第七章万有引力与航天教材分析及教法建议

• 7.科学探究贯穿于整个课程 • 教学中的科学探究是课程理念的体现 • 提出问题、猜想与假设、设计实验、进行 实验、分析与论证、评估、交流与合作
6.改变学生的学习方式 教材的不同写法代表了不同的教学理念 演示实验只写做法，不写将要出现的现象， 更不写结论。目的：鼓励学生 ――细心观察、独立思考、同伴交流、师生 互动 ――改变学习方法
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三.教材变化及意图分析
1.新教材大体继承了原教材的知识线索，在关于 “万有引力与航天”方面的知识要求没有大的变 化。 2.新教材在“行星的运动”与“万有引力定律”之 间增加一节课文“太阳与行星间的引力”，旨在 放缓万有引力定律发现历程的展现，为学生学习 万有引力定律的发现奠定更充分的知识基础 3.“经典力学的局限性”是共同必修模块的最后一节 课，在“万有引力理论的成就”后面，用“经典 力学的局限性”来作为必修教材力学的结尾，是 对学生所学经典力学的一次总结。
本节是属于应用性知识的教学内容； 使万有引力定律在应用中得到进一步检验； 通过教学使学生演绎思维能力得到进一步 训练； 教材的立意是使学生感受用物理理论探索 未知世界的科学魅力，激发探究未知世界 兴趣。
2、教学设计
设计的核心问题是分析万有引力提供向心力。
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实验室称量地球的质量 计算天体的质量 预见并发现未知行星 补充：冥王星为何出局
引用高考试题（特别是各种试卷的难题） 不能很好体现教学要求； “一步到位” 的做法肯定不利于教学， 既增加了学生的负担，又做了无用功； 在命题时能够按照《教学指导意见》命题。
根据牛顿第三定律可以分析出：。 M F
r
2
（M为太阳质量）
太阳与行星间的相互引力有什么规律？
由于以上F和的大小是相等的，所以： F mM 2
r
星体间相互引力规律适用于地球上的物体吗？
牛顿进行了月－地检验：说明天上和地下的物体都遵从以下相同的规律： mM ，这就是万有引力定律。公式中的G为引力常量。 F＝G
4.充分展现万有引力定律发现的科 学过程，重视知识的形成过程， 以提高学生思维能力
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 。 F m （ m为行星质量、r为行星运动半径 ）
r2
那么，行星对太阳的引力有什么规律？
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9.避免进入误区
• 不可能对知识要求做出刚性的解释 • “刚性的解释”： • 是否要求计算、所用公式能否变形、综合应用时解题过程不能超过几 步…… • 例： • 《课程标准》10页要求 “知道万有引力定律”，而在6 页关于行 为动词的说明中，“知道”与“计算”不是同一层次的要求。 • 有人由此得出结论：对于万有引力定律不要求计算（？） • 于是说课标应该修改万有引力定律要求的表述，或者修改行为动词的 解释。 • 另一方面 • 如果“知道”层次排除计算，13页“知道胡克定律”该怎么办？ • 然而 • 如果“知道”层次都要求计算，47页“知道电子云”该怎么办？ • 结论 • 课标给出的“知道”、“理解”等要求是相对的 • 教师要有足够的能力根据知识在物理学中的地位、高中学生的基础和 学习能力等几方面的因素，做出正确处理。 • 几十年来的中国中学物理教育史证明 • 1. 在教学大纲、课程标准中用文字来限制知识与习题难度的企图是做 不到的。 • 2. 纠缠于考试题在“纲内”、“纲外”使我们迷失方向
这节是对上一节教学内容的进一步外推，是 下一节教材学习的基础，是本章的重点知 识； 内容的教学采用猜想、假设与验证相结合, 将演绎推理与归纳相结合;使学生体会到物 理理论必须接受实践与实验的检验。
2、教学设计
万有引力的猜想 万有引力的检验 万有引力定律的得出 万有引力定律的检验
第4节 万有引力理论的成就
2、教学设计
设计的思路按照物理学理论在三个领域的发展过程进行。 （1）从低速到高速的讨论中，介绍爱因斯坦的狭义相 对论知识； （2）在“科学漫步” 栏目里，介绍时间、空间都与运 动状态有关； （3）在宏观与微观的介绍中，使学生知道量子力学能 够正确地描述微观粒子运动规律； （4）在“弱引力到强引力” 栏目中，引导学生了解爱 因斯坦广义相对论； （5）补充：简单介绍“宇宙大爆炸”模型建立，宇宙 微波背景与2006年诺贝尔物理学奖； （6）在“科学足迹” 栏目里，引导学生领悟牛顿的科 学精神、科学思想、科学思维方法。
六.新课程教学设计特点
*重视过程与方法的教学 1。曲线运动速度方向的结论的得出通过举例、实 验、理论分析、概括形成，有利于学生形成科学 的思维方式 2。探究平抛运动的规律是探究性实验。注重体现 抛体运动的普遍规律；不仅仅是平抛运动的解题 方法；注重跟数学学科的横向联系，把数学中的 学习内容及其术语跟物理学融合起来 3。向心加速度的教学设计，采用理论、实验、体 验相结合的教学按排 4.利用物理学史充分展示万有引力定律的建立过程
r2
引力常量G的值等于多少？
卡文迪许在实验室测出了G的值，这使得万有引力的定量计算成为可能，我们能据此 计算出星体质量
5. 陈述方式变化、从知识描述转
化为问题探究，以多种栏目 设置、打开科普视窗。增进 科学与生活、社会的联系
6.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
●开阔学生的视野，激励对未知的探索（黑洞）
●认识科学总是在探索更广泛适用的理论中发展 ●体会名人名言的哲理 开普勒、牛顿、爱因斯坦、霍金， 马克· 吐温、萧伯纳、梁启超
三.第七章课时分配建议(共7课时)
1.行星的运动
2 太阳与行星间的引力 3 万有引力定律 4 万有引力理论的成就
1课时
1课时 1课时 1课时
第五节 宇宙航行
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； 本节是航天部分的重要知识； 三个宇宙速度重点理解第一宇宙速度； 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。
2、教学设计
其知识上的核心问题还是分析万有引力提供 向心力。 （1）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； （2）在“梦想成真” 栏目里，简述人类航天事 业的发展史； （3）在“科学漫步”栏目里，介绍黑洞概念 ； （4）在“STS”栏目里，着重于展示航天事业与人 类生活的关系。 （5）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。
第六节 经典力学的局限性
本节是全章的终结性教材，属于介 绍性质的教材；目的使学生正确认 识物理学理论的发展与适用范围； 引领学生思考科学的价值观;教材的 立意是使学生了解近代物理知识
托勒玫想象地球处在宇宙中心，哥白尼则设想太阳处 在中心，牛顿第一个用一个定律解释所有星体运动，爱
因斯坦则用几何学的时空体系解释星体的运动。
探究地心说与日心说争论的焦点
探究开普勒行星运动定律建立的过程。
探究椭圆轨道特征
探究开普勒行星运动定律的物理意义
3、宇宙模型的历史发展过程：
第二节 太阳与行星间的引力
本节属于科学过程教育的素材 ； 是探究性比较强的教学内容； 教材是从动力学角度来研究的； 知识的逻辑结构是一种演绎推理的结构。
2、探究设计(是本章的重要内容 )
• 问题的提出：是什么原因使行星围绕太阳运动？ • 猜想与假设：太阳对行星的引力 F 应该与行星到 太阳的距离r有关。 • 简化模型：行星轨道按照“圆”来处理。 • 演绎与推理：根据牛顿第二定律和开普勒定律进 行计算 。 • 结论的得出 ：引力大小跟行星到太阳距离的二次 方成反比……
第3节
万有引力定律
第七章万有引力与航天教材分 析及教法建议
三门中学 何赛君
2007.3.14于天台中学
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一.课程标准内容 二.新旧教材章节结构比较 三.教材变化的意图分析 四.第七章课时分配建议(共7课时) 五.教学设计及教法建议
• 六.教学注意事项 • 七.教学要求的把握
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.
5 宇宙航行
6 经典力学的局限性 复习评估
1课时
1课时 1课时
四、教材分析与教法建议 第一节 行星的运动
这一节是起始教材对全章起引领性的作用。 为万有引力定律的学习起铺垫性的作用。 本节结论性的知识较少，但包含着的科学 史料十分丰富。 教材是从运动学的角度描述天体运动的 。
教学设计
• 以问题探究与史料讲解相结合的方式组织课堂 教学 。
• 5.重视学生体验---观念和意识是很难通过集中灌 输来形成的 • 新课程的各种体验性活动有利于实践意识的形成 • 实践活动：按图制作飞镖，抛出后观察飞镖飞行 方向的变化和落地时插入泥土的方向。 • 我国航天事业的巨大成就介绍会激发学生积极的 情感体验,有利于形成科学的世界观和价值观 • 6.经典力学的成就及局限性的介绍使学生意识到 理论的发展是辨证的,人类对自然界的探索是永无 止境的.
七.教学要求的把握
1.不必涉及船速小于水速时渡船位移最小的 问题。 2.不必涉及需要用余弦定理百度文库决的问题。
3.有关平抛运动与斜面结合的问题不作要求。 4.不要求计算斜抛运动的射程与射高问题。
5.不宜过多和过难涉及圆周运动中的运动学 问题，尤其是转动中的追及问题。 6.不宜将推导向心加速度公式作为检测或考 核内容。 7.不要求分析变速圆周运动中有切向加速度 时分析向心力的情形。 8.不要求定量分析和计算在竖直平面圆周运 动中除最高点和最低点以外的各点的受力情 况，切向分力和法向分力只用来定性分析。
二.新、旧教材章节结构对比
新 原
第七章
万有引力与航天
第六章 一、行星的运动
万有引力定律
1
2 3 4 5
行星的运动
太阳与行星间的引力 万有引力定律 万有引力理论的成就 宇宙航行
二、万有引力定律
三、引力常量的测定
四、万有引力定律在天文学上的应用 五、人造卫星 宇宙速度
6 ； 经典力学的局限性
六、行星、恒星、星系和宇宙