万有引力定律是怎样发现的教学设计_中学教育-高考.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 万有引力定律是怎样发现的 授课教师 所在学校 课程名称 高二年级物理 选用教材 必修 2；上海科技教育出 版社，20XX 年第 3 版 授课题目 万有引力定律是怎样发现的 授课章节 第 5 章第 2 节 课型 新授课 课时 第 1 课时（共 2 课时）教学用具 高中物理必修 2 教科书、多媒体教学系统、PPT课件 教学 任务 分析 引导学生了解万有引力定律发现的艰难历程，让学生比较强烈的体会科学思维和方法的重要性是本节课的重要教学任务。因此为了达到预期的教学目标，教师应在教学中充分的引导学生，积极调动学生的主观能动性。以神奇宇宙现象及科学史实为基础，激发学生的兴趣，同时采用

2、科学是清净探究法，主要以问题为中心去充分的引导学生的思维，成功的完成本节课的教学任务。学生 学习 心里 分析 高中生正处于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。从心理学的角度分析他们的一般能力已经具备，具有一定的观察力、记忆力、抽象概括力、想象力。但其创造能力还比较欠缺，对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力很弱,因此教师应尽可能的提供具有创造能力的活动，不断鼓舞学生的信心，让学生能够在兴趣与积极性中学习知识。教 学 目 标 知识与技能:了解万有引力定律的发现过程 通过万有引力规律的推广，建立万有引

3、力定律，写出数学表达式。过程与方法:采用科学史情景探究法，通过合作学习，锻炼自主、探究、合作学习的能力。假设和推理 情感态度与价值观:对人类认识万有引力定律过程做出自己的评价，体验物理学的研究思想和方法 教学重点 牛顿发现万有引力的思路，培养学生的创造能力。教学难点 牛顿以开普勒对行星运动学规律的描述为基础证明万有引力定律的思路 教学方法 科学史情景探究法、讨论法 教学手段 多媒体辅助教学 学习必备 欢迎下载 教 学 过 程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情景回放 播放视频（美丽星空）。导入 师：在上课之前，我先带领大家进入一个神奇的、梦幻般的地方。（视频）1.看着这样美丽的地方，同

4、学们感觉如何?是不是产生了无限的遐想，有一种身临其境想亲自去探索期中奥秘的冲动？2.正是有了这千千万万个不同的行星运动，才构成了这神奇的宇宙，才出现了这种种神奇的现象。那么大家想一想，这么多的行星，他们在偌大的宇宙间运动，是各行其是、杂乱无章嘛？生：（观看视频，用心去感受）。行星虽然多，但他们的运 动 都 是 有 一 定 规 律的，均有自己的运动轨道。创设情境，激发兴趣“兴趣是最好的老师”，学生有了兴趣就有了主动探究的重要基础，所以激发探究的兴趣是教学成功的关键。新课引入 师：对，通过上节课的学习，我们知道不是的。1.上一节课我们跨越了千年时空对宇宙进行了一个三级跳，让我们通过时间的轴线共同回

5、忆一下天体究竟做怎样的运动的研究之路：地 心 说（托 勒 密）与 日 心 说（哥 白尼）行星运动的规律（开普勒）开普勒第一定律(椭圆轨道定律)开普勒第二定律（面积定律）开普勒第三定律（周期定律）2.开普勒的行星运动定律揭示了行星的运动规律，对行星如何绕太阳运动进行了一个确切的描述。所以我们说宇宙虽大，行星虽多，但他们始终是沿着一定的轨道绕太阳做有规律的运动（展示行星运动图片）回 顾 上 一 节 课 所 学 知识，概括总结前人探究自然，追求科学真理的过程。认真思考教师所提出的问题，用一种探究真理的思想继续学习。复习回顾，温故知新 我从上一问题对旧知识进行了一个具体的回顾，对讲解本节课做一铺垫，让

6、学生脑海里有一个系统的知识体系。育出版社年第版授课题目万有引力定律是怎样发现的授课章节第章第节课型新授课课时第课时共课时教学用具高中物理必修教科书多媒体教学系统课件引导学生了解万有引力定律发现的艰难历程让学生比较强烈的体会科学思维和方 的主观能动性以神奇宇宙现象及科学史实为基础激发学生的趣同时采用科学是清净探究法主要以问题为中心去充分的引导学生的思维成功的完成本节课的教学任务高中生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论从初中的 的一般能力已经具备具有一定的观察力记忆力抽象概括力想象力但其创造能力还比较欠缺对于利用已有知识创造出新的概念理论的能力很弱因此教师应尽可能的提供具有创造能力的活

7、动不断鼓舞学生的信心让学生能够在趣与积极性学习必备 欢迎下载 新课引入 3.那么老师又要问了，行星为什么会如此运动？是什么原因促使他们这样运动呢？开 普 勒 虽 然 知 道 行 星 的 椭 圆 轨道，但由于行星速度的大小、方向不断变化，他当时还是无法解决这种变化的曲线运动问题，即当时无法逾越的 困难之一 数学工具的缺乏。今天就让我们来研究这一问题的解决之路，进入新课教学万有引力定律是怎样发现 生：发散思维，积极主动充分表达自己的观点 了解科学家当时遇到的困难，知道科学的发现之路的艰辛 通过疑问的方式调动学生的积极性，让他们带着问题上路，走进新课。讲授新课 1.发散思维，积极讨论 师：1.面对行

8、星运动这张图片，同学们有什么看法或是想法呢？2.同学们说的都很好，那么，大家再想想 这个力是什么性质的力，这个力跟哪些因素有关呢？其实这个问题在当时也引起了不同时代不同科学家的不同猜想，同学们想不想知道他们当时是怎么想的？2.科学猜想 那就让我们继续在时间的轴线上前行，将我们大家的想法与他们做一比较：类比分析猜想：吉尔伯特-行星是依靠太阳发出的磁力维持着绕日运动的。笛卡尔-漩涡带动行星的运动 分析直觉猜想：布里奥-行星受太阳发出的力支配，力的大小跟行星与太阳距离的平方成反比 胡克-行星运动是太阳吸引力的缘故，并且力的大小遇到太阳距离的平方成反比 3.虽然他们当时的猜想各异而且 A：我感觉有一种

9、东西迫使着他们如此运动。B：受到一种束缚吧，其中存在一种力 C:。跟随老师的思维学习前科学家的探究之路，学习 他 们 分 析 问 题 的 思想、方法。有了待要解决的问题，很快激发了学生的思维，学生很快介入到知 识 的 学 习 当中。这一阶段主要是在上一阶段问题的基础上向学生展示各科学家的不同猜想，学生已经知道月球绕地球运动是由于受地球的引力，地球绕太阳运动是由于受太阳的引力，但当时科育出版社年第版授课题目万有引力定律是怎样发现的授课章节第章第节课型新授课课时第课时共课时教学用具高中物理必修教科书多媒体教学系统课件引导学生了解万有引力定律发现的艰难历程让学生比较强烈的体会科学思维和方 的主观能动

10、性以神奇宇宙现象及科学史实为基础激发学生的趣同时采用科学是清净探究法主要以问题为中心去充分的引导学生的思维成功的完成本节课的教学任务高中生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论从初中的 的一般能力已经具备具有一定的观察力记忆力抽象概括力想象力但其创造能力还比较欠缺对于利用已有知识创造出新的概念理论的能力很弱因此教师应尽可能的提供具有创造能力的活动不断鼓舞学生的信心让学生能够在趣与积极性学习必备 欢迎下载 讲授新课 一步步有一定的进展，但最终还是没有 将 此 问 题 解 释 清 楚。那 是 为 什 么呢？主要是当时还存在其他的一些困难.天体是一个庞然大物，如果认为天体间有引力，那么如何计

11、算由天体各部分对行星产生的力的总效果呢？当时存在一定的理论依据的缺乏困难之二 如果天体间是互相吸引的，那么在众多天体共存的太阳系中，如何解决 他 们 之 间 相 互 干 扰 这 一 复 杂 问 题呢？困难之三 那么，给出问题答案的又会是谁呢？3.创设情境，继续设置问题 师：同学们，首先我让大家欣赏这样两幅图片（讲述苹果落的传奇故事），看看你们有什么想法：如 果 你 是 牛 顿，你 会 想 到 什 么呢？同学们说的都非常好，我把大家的想法总结了一下，那接下来让我们对这些问题共同做一探讨：1.苹果为什么会落地呢？老师为大家准备了两样东西，大家以四人小组玩一玩，看看能发现什么。大家一起再来看一看，这

12、就是引力能把东西拉过来的一种力。想一想苹果落到地面上是不是和回形针吸到磁铁身上差不多啊，这就说明是由于地球本身的一种力（演示地心引力课件）2.那 如 果 苹 果 树 长 到 月 球 那 么高，苹果还会落到地球上吗？3.苹果既然由于地球的吸引而落到地面上，那月球为什么就不会落到地面上呢？欣赏月球绕地球运动的及苹果落地的图片，从中发散思维去思考，自己可能会想到什么呢？生：四人小组玩回形针与磁铁的游戏，发现磁铁总是吸引回形针 生：总结出苹果落地是由于地球吸引的缘故并得出问题答案：如果月球不受力：（它将做直线运动）如果月球受重力：（则会没有切向加速度）月 亮 绕 地 球 作 圆 周 运动：(由于受地球

13、引力的原因)学家是怎样探究的 学 生 还 不 知道，本环节恰能解 决 学 生 的 疑惑，了解前人的探究之路，从中学习科学家分析问 题 的 思 想 方法。通过欣赏图片及生动的故事吸引学生，增加学生的兴趣。将一系列问题提出来，让学生从中 去 思 考，探索，得出自己独特的观点。发展学生独立思考的能 力 和 怀 疑 精神，这样更有利于培养他们探究的能力，也对他们的创造力得到培养。苹果落地 月球绕地球运动 育出版社年第版授课题目万有引力定律是怎样发现的授课章节第章第节课型新授课课时第课时共课时教学用具高中物理必修教科书多媒体教学系统课件引导学生了解万有引力定律发现的艰难历程让学生比较强烈的体会科学思维和

14、方 的主观能动性以神奇宇宙现象及科学史实为基础激发学生的趣同时采用科学是清净探究法主要以问题为中心去充分的引导学生的思维成功的完成本节课的教学任务高中生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论从初中的 的一般能力已经具备具有一定的观察力记忆力抽象概括力想象力但其创造能力还比较欠缺对于利用已有知识创造出新的概念理论的能力很弱因此教师应尽可能的提供具有创造能力的活动不断鼓舞学生的信心让学生能够在趣与积极性学习必备 欢迎下载 讲授新课 4.月 球 为 什 么 绕 地 球 做 圆 周 运动？同学们真的非常聪明，简直各个都是牛顿了，你们将牛顿当时的发现全说出来了。现在我们知道月球绕地球运动是由于地

15、球引力为它提供了向心力，再去回想刚开始提出的问题 是什么原因促使行星绕太阳运动？这个答案准不准确呢？牛顿当年是用什么方法得出万有引力的呢？4.猜想验证，展示过程 牛顿的思考：地球对月球的力，地球对地面上物体的力，太阳队行星的力，是不是同一性质的力？牛顿的猜想与论证：猜想 1：行星围绕太阳的运动可能是由太阳的引力作用造成的，太阳对行星的引力 F 应该与行星到太阳的距离 r 有关。论证：应用开普勒运动定律和牛顿运动定律进行推理论证 这时用他创立的微积分对上述猜想进行论证并建立简化模型，把行星轨道视作圆来处理，最终得出太阳与行星间的引力公式）。验证了猜想的准确性，在此，解决了困难之一“数学工具的缺乏

16、”猜想 2：“天上”的力和“人间”的力可能出于同一本源。设想和地球的最高山顶差不多高处有一个小月球，那么维持这个月球在轨道上运动的向心力和月球在山顶上受到的重力有什么关系？假如小月球在轨道上停止运动，小月球会落向地面吗？若落向地面，小月球下落的快慢与地球上物体下落的快慢是否一样？这也是牛顿当年的设想，就此，他进而猜想地球对地面物体的引力与地球对月球的引力是同一性质的力。假 定 上 述 猜 想 成 立，那 是 不 是 遵 从“平方反比律”呢？验证：月地检验（验证了猜想 生：是由于太阳的吸引力。学习牛顿发现万有引力的过程，从中感受牛顿道路上的艰难 跟随老师的思维思考、探索，对问题有一个认识，想想到

17、底是为什么呢？通过学习让学生了解猜想与论证是科学探究的重要方法 通过牛顿发现万有引力定律的全过程，让学生从中了解到物理学的 许 多 重 大 发现，不是简单的实 验 结 果 的 总结，它需要直觉和想象力、大胆的猜想和假设，再引入合理的模型，需要深刻的洞察力，常常是一个充满曲折和艰辛的过程 1 22m mF Gr育出版社年第版授课题目万有引力定律是怎样发现的授课章节第章第节课型新授课课时第课时共课时教学用具高中物理必修教科书多媒体教学系统课件引导学生了解万有引力定律发现的艰难历程让学生比较强烈的体会科学思维和方 的主观能动性以神奇宇宙现象及科学史实为基础激发学生的趣同时采用科学是清净探究法主要以问

18、题为中心去充分的引导学生的思维成功的完成本节课的教学任务高中生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论从初中的 的一般能力已经具备具有一定的观察力记忆力抽象概括力想象力但其创造能力还比较欠缺对于利用已有知识创造出新的概念理论的能力很弱因此教师应尽可能的提供具有创造能力的活动不断鼓舞学生的信心让学生能够在趣与积极性学习必备 欢迎下载 的准确性）就此，解决了困难之二“理论工具的缺乏”猜想 3：推广到宇宙中的一切物体。牛顿在上述猜想的基础上，做出更大胆 的猜想：任意两个物体之间都存在这样的引力，只是由于一般物体的质量比天体质量小的多，我们不易觉察。因此上述结论被推广到宇宙中的一切物体中 前人的

19、两大困难在牛顿手上已经迎刃而解了,那么多体问题牛顿是怎么解决的呢呢？这时牛顿撇开其他天体的运动不计，只考虑太阳对行星的作用，合理的简化使他不受干扰的直达问题的本质。最终让这一困难得以解决。解决了困难之三“多体问题”牛顿汲取了前辈科学家关于引力思想的精华克服了前进道路上无法逾越的数学工具、理论工具的缺乏以及天体间相互干扰三大困难，最终摘取了引力问题的桂冠。从牛顿发现万有引力定律的过程进一步了解牛顿是如何解决前进道路上 无 法 逾 越 的 三 大 困难。课堂巩固 教材 84 页“请讨论”第二个问题 思考课本中的问题，运用所学知识进行讨论、交流。利用已经学过的圆周运动并结合本节所学知识来讨论，通过让

20、学生用多种形式讨论交流，培养学生的表达能力。课堂小结（站在巨人的肩上）牛顿 吉、笛、布、胡“思考猜想论证”万有引力定律 同教师一起回顾本节课所学知识，体会科学方法在教学中的重要性，加深理解知识体系，并做好相应的笔记。教师适时的对所学 知 识 进 行 小结，帮助学生形成系统性的理论认识，掌握科学的研究方法。育出版社年第版授课题目万有引力定律是怎样发现的授课章节第章第节课型新授课课时第课时共课时教学用具高中物理必修教科书多媒体教学系统课件引导学生了解万有引力定律发现的艰难历程让学生比较强烈的体会科学思维和方 的主观能动性以神奇宇宙现象及科学史实为基础激发学生的趣同时采用科学是清净探究法主要以问题为

21、中心去充分的引导学生的思维成功的完成本节课的教学任务高中生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论从初中的 的一般能力已经具备具有一定的观察力记忆力抽象概括力想象力但其创造能力还比较欠缺对于利用已有知识创造出新的概念理论的能力很弱因此教师应尽可能的提供具有创造能力的活动不断鼓舞学生的信心让学生能够在趣与积极性学习必备 欢迎下载 板书设计 见附录 1 作业布置 1.教材 P89“家庭作业与活动”第 1 题 2.对教材 P84“请讨论”栏目中的第一个问题，你将怎样找资料，说明你的看法？3.有兴趣的同学在课后讨论“多学一点”的内容。通过这习题的训练，旨在让学生巩固所学知识并融会贯通，深刻理解万

22、有引力定律的内容。课后反思 附录 1 板书设计 主板书 副板书 一、复习回顾，温故知新 地心说-日心说开普勒三大定律?行星绕太阳运动的规律 二、牛顿发现万有引力定律的过程 1.牛顿的思考：2.牛顿的猜想与论证：猜想 1 论证 解决了困难之一 猜想 2 验证 解决了困难之三（月地检验）猜想 3 大胆猜想 简化模型解决了困难之三 复习回顾 育出版社年第版授课题目万有引力定律是怎样发现的授课章节第章第节课型新授课课时第课时共课时教学用具高中物理必修教科书多媒体教学系统课件引导学生了解万有引力定律发现的艰难历程让学生比较强烈的体会科学思维和方 的主观能动性以神奇宇宙现象及科学史实为基础激发学生的趣同时

23、采用科学是清净探究法主要以问题为中心去充分的引导学生的思维成功的完成本节课的教学任务高中生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论从初中的 的一般能力已经具备具有一定的观察力记忆力抽象概括力想象力但其创造能力还比较欠缺对于利用已有知识创造出新的概念理论的能力很弱因此教师应尽可能的提供具有创造能力的活动不断鼓舞学生的信心让学生能够在趣与积极性学习必备 欢迎下载 育出版社年第版授课题目万有引力定律是怎样发现的授课章节第章第节课型新授课课时第课时共课时教学用具高中物理必修教科书多媒体教学系统课件引导学生了解万有引力定律发现的艰难历程让学生比较强烈的体会科学思维和方 的主观能动性以神奇宇宙现象及科学史实为基础激发学生的趣同时采用科学是清净探究法主要以问题为中心去充分的引导学生的思维成功的完成本节课的教学任务高中生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论从初中的 的一般能力已经具备具有一定的观察力记忆力抽象概括力想象力但其创造能力还比较欠缺对于利用已有知识创造出新的概念理论的能力很弱因此教师应尽可能的提供具有创造能力的活动不断鼓舞学生的信心让学生能够在趣与积极性