《行星、恒星、星系和宇宙》教学设计范文

《行星、恒星、星系和宇宙》教学设计范文

知识目标

了解行星、恒星和星系等概念，知道宇宙的几个主要天体层次；

能力目标

通过万有引力定律在这些星系中的应用，使学生了解地球、太阳系、银河系等的运行；

情感目标

了解宇宙大爆炸理论是解释宇宙起源的一种学说，引导学生去探索神秘的宇宙.

应用万有引力定律

天文学知识

自学与讲授

多媒体和计算机

问题：教师用计算机展示图片：

1、围绕地球作匀速圆周运动的星是什么星？谁提供的向心力？

回答：是地球的卫星，是地球与卫星间的万有引力提供的．

这是第一层．（地球的卫星包括月亮，地球是行星）

教师用计算机展示图片：

2、太阳系中有几大行星在绕太阳作匀速圆周运动？是谁提供的向心力？

回答：有九大行星，它们依次是：水星、金星、地球、火星、土星、木星、天王星、海王星、冥王星．

（其中海王星和冥王星都是用万有引力定律找到的，太阳是恒星．）

教师用计算机展示图片：

3、太阳系又在什么范围内呢？

回答：在银河系．

4、请学生解决下列问题：

典型例题1：在研究宇宙发展演变的理论中，有一种学说叫做“宇宙膨胀说”，这种学说认为万有引力恒量G在缓慢地减小．根据这一理论，在很久很久以前，太阳系中地球的公转情况与现在相比：

A、公转半径 变大

B、公转周期 变小

C、公转速率 变大

D、公转角速度 变大

解：根据“宇宙膨胀说”，宇宙是由一个大爆炸的火球开始形成的，大爆炸后各星球即以不同的速度向外运动，这种学说认为地球离太阳的距离逐渐增加，即公转半径逐渐增大，A答案错误．又因为地球以太阳为中心作匀速圆周运动，

由牛顿第二定律得：

解得：

当 减小时， 增加时，公转速度逐渐减小．

由公式 又知T逐渐增加，故正确答案为B、C．

典型例题2：天文学家根据天文观察宣布了下列研究成果：银河系中心可能存在一个大黑洞，距黑洞60亿千米的星体以2000km/s的速度绕其旋转；接近黑洞的所有物质，即使速度等于光速也被黑洞吸入．

求：

1、“黑洞”的质量．

2、试计算黑洞的最大半径．

解：

1、由万有引力定律得：

解得： =3.6×1035kg

2、由题目：接近黑洞的所有物质，即使速度等于光速也被黑洞吸入．而脱离速度等于其环绕黑洞运行的第一宇宙速度的 倍．

得：

解得： =５.３×108m

布置作业：

拓展阅读

1、动量守恒定律教学设计范文

物理组 梁永

一、教材分析 地位与作用

本节课的内容是全日制普通高级中学物理第二册（人教版）第一章第三节。 本节讲述动量守恒定律，它既是本章的核心内容，也是整个高中物理的重点内容。它是在学生学习了动量、冲量和动量定理之后，以动量定理为基础，研究有相互作用的系统在不受外力或所受合外力等于零时所遵循的规律。它是动量定理的深化和延伸，且它的适用范围十分广泛。

动量守恒定律是高中物理阶段继牛顿运动定律、动能定理以及机械能守恒定律之后的又一重要的解决问题的基本工具。动量守恒定律对于宏观物体低速运动适用，对于微观物体高速运动同样适用；不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统。因此，动量守恒定律不仅在动力学领域有很大的应用，在日后的物理学领域如原子物理等方面都有着广泛的应用，为解决物理问题的几大主要方法之一。因此，动量守恒定律在教学当中有着非常重要的地位。

二、学情分析

学生在前面的学习当中已经掌握了动量、冲量的相关知识，在学习了动量定理之后，对于研究对象为一个物体的相关现象已经能够做出比较准确的解释，并且学生已经初步具备了动量的观念，为以相对较为复杂的由多个物体构成的系统为研究对象的一类问题做好了知识上的准备。

碰撞、爆炸等问题是生活中比较常见的一类问题，学生对于这部分现象比较感兴趣，理论和实际问题在这部分能够很好地结合在一起。学生在前期的学习和实践当中已经具备了一定的分析能力，为动量守恒定律的推导做好了能力上的准备。

从实验导入，激发学生求知欲，对于这部分的相关知识，学生具备了一定的主动学习意识。

三、教学目标、重点、难点、关键

（一）教学目标

1.知识与技能：理解动量守恒定律的确切含义和表达式，能用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律，掌握动量守恒定律的适用条件。

2.过程与方法：分析、推导并应用动量守恒定律

3.情感态度与价值观：培养学生实事求是的科学态度和严谨务实的学习方法。

（二）重点、难点、关键

重点：动量守恒定律的推导和守恒条件 难点：守恒条件的理解 关键：应用动量定理分析

四、设计理念

在教学活动中，充分体现学生的主体地位，积极调动学生的学习热情，让学生在学习过程当中体会成功的快乐，渗透严谨务实的科学思想；同时，教师发挥自身的主导作用，引导学生在学习探究活动当中找到正确的分析方向，

五、教学流程设计 教学方法

分析归纳法、质疑讨论法、多媒体展示 教学流程

（一）引入新课

回顾动量定理的内容和表达式，指出动量定理的研究对象为一个物体。质疑：当物体相互作用时，情况又怎样呢？

（二）新课教学

1、分析教材中实验部分，对比多媒体展示的实验，总结通过实验得到的相关结论。

2、创设物理情景，搭设认知台阶，引导学生利用动量定理和牛顿第三定律推导动量守恒定律的形式。

3、讨论合外力不为零的情形，利用动量定理和牛顿第三定律重新推导，判断系统动量在碰撞前后是否守恒，从而确定动量守恒定律成立的条件。

（三）小结

师生共同总结动量守恒定律的内容、条件以及适用范围。

（四）作业P10 练习三（3）（4）

1、内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变

(1)系统：有相互作用的物体通常称为系统 (2)系统中各物体之间的相互作用力叫做内力 (3)外部其他物体对系统的作用力叫做外力

2、表达式：pp'''12p1p2或pp

3、条件：一个系统不受外力或外力之和为零，系统的总动量保持不变

4、适用范围：(1)小到微观粒子，大到天体

(2)不仅适用于低速运动，也适用于高速运动

2、动量守恒定律教学设计范文

物理习题课中的五步教学法

江苏省怀仁中学

张忠一

一、 教学目标：

1、知识目标：

应用动量守恒定律处理相互作用的物体的位移变化关系问题

2、能力目标：

培养学生的分析、归纳问题的能力和对知识的“迁移”能力

3、情感目标：

通过小组间的讨论竞赛，培养学生的团结协作精神和集体荣誉感，并让学生感受由困惑到豁然开朗的愉悦。

二、 教学方法：

1、启发：动机是指引起和维持个体的活动，并使活动朝向某一目标的内部心理过程和内部动力。人的各种活动是在动机的指引下向着某一目标进行的，而兴趣是人们探究某种事物或从事某种活动的心理倾向，是推动人们认识事物、探求真理的重要动机。教师利用生动有趣的实验、生活中的物理现象和创设物理情境等方式来设疑，从而激发学生的学习兴趣、启发学生解释物理现象，探索物理知识的求知欲。“启”是教学过程中最重要的一种教学方法。

2、阅读：指学生在教师的指导下阅读物理问题，并进行独立思考。在读题的过程中，注重思考两点：第一是物理过程，这是把握问题的整体思路，是选择相关物理知识来处理问题的前提和依据。第二是分析各物理量，其中包括已知的量、待求的量、不变（或相同）的量、隐含的量，这是解决问题的基本思路，也是进一步确定所应用物理规律的方法。

3、议论：指教师组织学生针对阅读过程中出现的问题，利用已有的知识能力所进行的小组议论（宜四人一组）、全班讨论和师生共议。“议”一方面可以使学生加深理解所阅读的内容，另一方面还能启发学生的思维，培养学生的创新意识，促进学生的主动学习，加强学生间的团结协作能力，在讨论过程中教师尽量做到充分调动全体学生思维的积极性，鼓励他们积极思考，主动发言，提出问题。还要求教师具有敏锐的洞察力和良好的调控能力，准确把握讨论的信息，注意收集讨论中出现的带有普遍性的问题。

4、讲评：指学生和教师的讲解。学生分组讨论，选出组长，由组长向全班学生阐述讨论结果，并由其他同学进行补充、完善，这样可以促进学生的思维，锻炼学生的口才，还可以培养学生学习的主动性。教师针对学生在讨论过程中出现的带有普遍性的问题及关键性的问题进行讲解，讲的目的在于启发学生积极思维，帮助学生找出解决问题的方法、规律。

5、练习：指学生在掌握了一定的知识技能的情况下进行的形成性练习，从而进一步巩固所学的知识，练习的方式可以多样化，包括课内练习和课外练习，练习的内容应紧扣所学内容。课堂练习应“小”“精”“活”，有利于启迪学生思维，有利于学生理解所学内容，有利于提高学生的综合能力，有利于培养学生的创新意识和创新能力。课外练习应结合学生的日常生活或结合科学技术的应用，拓展学生的视野和思维。

三、 教学内容：

1、 引入：

江南水乡，风景秀丽，泛舟河中，其乐无穷。很多学生都坐过小渔船，但他们感到困惑的是：人在船上向前走时，为什么船却向后退？人在船上向前走的距离与船向后的距离又有什么关系呢？

题外话：在这节课之前，利用研究性学习课时间，带领学生到学校东面的小河边（这里渔民很多）去亲自体验这种情景，并分组进行测量记录。

2、投影：

例：静止在水平面上的船长为L，质量为M，一个质量为m的站在船头，当此人由船头走到船尾时，不计水的阻力，人移动的距离是多少？船移动的距离是多少？

学生审题后教师提出问题：

1、人走动是匀速的还是变速的？

2、人走动时与船之间水平方向是否存在力？

3、人走动时船是否运动？

4、若船运动，与人的走动速度关系如何？

5、人移动的距离等于船长L吗?

6、这个问题可能利用什么知识来处理？

将学生分组进行讨论，视回答情况进行积分竞赛。

对于两个物体相互作用，运动情况也相互影响的问题，学生很容易想到可能利用动量守恒定律来处理，但动量中涉及到的只是物体的速度，而题中要求移动的距离。这也是此题的一个“关节”所在，此时教师引导学生考虑速度与距离的关系，学生会想到ｓ＝ｖｔ，设人的速度为ｖ１行走的距离为ｓ１；船的速度为ｖ２，行走的距离为ｓ２，以人的行走方向为正方向，根据动量守恒定律：

０＝ｍｖ１＋Ｍ（－ｖ２） 两边同乘以时间ｔ，则

０＝ｍｖ１ｔ－Ｍｖ２ｔ

即 ０＝ｍｓ１－Ｍｓ２

学生可能会出现上面这样一个盲目的解题结果，根本没有理解这里ｖ１、ｖ２的意义。这时教师应提醒学生注意：ｓ＝ｖｔ只对匀速直线运动适用，而人和船的运动状态是个不定量，所以ｖ只能是平均速度。但是动量ｍｖ是状态量，而平均速度是过程量，这里又存在矛盾，如何化解呢？ 我们可以这样来想：对于一个变速运动的过程，它的平均速度比最大速度小，比最小速度大，所以一定会等于此过程中某一时刻的瞬时速度的大小，假设这一时刻人和船的速度分别为ｖ１、ｖ２，根据动量守恒定律：

０＝ｍｖ１＋Ｍ（—ｖ２）

即

０＝ｍｖ１＋Ｍ（－ｖ２）

那么 ０＝ｍｖ１ｔ＋Ｍ（－ｖ２ｔ） 所以 ０＝ｍｓ１－Ｍｓ２

①

本题还有一个难点所在：人移动的距离和船移动的距离有什么关系？对于这一点，学生经过亲身经历已有感性认识，通过讨论会解决的。借助画图来分析：

由图易知：ｓ１＋ｓ２＝Ｌ

② 联立①②得

Ms1=L Mmms2=L Mm讨论：末状态会出现如下图所示情况吗？为什么？

（不可能，因为人的速度方向向右，末位置应在出发点的右侧。）

课堂练习1：静止在水面的船长为L，质量为M，一个质量为m，长为l的小车从船头由静止开向船尾时，不计水的阻力，则车移动的距离是多少？船移动的距离是多少？

本题类似于“队伍过桥”问题，与例题的区别在于车相对于船比人相对

Mm于船少走l，所以s1=（L—l）

s2=（L—l）

MmMm

课堂练习2：静止在水面上的船长为b，斜边长为a，质量为M，一个质量为m的小球从船头由静止沿斜面滚向船尾时，不计水的阻力，则球移动的距离是多少？船移动的距离是多少？

系统水平方向上动量守恒。先考虑小球

M水平方向上移动的距离s1=ｂ，再考

Mm虑沿斜面方向上移动的距离

ｓ｀１＝s(ab)

mｂ Mm课外练习：静止在水面上的船长为L，一人站立船头，手持一枪，船尾有一靶，子弹不能穿透靶。已知枪中有n子弹，每发子弹的质量为m，船、人、 ｓ２＝枪和靶的总质量为M，问：子弹发射完后，船移动的距离是多少？

每发射一颗子弹，系统的动量守恒。在发射ｎ发子弹的过程中，系统的动量也守恒，并可以等效地看成ｎ发子弹一齐发射出去。

四、 教学说明：

１、动量为状态量，对应的速度应为瞬时速度。所以动量守恒定律中的“总动量保持不变”指的应是系统的初、末两个时刻的总动量相等，或系统在整个过程中任意两个时刻的总动量相等。若相互作用的两个物体作用前均静止，则相互作用的过程中系统的平均动量也守恒，利用这一点我们解决不少涉及位移的问题。

２、动量守恒定律的公式中各速度都要相对同一惯性参照系。地球及相对地球静止或相对地球匀速直线运动的物体即为惯性系。所以在应用动量守恒定律研究地面上物体的运动时，一般以地球作参照系。

3、动量守恒定律教学设计范文

刘希乾

三维目标：

（一）知识与技能

1、理解动量守恒定律的确切含义和表达式

2、知道定律的适用条件和适用范围；

3、掌握运用动量守恒定律的一般步骤

（二）过程与方法

知道运用动量守恒定律解决问题应注意的问题，并知道运用动量守恒定律解决有关问题的优点。

（三）情感、态度与价值观

学会用动量守恒定律分析解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题，培养思维能力。 教学重点：

教学难点：动量的变化和动量守恒的条件、应用。 引入新课：

通过以前的学习，我们已经会描述一些简单的典型的运动。知道速度、位移、加速度都是用来描述物体运动的物理量，而通过上一节课的学习，我们又认识到动量也可以描述物体的运动状态，而且我们通过动能定理也建立起了力与动量的联系，知道动量是力对时间积累的效果。正如力在空间中的积累存在着自然普遍定则一样，力对时间的积累是否也存在着某种守恒的普适关系？ 进行新课： 【小组讨论交流】

一、牛顿第一定律的内容及实质

内容：一切物体总有保持静止或匀速直线运动状态的性质，除非有外力迫使它改变这一状态。

实质：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。

二、牛顿第二定律的内容及实质

内容：物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。 实质：力是产生加速度的原因，加速度改变了物体的运动状态。

三、牛顿第三定律的内容及实质

内容：物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

实质：物体间的相互作用总是等大反向。

四、如果是两个物体，如何区分它们之间的相互作用和其它物体对它们的作用力呢？

系统：可以把两个或两个以上物体看做一个力学系统。 内力：系统内物体间作用力称为内力。

外力：外界物体对系统内物体的作用力称为外力。 教师总结：

我们把两个物体看作一个系统，那么两个物体间的相互作用就属于系统的内力，外界其它物体对系统中任何一物体的作用就是系统所受的外力。根据牛顿运动定律可知：不论外力还是内力都会改变物体的运动状态，而内力起的作用就像人民内部矛盾，外力起的作用则为外在矛盾。前者可以相互抵消达到和谐，但是后者必然破坏这种和谐关系。而现实生活中诸如此类的守恒随处可见。

比如：甲乙各有500元现金，相互交换甲乙两者共有财富值不变。但甲又别处得到500元，这必然使两者共有财富值增加。相反，丙强行从甲手中拿走500元，两者共有财富值较少。

再有：一个绝热系统中两个物体相互吸热放热，系统温度必然升高；而外界对系统加热，系统温度必然升高。

与我们所学更近的例子：比如机械能守恒定律。系统中仅有保守力做功，机械能守恒。但是若有外力对系统内任何物体做功，这种守恒必然打破。 【创设情境，理论推理】

现实生活中，这种守恒随处可见。为此我们创设一个物理情境：

光滑水平桌面上有一质量为m1的物体以速度v1向右运动，质量为m2的物体以速度v2向右运动。且v1>v2，那么经过一定时间后，必然追上m1且发生碰撞。设碰撞后m1的速度为v1’,m2速度为v2’

碰撞过程中m2对m1的作用力为F1，m1对m2的作用力为F2 【教师引导，学生自主推理：】

两物体各自所受重力和支持力虽为外力，但是合力为零，不改变物体的的运动状态。F1和F2是两物体组成的系统内力。

推导1：根据牛顿第二定律，碰撞过程中两球的加速度分别为：

F1F2a1，

a2

m1m2根据牛顿第三定律，F1与F2的大小相等方向相反，即

F1F2

所以：m1am2a2

碰撞时两小球之间的作用时间很-短，用t表示。这样加速度与速度前后的关系就是

'v2v2v1'v1a1， a2

tt把加速度的表达式带入m1am2a2，移项后得到

''m1v1m2v2m1v1m2v

2（1）

推导2：根据牛顿第三定律，F1与F2的大小相等方向相反，即

F1F2

碰撞时两小球之间的作用时间很短，用t表示。取向右为正，则系统内内力冲量关系为

F1tF2t

根据动量定理可知：

'F1tm1v1'm1v1，F2tm2v2m2v2

那么

''(m1v1m1v1)m2v2m2v2

整理得到

''m1v1m2v2m1v1m2v2

（1）

【教师总结】

我们通过不同的策略，得出相同的结论（1）。而且的实验探究中我们也得到了一样的结论。实验是检验理论的唯一标准。可见，物体相互碰撞过程中确实存在着这种守恒关系。

（1）式的物理意义是：两球碰撞前的动量之和等于碰撞后的动量之和。因为碰撞过程中的任意时刻牛顿第三定律、动量定理的结论都是成立的，因此（1）式对过程中的任意两时刻的状态都是适用的，也就是说系统在整个过程中一直保持不变。因此我们可以说这个过程中动量是守恒的。

历史上通过几代物理学家在实验上和理论上的分析、探索与*，人们在18世纪形成这样的共识：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。 【教师指导，学生总结】

动量守恒定律的条件：（1）系统不受外力，（2）系统所受外力矢量和为零 动量守恒定律的表达式：

（1） 动量定理指出，系统的总动量保持不变。那么碰撞前和碰撞后系统的动量应该相等。即pp'

（2） 如果是相互作用的两个物体组成的系统，总动量不变。那么系统内一个物体增加的动量跟另一个物体减少的动量也相等。即p1p2 （3） 系统总动量不变，那就是说对于系统动量变化量应该为零。即p0 （4） 相互作用的两个物体组成的系统，作用前动量之和等于作用后的动量之

'和。即m1v1m2v2m1v1'm2v2

一、系统 内力和外力

1、系统：

2、内力：

3、外力：

1、推导过程

2、内容

3、成立条件

4、表达式 课堂小结

本节课通过理论推导得出了和实验相同的结论。推导过程中我们体会到了科学的严密性，体会到物理来源于生活，是解决生活中实际问题的科学。通过对动量守恒定律的理解归纳总结出动量守恒定律不同的表达式，进一步理解了这一普遍真确的守恒定律。 作业设计

4、动量守恒定律教学设计范文

稿

辽阳市第二高级中学物理组

李鑫

§ 16.2

（一）

一、 教学目标

知识技能：

1、理解动量的概念，会计算动量的一维变化

2、理解动量守恒定律及其条件拓宽

3、会应用动量守恒定律解决计算问题

过程与方法： 独立学与合作学 情感态度与价值观：

1、体验探索物理奥秘和创设物理情境的乐趣，培养科学探索和创造精神；

2、体会艺术中的科学，升华爱科学、爱祖国的情感

二、重点、难点

重点

动量的变化；动量守恒的条件 三 、教法与学法

教法：两先两后，既先学后教，先练后讲。 学法：独立学与合作学

四、教学准备

多媒体（展示学案播放动画）、实物展示台（供学生展示用）、学案(课前要求预习)

五、教学过程 引入新课：展示学生学案中对上节知识的回顾引入本节课 进行新课：

1、 每个知识点都是先展示学生对学案中知识点的理解，先学后教突破重点。让学生自己小组讨论设计我是大导演里的物理情景并进行展示，先练后讲突破难点。最后由教师进行肯定和补充师生达成共识完成对每个知识点的教学。

2、 三个知识点都学习完成后通过一个动画情景引出一道例题进行巩固练习

例题：若老鼠Jerry喷出质量mq = 10g 的气体之后 ，自己的质量是mJ = 0.5kg ，且获得了vJ

= 1m/s 的水平速度，则Jerry喷出的气体相对于地面的速度vq 是多大？

3、 让学生亲自动手做两个小实验，通过亲身体验进一步达到突破难点的目的

课堂小结：对所学的知识点进行总结 反馈评价：小组讨论，师生交流，反馈信息 布置作业：由一个小游戏引出本节的作业 思考：比较动量和动能

观察：观察或回忆生活中与动量守恒有关的现象或片段 交流；与同学们交流物理情境，共同分析其中的规律 提升：结合实际，估算数据，通过定量计算分析情境的科学性

六、板书设计 §16.2

二、系统、内力和外力

1、定义式：p=mv

至少

内部

外部

1、内容（略） 矢量性 相对性 状态量

两个

施力

施力

2、表达式：

2、单位：kgm/s

内力和外力的区分

p1 + p2 = p1' + p2'

依赖于系统的选取

3、条件（略） △p = p'－ p = mv'－mv

·矢量性同时性相对性

（一）

[回顾]A、B碰撞实验中， （填“A”或“B”或“AB系统”）具有的 守恒

[查阅资料]“mv”是什么？“mv”给了你什么印象？ [我是大导演]你能导演一场“mv”（一维）变化的情境吗？

[分析研究]说说碰撞实验中，什么情况造成了A和B的mv都改变了，而AB系统的mv却没变？

[我的理论]

2、表达式

3、说明

[查阅资料][想想说说] [我是大导演]你能导演一场动量守恒的情景吗？

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