质点，则r是指质点m2到均匀球体球心间距离；若m1、m2均是均匀球体，则r是指两均匀球体球心间的距离.开普勒关于行星运动的确切描述不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们多年来对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究.牛顿在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律.④为了验证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守同样的规律，牛顿还做了著名的“月—地”检验.1789年，即在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，英国物理学家卡文迪许（1731~1810）巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量.教学重点 ；

教学难点万有引力定律 教具准备多媒体设备 课时安排1课时

三维目标

一、知识与技能

掌握万有引力定律的内容、公式及适用条件；

二、过程与方法

充分展现万有引力定律发现的科学过程，培养学生的科学思维能力.三、情感态度与价值观

培养学生尊重知识、尊重历史、尊重科学的精神；培养学生不畏艰难险阻永攀科学高峰的精神.教学过程

导入新课

多媒体课件展示：

“嫦娥奔月”到“阿波罗”飞船登月.为什么飞船能够登上月球；为什么飞船能绕地球旋转？ 推进新课

一、发现万有引力的过程 1.关于行星运动原因的猜想

英国的吉尔伯特:行星是依靠太阳发出的磁力维持着绕日运动 开普勒：意识到太阳有一种力支配着行星的运动

法国笛卡儿：认为空间充满着一种看不见的流质，形成许多大小、速度、密度不同的漩涡从而带动着行星转动

法国布里奥：首先提出平方反比假设。认为每个行星受太阳发出的力支配，力的大小跟行星与太阳的距离的平方成反比。

17世纪中叶后：引力思想已逐渐被人们所接受，甚至有了引力与距离的平方成正比的猜想。其中英国物理学家胡克、雷恩、哈雷都对此做出了贡献。2.站在巨人肩上的牛顿

观看介绍牛顿的视频。学生阅读教材

（1）牛顿之前或与牛顿同时代的科学家为什么不能把引力问题彻底解决呢？（2）牛顿是如何解决的？

二、万有引力定律

（1）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，跟它们的距离的二次方成反比.即，FGm1m2 r2其中m1、m2分别表示两个物体的质量，r为它们之间的距离.(2)万有引力定律中的距离r，其含义是两个质点间的距离.两个物体相距很远，则物体一般可以视为质点.但如果是规则形状的均匀物体相距较近，则应把r理解为它们的几何中心的距离.例如物体是两个球体，r就是两个球心间的距离.(3)万有引力是因为物体有质量而产生的引力.从万有引力定律可以看出，物体间的万有引力由相互作用的两个物体的质量决定，所以质量是万有引力产生的原因.从这一产生原因可以看出：万有引力不同于我们初中所学习过的电荷间的引力及磁极间的引力，也不同于我们以后要学习的分子间的引力.万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。在文化发展史上，万有引力定律使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起到了积极的推动作用。

例题1.下列关于万有引力公式的说法中正确的是（）A.公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体 B.当两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 C.两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律 D.公式中万有引力常量G 的值是牛顿规定的 答案：C 例题2.如图所示，r 虽然大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为()

A.Gm1m2m1m2m1m2m1m

2B.GC.GD.G2222rr1(r1+r2)(r+r1+r2)答案：D

三、引力恒量的测定 【教师精讲】

牛顿发现了万有引力定律，但万有引力恒量G这个恒量是多少，连他本人也不知道.按说只要测出两个物体的质量，测出两个物体间的距离，再测出物体间的引力，代入万有引力定律，就可以测出这个恒量.但因为一般物体的质量太小了，它们间的引力无法测出，而天体的质量太大了，又无法测出质量.所以，万有引力定律发现了100多年，万有引力恒量仍没有一个准确的结果，这个公式就仍然不能是一个完善的等式.直到100多年后，英国人卡文迪许利用扭秤，才巧妙地测出了这个恒量.（一）引力常量G的测定

1.卡文迪许扭秤装置（如图，课件展示）

2.实验的原理：两次放大及等效的思想.扭秤装置把微小力转变成力矩来反映（一次放大），扭转角度通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力.T形架在两端质量为m的两个小球受到质量为m′的两大球的引力作用下发生扭转，引力的力矩为FL.同时，金属丝发生扭转而产生一个相反的力矩kθ，当这两个力的力矩相等时，T形架处于平衡状态，此时，金属丝扭转的角度θ可根据小镜从上的反射光在刻度尺上移动

kr2mm的距离求出，由平衡方程：kθ=F·L，FG2，G.rmmLL为两小球的距离，k为扭转系数，可测出，r为小球与大球的距离.3.G的值

卡文迪许利用扭秤多次进行测量，得出引力常量G=6.71×10-11N·m2/kg2，与现在公认的值6.67×10-11 N·m2/kg2非常接近.（二）测定引力常量的重要意义 1.证明了万有引力存在的普遍性.2.万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的天体的质量、密度等.3.扭秤实验巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大，开创了测量弱力的新时代.巩固练习

1.引力恒量G的单位是（）

Nm2mA.N

B.C.D.没有单位

kgkgs22.引力常量数值是_______国物理学家_____________利用______________装置测得的.3.某个行星的质量是地球质量的一半，半径也是地球半径的一半，那么一个物体在此行星表面上的重力是它在地球表面上重力的（）

A.1/4 B.1/2

C.4倍

D.2倍

4.已知地面的重力加速度为g,距地面高为地球半径处的重力加速度是（）A.g/2 B.2g/2

C.g/4

D.2g 5.两个物体之间的万有引力大小为F1，若两物之间的距离减小x，两物体仍可视为质点，此时两个物体之间的万有引力为F2，根据上述条件可以计算（）

A.两物体的质量 B.万有引力常量 C.两物体之间的距离

D.条件不足，无法计算上述中的任一个物理量 参考答案：

1.B 2.英 卡文迪许 扭秤 3.D 4.C 5.C 课堂小结 布置作业 课本课后题 板书设计

活动与探究

自己设计方案并选择器材，测定万有引力恒量的值，说出理论根据并进行实验，写出实验步骤并通过计算汇报测量结果.