63萬有引力定律(教案).doc

南莫中學(xué)2012年高一物理導(dǎo)學(xué)案 萬有引力與航天 策劃：楊傳龍 審核：徐平6.3萬有引力定律【教學(xué)目標(biāo)】1了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的思路和過程，知道地球上的重物下落與天體運(yùn)動的統(tǒng)一性2指導(dǎo)萬有引力是一種存在于所有物體之間的吸引力，知道萬有引力定律的適用范圍3會用萬有引力定律解決簡單的引力計算問題，知道萬有引力定律公式中r的物理意義，了解引力常量G的測定在科學(xué)歷史上的重大意義4了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義，體會在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證的重要性【教學(xué)重、難點(diǎn)】1月-地檢驗 2理解萬有引力定律【教學(xué)課時】1課時【教具準(zhǔn)備】計算機(jī)、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備【教學(xué)設(shè)計】課前預(yù)學(xué)一、預(yù)學(xué)能掌握的內(nèi)容1對于萬有引力定律的表達(dá)式，下列說法中正確的是 （ ）A公式中G為引力常量，它是由實驗測得的，而不是人為規(guī)定的B當(dāng)r趨近于0時，萬有引力趨近于無窮大Cm1、m2受到的引力總是大小相等、方向相反，是一對平衡力D公式中的F應(yīng)理解為m1、m2所受引力之和2世界上第一個比較準(zhǔn)確地測出引力常量的科學(xué)家是 ( )A伽利略 B托里拆利 C牛頓 D卡文迪許3隕石落向地球是因為 ( )A隕石對地球的引力遠(yuǎn)小于地球?qū)﹄E石的引力B隕石對地球的引力和地球?qū)﹄E石的引力大小相等，但隕石的質(zhì)量小，加速度大，所以改變運(yùn)動方向落向地球C太陽不再吸引隕石，所以隕石落向地球D隕石是在受到其它星球斥力作用后落向地球的4萬有引力定律的內(nèi)容： 5表達(dá)式： 6G= 二、預(yù)學(xué)中的疑難問題 課堂互動一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入教師活動：通過上節(jié)的分析，我們已經(jīng)知道太陽與行星間的引力規(guī)律，那么：1行星為什么能夠繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)而不會飛離太陽？2行星與太陽間的引力與什么因素有關(guān)？3可以根據(jù)哪些已知規(guī)律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力遵從的是什么樣的規(guī)律？4公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽和行星之間的引力，正是太陽和行星之間的引力使得行星不能飛離太陽那么大家想到過，又是什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？為了研究這個問題，下面我們繼續(xù)來體驗一下：牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思維過程學(xué)生活動：（引導(dǎo)學(xué)生回答，教師及時糾正補(bǔ)充）行星與太陽間的引力提供行星繞太陽做近似圓周運(yùn)動的向心力，從而使得行星不能飛離太陽行星與太陽間的引力F與太陽和行星之間的距離r，行星質(zhì)量m和太陽質(zhì)量M有關(guān)根據(jù)開普勒第一、第二定律和牛頓第三定律推出太陽與行星間的引力遵從的規(guī)律：設(shè)計說明：通過上述回憶性問題，旨在讓學(xué)生回憶上節(jié)課內(nèi)容，回顧萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”前半程，從而為下半程“之旅”奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而引出新課二、進(jìn)行新課1展示八大行星圍繞太陽運(yùn)動、月球圍繞地球運(yùn)動、蘋果落地，并思考：探究討論：為什么行星不會飛離太陽? 太陽與行星間的引力滿足什么關(guān)系？為什么月球也不會飛離地球呢？為什么蘋果會落地？以上幾個力有無相似之處？2“品味”牛頓的思考及牛頓的猜想思考：地球和月球之間的吸引力會不會與地球吸引蘋果的力是同一種力？思考：即使在最高的建筑物上和最高的山頂上，重力都不會有明顯的減弱那么地球表面的重力能否延伸到很遠(yuǎn)的地方，會不會作用到月球上？思考：拉住月球使它繞地球運(yùn)動的力，與拉著蘋果使它下落的力，以及眾行星與太陽之間的作用力也許真的是同一種力，遵循相同的規(guī)律?核心解讀：牛頓的猜想：這些力是同一種性質(zhì)的力，并且都遵從與距離的平方成反比的規(guī)律2月地檢驗引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“月地檢驗”的內(nèi)容思考問題：月地檢驗的目的是什么？月地檢驗的驗證原理是什么？已知地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球繞地球運(yùn)動的周期為27.3天，地球半徑為R =6.4106m，r=60R，試?yán)锰峁┬畔⑼ㄟ^計算，證明提出的猜想教師活動：設(shè)質(zhì)量為m的物體在月球的軌道上運(yùn)動的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）為a，則，r=60R，得代入數(shù)據(jù)解得 典例導(dǎo)學(xué)：例1 地球表面重力加速度g0=9.8 m/s2，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，在距離地面高度h=1.0103m的空中重力加速度g與g0的比值多大？取地球半徑R=6.37106 m 分析：由于忽略自轉(zhuǎn)的影響，物體所受的重力和地球?qū)λ娜f有引力相等解析：教師點(diǎn)評：（1）利用物體重力和萬有引力相等，（2）比值法的運(yùn)用3萬有引力定律探究活動：把太陽與行星之間、地球與月球之間、地球與地面物體之間的引力遵從的規(guī)律推廣到宇宙萬物之間，是否可行？請發(fā)表自己的見解萬有引力定律的內(nèi)容是什么？寫出表達(dá)式并注明每個符號的單位和物理意義思考：兩個中學(xué)生之間的引力有多大分析：設(shè)兩個中學(xué)生的質(zhì)量都為50 kg，相距 0.5 m解析：教師點(diǎn)評：體會引力的大小核心解讀：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識對萬有引力的進(jìn)一步理解：萬有引力的普遍性萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計萬有引力的相互性兩個物體間相互作用的引力是一對作用力與反作用力，符合牛頓第三定律萬有引力的獨(dú)立性兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關(guān)萬有引力的宏觀性微觀粒子由于質(zhì)量都非常小，粒子間的萬有引力很不顯著，可忽略不計，通常情況下物體間的引力非常小，一般可忽略不計，只有質(zhì)量巨大的天體之間或天體與一般物體之間的萬有引力才有宏觀上的意義4引力常量探究活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，思考問題：、引力常量的單位是什么？、引力常量是由哪位物理學(xué)家測出的，它的數(shù)值是多大？教師活動：展示課件，引導(dǎo)學(xué)生了解卡文迪許的扭秤實驗：、介紹實驗的原理、引力常量的測定有何實際意義？典例導(dǎo)學(xué)：例2如圖為卡文迪許測定引力常量的實驗示意圖，關(guān)于這個實驗正確的說法有（ ）A此裝置須放在密閉的室內(nèi)進(jìn)行BT型架由細(xì)繩懸掛著CT型架扭轉(zhuǎn)角時，由平面鏡M反射的光線也轉(zhuǎn)動角D卡文迪許測量的G值等于6.6710-11Nm2/Kg2教師點(diǎn)評：（1）注意觀察實驗裝置（2）分析實驗條件（3）物理學(xué)史例3如圖所示，一個質(zhì)量為M的勻質(zhì)實心球，半徑為R，如果從球上挖上一個半徑為r的球，放在相距d的地方求兩球之間的引力為多大？分析：如果不挖去，兩球體間的引力多大？注意運(yùn)用合成和分解的思想解析：教師點(diǎn)評：考查數(shù)學(xué)上挖、補(bǔ)的思想拓展思考：挖去后形成的空心球體的重心位置有沒有變化？如果沒有變化，怎樣計算空心球體和實心球體間的引力？隨堂訓(xùn)練1地球?qū)υ虑蛴邢喈?dāng)大的萬有引力，為什么它們不靠在一起，其原因是 ( )A不僅地球?qū)υ虑蛴腥f有引力，而且月球?qū)Φ厍蛞灿腥f有引力，這兩個力大小相等，方向相反，互相平衡了B萬有引力不斷改變月球的運(yùn)動方向，使得月球繞地球運(yùn)行C不僅地球?qū)υ虑蛴腥f有引力，而且太陽系里其他星球?qū)υ虑蛞灿腥f有引力，這些力的合力等于零D地球?qū)υ虑虻囊€不算大2火箭在高空某處所受的地球引力為它在地面處所受引力的一半，則火箭離地面的高度應(yīng)是地球半徑的幾倍？ 三、課堂小結(jié)一、月地檢驗 1、猜想 2、 驗證 3、 結(jié)論二、萬有引力定律 1、內(nèi)容 2、表達(dá)式 3、使用條件 三、引力常量的測量 1、原理介紹 2、實驗測量 3、過程體驗 四、板書設(shè)計6.3萬有引力定律一、月-地檢驗1思考2例1二、萬有引力定律1內(nèi)容：2表達(dá)式：引力常量：3理解：普遍性相互性獨(dú)立性宏觀性4例2三、引力常量1實驗裝置、原理2G= 6.6710-11Nm2/Kg23引力常量的意義4例3課后提升1關(guān)于萬有引力定律的正確說法是( )A天體間萬有引力與它們的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離成反比B任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離平方成反比C萬有引力與質(zhì)量、距離和萬有引力恒量都成正比D萬有引力定律對質(zhì)量大的物體適用，對質(zhì)量小的物體不適用2下列說法正確的是( )A萬有引力定律是卡文迪許發(fā)現(xiàn)的B中的G是一個比例常數(shù)，是沒有單位的C萬有引力定律只是嚴(yán)格適用于兩個質(zhì)點(diǎn)之間D兩物體引力的大小與質(zhì)量成正比，與此兩物間距離平方成反比3近地人造衛(wèi)星1和2繞地球做勻速圓周運(yùn)動的周期分別為和，設(shè)在衛(wèi)星1、衛(wèi)星2各自所在的高度上的重力加速度大小分別為、，則：（ ）A BC D4引力常量很小，說明了（ ）A萬有引力很小 B萬有引力很大C很難觀察到日常接觸的物體間有萬有引力，是因為它們的質(zhì)量很小D只有當(dāng)物體的質(zhì)量大到一定程度時，物體之間才有萬有引力5要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法不可采用的是（ ）A使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變B使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4，距離不變C使兩物體間的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變D使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來的1/46如果認(rèn)為行星圍繞太陽做勻速圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是（ ）A行星受到太陽的萬有引力，萬有引力提供行星圓周運(yùn)動的向心力B行星受到太陽的萬有引力，行星運(yùn)動不需要向心力C行星受到太陽的萬有引力與它運(yùn)動的向心力不等D行星同時受到太陽的萬有引力和向心力7地球的質(zhì)量為5.891024kg，月球的質(zhì)量是7.271022kg，月球表面到地球的距離是3.84108m，月球的半徑為1.68106m，則月球表面上質(zhì)量為60kg的人，受到地球的引力為 ，受到月球的引力為 8假設(shè)火星和地球都是球體火星的質(zhì)量為,地球的質(zhì)量為,兩者質(zhì)量之比為；火星的半徑為,地球的半徑為,兩者半徑之比為求它們表面處的重力加速度之比9如圖所示，質(zhì)量為M、半徑為R、密度均勻的球體表面R遠(yuǎn)處有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，此時M對m的萬有引力為F1，當(dāng)從M中挖去一個半徑為rR的球體時，剩下部分對m的萬有引力為F2則F1:F2?10假如地球自轉(zhuǎn)速度達(dá)到赤道上的物體“飄”起（即完全失重），那么估算一下，地球上一天等于多少？（地球半徑取，結(jié)果取兩位有效數(shù)字）參考答案課前預(yù)學(xué)1A 2D 3B4自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比5 6G= 6.6710-11Nm2/Kg2 例1解析：mg=Gmg0