2019人教版高中物理必修第二册《第七章 万有引力与宇宙航行》大单元整体教学设计[2020课标]

2025年1月2010:03:18发布者:gggyyy 27 views 举报
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2019 人教版高中物理必修第二册《第七章 万有引力

与宇宙航行》大单元整体教学设计[2020 课标]

一、内容分析与整合

二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解

三、学情分析

四、大主题或大概念设计

五、大单元目标叙写

六、大单元教学重点

七、大单元教学难点

八、大单元整体教学思路

九、学业评价

十、大单元实施思路及教学结构图

十一、大情境、大任务创设

十二、单元学历案

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十三、学科实践与跨学科学习设计

十四、大单元作业设计

十五、“教-学-评”一致性课时设计

十六、大单元教学反思

一、内容分析与整合

(一)教学内容分析

《第七章 万有引力与宇宙航行》是高中物理必修第二册中的重要章节,它

不仅深化了学生对力学概念的理解,还拓展了学生的宇宙观。本章内容涵盖了

行星的运动规律、万有引力定律、万有引力理论的成就、宇宙航行的基础知识

以及相对论时空观与牛顿力学的局限性等多个方面。通过这些内容的学习,学

生不仅能够掌握万有引力定律这一重要物理规律,还能理解其在天文学和航天

技术中的应用,同时培养学生的科学思维能力和探索宇宙奥秘的兴趣。

行星的运动:学生将学习开普勒三定律,了解行星绕太阳运动的轨道特性,

以及行星运动的速度与距离太阳远近的关系。这部分内容有助于学生建立对天

体运动的初步认识,为后续学习万有引力定律打下基础。

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万有引力定律:万有引力定律是本章的核心内容,学生将学习牛顿是如何

从开普勒定律出发,结合自己的运动定律推导出万有引力定律的。学生将掌握

万有引力定律的公式,理解其物理意义,并学会运用定律解决实际问题。

万有引力理论的成就:通过学习万有引力定律的应用,学生将了解如何利

用万有引力定律“称量”地球的质量,以及如何通过观测天体的运动来发现未

知天体。这部分内容将展示万有引力定律的强大威力,增强学生对物理学的兴

趣和信心。

宇宙航行:宇宙航行是人类探索宇宙的重要手段,学生将学习宇宙速度的

概念,了解人造地球卫星、地球同步卫星以及载人航天的基本知识。这部分内

容将拓宽学生的视野,激发他们对宇宙探索的热情。

相对论时空观与牛顿力学的局限性:随着物理学的发展,人们逐渐认识到

牛顿力学的局限性。学生将学习相对论时空观的基本思想,了解高速运动物体

的长度收缩效应和时间延缓效应,以及相对论对牛顿力学的修正。这部分内容

将培养学生的科学思维能力,使他们认识到科学理论是不断发展的。

(二)单元内容分析

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行星的运动

开普勒三定律:开普勒三定律是描述行星绕太阳运动的基本规律。第一定

律指出行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上;第二定律

指出行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等;第三定律指出所有行

星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。这些定律不

仅揭示了行星运动的规律,还为万有引力定律的发现提供了重要线索。

行星运动的物理本质:行星绕太阳运动实际上是受到太阳引力的作用,这

种引力提供了行星 圆周运动所 心力。通过分析行星运动的物理本质,

学生 深对万有引力定律的理解。

万有引力定律

万有引力定律的推导:牛顿从开普勒定律出发,结合自己的运动定律,推

导出了万有引力定律。这个推导过 不仅展示了牛顿的科学思维方 ,还体现

了物理学中理论推导与实 验验证 相结合的科学 精神

万有引力定律的公式与应用:万有引力定律的公式为 F=G m 1 m 2

r

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,其中 F

物体 间的引力, G 为万有引力 量, m1 m2 物体的质量, r

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物体 间的距离。学生将学会运用这个公式解决实际问题,如 计算 天体 间的

引力、称量地球的质量等。

万有引力理论的成就

称量”地球的质量:通过测量地球 面的重力 速度和地球的半 ,结合

万有引力定律, 计算 出地球的质量。这个过 不仅展示了万有引力定律的

应用 价值 ,还培养了学生的实 能力和 数据处 理能力。

发现未知天体:利用万有引力定律和天体的观测 数据 计算 出未知天

体的轨道和位 。这个过 不仅展示了天文学 智慧 ,还激发了学生对宇宙

探索的兴趣。

宇宙航行

宇宙速度:宇宙速度是描述物体绕地球 或逃 离地球所 最小 速度。学生

将学习第一宇宙速度( 绕速度)、第二宇宙速度( 逃逸 速度)和第三宇宙速

度( 离太阳系的速度)的概念和 计算

人造地球卫星与载人航天:学生将了解人造地球卫星的基本类 和用

以及载人航天的 历史 和发展现 。这部分内容将拓宽学生的视野,增强他们对

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航天技术的认识和理解。

相对论时空观与牛顿力学的局限性

相对论时空观的基本思想:相对论时空观认为时间和空间是相对的,它们

的测量结 与观 察者 的运动 状态 有关。学生将学习长度收缩效应和时间延缓效

应的概念和 计算 ,以及相对论对牛顿力学的修正。

牛顿力学的局限性:牛顿力学在描述 速物体的运动时 非常准确

在描述高速运动物体 或微 粒子 的运动时 则存 在局限性。学生将了解牛顿力学

范围 和局限性,以及相对论和量 力学等现 物理理论的发展。

(三)单元内容

合本章内容时,应 重以下 点:

重知识的连 性:本章内容从行星的运动规律出发,逐步推导出万有引

力定律,并展示其在天文学和航天技术中的应用。在教学过 中,应 重知识

的连 性, 助学生建立 完整 的知识体系。

重理论与实 的结合:本章内容 既涉 及理论推导, 又涉 及实 验验证 和实

际应用。在教学过 中,应 重理论与实 的结合,通过实 案例 分析等方

深学生对物理概念的理解。

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重科学思维的培养:本章内容 及科学 上的重要发现和理论推导过

这些过 都是科学思维的 典范 。在教学过 中,应 重培养学生的科学思维能

力,引导他们学会运用科学思维方 解决问题。

重情 感态 度与 价值 观的培养:本章内容 及人类对宇宙的探索和认知过

,这些过 蕴含 丰富 的情 感态 度与 价值 观。在教学过 中,应 重培养

学生的探索 精神 创新 意识和 团队 合作 精神 等情 感态 度与 价值 观。

二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解

(一)物理观念

成物质观念

学生应理解物质是 原子 等基本 粒子构 成的,这些基本 粒子之

在着相 作用力。在万有引力定律的学习中,学生将了解物体 间的引力作用

是如何通过万有引力 G 和质量 m 来描述的。

学生应理解物质的运动是 遵循 一定规律的。在行星的运动学习中,学生将

了解行星绕太阳运动的轨道特性以及速度 化规律;在宇宙航行的学习中,学

生将了解人造地球卫星和载人航天的运动规律。

成运动与相 作用观念

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学生应理解物体 间的相 作用力是如何 影响 物体运动的。在万有引力定

律的学习中,学生将了解万有引力是如何提供行星 圆周运动所 心力的;

在宇宙航行的学习中,学生将了解 飞船 在发 和运行过 中受到的 种力的作

用。

学生应理解运动是相对的,其描述方式与观 察者 的运动 状态 有关。在相对

论时空观的学习中,学生将了解长度收缩效应和时间延缓效应的概念和 计算

,以及它们如何 影响 对物体运动的描述。

成能量观念

学生应理解能量是物质运动的一种量度,其 以相 转化。在宇宙航

行的学习中,学生将了解 飞船 在发 和运行过 中能量的转化过 ,如化学能

转化为 机械 能、 机械 能转化为 能等。

学生应理解能量 守恒 定律是自 然界 的基本定律 一。在万有引力定律的学

习中,学生将了解如何利用万有引力定律和能量 守恒 定律来 计算 天体 间的引

能。

(二)科学思维

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模型

学生应学会运用 模型 的方 来描述和解 物理现 。在行星的运动学

习中,学生 以将行星绕太阳的运动 速圆周运动 模型或 椭圆运动 模型

在宇宙航行的学习中,学生 以将 飞船 的运动 作质点运动 模型或刚 体运动

学生应学会 根据 验数据 和观测结 来修正和 完善 物理 模型 。在万有引力

定律的学习中,学生 以通过实 测量万有引力 G 验证 完善 万有

引力定律的 模型

科学推理

学生应学会运用科学推理的方 来解决问题。在万有引力定律的学习中,

学生 以通过推理 出万有引力定律的公式;在宇宙航行的学习中,学生

通过推理 计算 飞船 最小 速度( 第一宇宙速度)。

学生应学会运用 逻辑 分析和 学方 来推导物理公式和解决问题。在相对

论时空观的学习中,学生 以通过 逻辑 分析和 学推导来 出长度收缩效应和

时间延缓效应的公式。

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科学论

学生应学会运用实 和观测 数据 来论 物理理论的正 性。在万有引力定

律的学习中,学生 以通过实 测量物体 间的引力来 验证 万有引力定律的正

性;在宇宙航行的学习中,学生 以通过观测天体的运动来 验证 万有引力定

律在天文学中的应用。

学生应学会运用科学论 的方 表达 自己的观点和解 物理现 。在相

对论时空观的学习中,学生 以通过科学论 来解 长度收缩效应和时间延缓

效应的物理意义和应用 价值

疑创新

学生应学会对 有的物理理论和实 提出质 创新 。在万

有引力定律的学习中,学生 以思 万有引力定律是 否适 用于所有物体 间的

引力作用;在宇宙航行的学习中,学生 以思 高效的航天推 方式。

学生应学会运用 创新 思维来解决问题和提出 的物理理论。在相对论时空

观的学习中,学生 以思 相对论时空观是 否适 用于所有物理现 ,并 尝试

的物理理论来解 相对论时空观 无法 的物理现

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