高中物理测量地球质量跨学科融合 教学设计.docx

高中物理测量地球质量跨学科融合教学设计

课题：

科目：

班级：

课时：计划1课时

教师：

单位：

一、教学内容

本节课的教学内容为高中物理《选修3-4》第四章第3节“万有引力定律的应用”，主要涉及测量地球质量的原理和方法。具体内容包括：

1.万有引力定律的基本概念及其表达式；

2.地球质量的测量原理，包括卡文迪许实验及其改进；

3.地球质量测量在科学研究中的应用；

4.跨学科融合，探讨地球质量测量在地理、天文等领域的实际意义。

二、核心素养目标

1.科学探究：培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，通过分析卡文迪许实验的原理和方法，提升学生的实验设计与数据分析能力。

2.物理观念：使学生深入理解万有引力定律，形成对地球质量测量重要性的认识，增强物理观念的建立和应用。

3.科学态度：激发学生对科学研究的兴趣，培养严谨的科学态度和批判性思维，学会从多角度审视问题。

4.科学责任：引导学生认识到地球质量测量在环境保护、资源利用等方面的应用，培养学生的社会责任感和使命感。

三、学情分析

本节课面向的是高中二年级学生，他们在知识层面上已经具备了一定的物理基础，掌握了力学和电磁学的基本概念，能够理解并运用公式进行简单计算。在能力方面，学生具有一定的实验操作能力和问题分析能力，但实验设计能力和数据分析能力有待提高。在素质方面，学生开始形成批判性思维，但还需要进一步引导以培养科学探究的精神。

学生在行为习惯上，大多数能够按时完成作业，积极参与课堂讨论，但部分学生可能在实验操作中缺乏严谨性，对实验数据的处理不够认真。此外，学生在学习物理时可能存在对理论知识的兴趣不高，对实际应用缺乏认识的问题，这可能会影响到他们对本节课内容的理解和吸收。

针对这些特点，教学中需要通过设计有趣的实验和实际问题，激发学生的学习兴趣，同时注重培养他们的实验设计和数据分析能力，提高他们对物理知识的应用意识。

四、教学资源

-硬件资源：物理实验室、计算机、投影仪

-软件资源：物理模拟软件、数据处理软件

-课程平台：校园教学管理系统

-信息化资源：网络教学资源、电子教学材料

-教学手段：小组讨论、实验演示、问题驱动学习

五、教学过程设计

【总时长：45分钟】

1.导入环节（5分钟）

-创设情境：播放地球卫星图像，展示地球在宇宙中的位置。

-提出问题：我们如何得知地球的质量？这个测量有什么意义？

-预期效果：激发学生的好奇心，引导学生思考地球质量与物理知识之间的联系。

2.讲授新课（15分钟）

-介绍万有引力定律：简要回顾万有引力定律的公式及引力常数的意义。

-地球质量的测量原理：详细讲解卡文迪许实验的原理，包括实验装置、操作步骤和数据处理方法。

-用时：8分钟

-跨学科应用：介绍地球质量测量在天文学、地理学等领域的应用。

-用时：4分钟

-预期效果：确保学生理解和掌握万有引力定律及地球质量测量的基本原理。

3.巩固练习（10分钟）

-小组讨论：学生分成小组，讨论以下问题：

-如果引力常数G有误差，对测量结果有什么影响？

-地球质量测量对我们的生活有哪些实际意义？

-用时：6分钟

-实际操作：使用物理模拟软件，模拟卡文迪许实验，观察并记录实验数据。

-用时：4分钟

-预期效果：通过讨论和实际操作，巩固学生对新知识的理解和掌握。

4.师生互动环节（10分钟）

-课堂提问：针对地球质量测量的原理和方法，教师提出以下问题：

-卡文迪许实验中，为什么需要测量扭秤的扭力系数？

-实验中如何减小误差？

-用时：5分钟

-学生展示：邀请部分学生展示他们的模拟实验结果，并解释数据处理过程。

-用时：3分钟

-教师点评：对学生的讨论和实验结果进行点评，强调实验中的关键步骤和注意事项。

-用时：2分钟

-预期效果：通过师生互动，深化学生对知识点的理解，拓展核心素养能力。

5.总结环节（5分钟）

-教师总结：回顾本节课的主要内容，强调地球质量测量的重要性和实际应用。

-布置作业：布置相关的练习题目，要求学生运用所学知识解决问题。

-预期效果：巩固课堂学习成果，提高学生的实际应用能力。

六、教学资源拓展

1.拓展资源：

-拓展阅读：《宇宙中的地球》、《物理学史上的伟大实验》等书籍，深入了解地球质量测量的发展历程和相关物理学家的贡献。

-学术论文：搜索相关学术文章，如《卡文迪许实验的精确测量方法研究》、《地球质量测量在地质学中的应用》等，加深对实验原理和应用的理解。

-视频资料：观看科普视频，如《探索宇宙奥秘——万有引力定律》、《卡文迪许实验演示》等，直观感受实验过程和科学探究的魅力。

-实验工具：使用物理实验软件，如PhETInteractiveSimulations中