萬有引力定律優(yōu)秀設(shè)計教案

1、第二節(jié)萬有引力定律本節(jié)教材分析這節(jié)課主要講述了萬有引力發(fā)現(xiàn)的過程及牛頓在前人工作的基礎(chǔ)上，憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明萬有引力的一般規(guī)律的思路與方法.這節(jié)課的主要思路是：由圓周運動和開普勒運動定律的知識，得出行星和太陽之間的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也應(yīng)與太陽的質(zhì)量成正比.這個定律的發(fā)現(xiàn)把地面上的運動與天體運動統(tǒng)一起來，對人類文明的發(fā)展具有重要意義。并為高中階段無法證明橢圓軌道的情況而只能近似以圓軌道來處理的一種“近似”的物理思路.這是一種極好的研究物理的方法.本節(jié)內(nèi)容包括：發(fā)現(xiàn)萬有引力的思路及過程、萬有引力定律的推導(dǎo).教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1.

2、了解萬有引力定律得出的思路和過程.2.理解萬有引力定律的含義并會推導(dǎo)萬有引力定律.3.知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律.二、能力目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生在處理問題時，要抓住主要矛盾，簡化問題，建立模型的能力與方法.2.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力.三、德育目標(biāo)通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力的思想過程，說明科學(xué)研究的長期性、連續(xù)性及艱巨性.教學(xué)重點1.萬有引力定律的推導(dǎo).2.萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式.教學(xué)難點1.對萬有引力定律的理解.2.使學(xué)生能把地面上的物體所受的重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來.教學(xué)方法1.對萬有引力定律的推理采用分析推理、歸納總結(jié)的方法.2.

3、對疑難問題的處理采用講授法、例證法.教學(xué)用具投影儀、投影片教學(xué)步驟一、導(dǎo)入新課請同學(xué)們回憶一下上節(jié)課的內(nèi)容，回答如下問題：1.行星的運動規(guī)律是什么？2.開普勒第一定律、第三定律的內(nèi)容？同學(xué)們回答完以后，老師評價、歸納總結(jié).同學(xué)們回答得很好，行星繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道是橢圓，太陽處在這個橢圓的一個焦點上，那么行星為什么要這樣運動？而且還有一定的規(guī)律？這類問題從17世紀(jì)就有人思考過，請閱讀課本，這個問題的答案在不同的時代有不同的結(jié)論，可見，我們科學(xué)的研究要經(jīng)過一個相當(dāng)長的艱巨的過程.二、新課教學(xué)1.同學(xué)們閱讀完以后，知道到了牛頓時代的一些科學(xué)家，如胡克、哈雷等，對這一問題的認(rèn)識更進(jìn)了一步，把地面上的運動

4、和天體的運動統(tǒng)一起來了.事實上，行星運動的橢圓軌道離心率很接近于1，我們把它理想化為一個圓形軌道，這樣就簡化了問題，易于我們在現(xiàn)有認(rèn)知水平上來接受.根據(jù)圓周運動的條件可知行星必然受到一個太陽給的力.牛頓認(rèn)為這是太陽對行星的引力，那么，太陽對行星的引力F應(yīng)該為行星運動所受的向心力，即：再根據(jù)開普勒第三定律代入上式可得到：其中m為行星的質(zhì)量，r為行星軌道半徑，即太陽與行星的距離.由上式可得出結(jié)論：太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比.即：F根據(jù)牛頓第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質(zhì)的相互作用力.既然太陽對行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，那么行星對太陽

5、也有作用力，也應(yīng)與太陽的質(zhì)量M成正比，即：F用文字表述為：太陽與行星之間的引力，與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比.用公式表述：公式中的G是一個常數(shù)，叫萬有引力常量.進(jìn)而牛頓還研究了月地間的引力、許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律，于是他把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律.2.萬有引力定律：（1）內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比.(2)公式： （3）疑問：在日常生活中，我們各自之間或人與物體間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢？這是因為一般物體的質(zhì)量與星球的質(zhì)量

6、相比太小了，它們之間的引力太小了，所以我們不易感覺到.下一節(jié)課的卡文迪許的精巧的扭秤實驗將為我們驗證.（4）各物理量的含義及單位r表示兩個具體物體相距很遠(yuǎn)時，物體可以視為質(zhì)點.如果是規(guī)則形狀的均勻物體，r為它們的幾何中心間的距離.單位為“米”.G為萬有引力常量，G=6.6710-11，單位為Nm2/kg2.這個引力常量的出現(xiàn)要比萬有引力定律晚一百多年哪！是英國的物理學(xué)家卡文迪許測出來的，我們下節(jié)課就要學(xué)習(xí).(5) 擴展思路牛頓想驗證地面上的物體的重力與月地間、行星與太陽間的引力是同種性質(zhì)的力，他做了著名的“月地”檢驗，請同學(xué)們閱讀課本第105頁有關(guān)內(nèi)容.然后歸納一下他的思路.如果重力與星體間的

7、引力是同種性質(zhì)的力，都與距離的二次方成反比關(guān)系，那么月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度就應(yīng)該是重力加速度的1/3600.牛頓計算了月球的向心加速度，結(jié)果證明是對的.如果我們已知地球質(zhì)量為5.891024kg.地球半徑為6.37106m.同學(xué)們試計算一下月球繞地球的向心加速度是多大？同學(xué)們通過計算驗證， 為了驗證地面上的重力與月球繞地球運轉(zhuǎn)的向心力是同一性質(zhì)的力，還提出一個理想實驗：設(shè)想一個小月球非常接近地球，以至于幾乎觸及地球上最高的山頂，那么使這個小月球保持軌道運動的向心力當(dāng)然就應(yīng)該等于它在山頂處所受的重力.如果小月球突然停止做軌道運動，它就應(yīng)該同山頂處的物體一樣以相同速度下落.如果它所受

8、的向心力不是重力，那么它就將在這兩種力的共同作用下以更大的速度下落，這是與我們的經(jīng)驗不符的.所以，是同性質(zhì)的力.（6）萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，對物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響.它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來.在科學(xué)文化發(fā)展上起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力理解天地間的各種事物.三、鞏固練習(xí)（用投影片出示題目）1.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

9、倍，質(zhì)量不變D.距離和質(zhì)量都減為原來的1/42.火星的半徑是地球半徑的一半，火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9；那么地球表面50 kg的物體受到地球的吸引力約是火星表面同質(zhì)量的物體受到火星吸引力的倍.3.兩個大小相同的實心小鐵球緊靠在一起時，它們之間的萬有引力為F.若兩個半徑為原來2倍的實心大鐵球緊靠在一起，則它們之間的萬有引力為A.4FB.2FC.8FD.16F參考答案：1.D2.2.253.D四、小結(jié)（用投影片出示內(nèi)容）通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解并知道：1.得出萬有引力定律的思路及方法.2.任何兩個物體間存在著相互作用的引力的一般規(guī)律：即其中G為萬有引力常量，r為兩物間的距離.五、作業(yè)1.P1

10、07，2，3，42.思考題：(1)某星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半徑約為地球的一半，若從地球上高h(yuǎn)處平拋一物體，射程為60米，則在該星球上，從同樣高度，以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為多少？(2)已知地球的半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，地球的表面的重力加速度為g,在赤道上空相對地球靜止的同步衛(wèi)星離開地面的高度是多少？參考答案：(1)10米(2)六、板書設(shè)計第二節(jié)萬有引力定律 七、素質(zhì)能力訓(xùn)練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

11、、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.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.3.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4.地球?qū)υ虑蛴邢喈?dāng)大的萬有引力，而且月球?qū)Φ厍蛞灿腥f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B.地球?qū)υ虑虻囊€不夠大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，這些力的合力為零D.萬有引力不斷改變月球的運動方向，使得月球繞地球運行5.如圖所示，兩球的半徑分別為r1和r2，且遠(yuǎn)小于r,而球質(zhì)量均勻分布，大小分別為m1和m2，則兩球間