物理②必修6.3《萬(wàn)有引力定律》教案

1、.6.3 萬(wàn)有引力定律教學(xué)目的一、知識(shí)與技能在開(kāi)普勒第三定律的根底上，推導(dǎo)得到萬(wàn)有引力定律，使學(xué)生對(duì)此規(guī)律有初步理解。二、過(guò)程與方法通過(guò)牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的考慮過(guò)程和卡文迪許扭秤的設(shè)計(jì)方法，浸透科學(xué)發(fā)現(xiàn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法論教育。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀介紹萬(wàn)有引力恒量的測(cè)定方法，增加學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的感性認(rèn)識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)1. 萬(wàn)有引力推導(dǎo)的過(guò)程。2. 萬(wàn)有引力公式的體會(huì)及應(yīng)用。3. 引力常量的有關(guān)知識(shí)。教學(xué)難點(diǎn)1. 萬(wàn)有引力推導(dǎo)的過(guò)程。2. 萬(wàn)有引力公式的體會(huì)及應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程一、引入新課上節(jié)課我們推導(dǎo)出了太陽(yáng)與行星間的引力規(guī)律，即。知道了行星為什么可以繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)而不會(huì)飛離太陽(yáng)。那么大家想到過(guò)，是

2、什么力使得地面的物體不能分開(kāi)地球，總要落回地面呢？地球吸引物體的力與地球和太陽(yáng)間的引力是同種性質(zhì)的力嗎？還有，月球可以繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，說(shuō)明月球與地球之間也一定存在著互相作用力，這個(gè)拉住月球使它繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的力與地球?qū)ξ矬w的引力是同一種力嗎？這節(jié)課我們就來(lái)深化研究這些問(wèn)題。二、新課教學(xué)一月地檢驗(yàn)老師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“月地檢驗(yàn)部分的內(nèi)容，投影以下數(shù)據(jù)：地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27.3天，地球半徑為R =6.4×106m，試?yán)媒滩奶峁┑男畔?，通過(guò)計(jì)算，證明教材上提出的假設(shè)，即地球?qū)υ虑虻牧εc地球使蘋(píng)果自由下落的力的是同一種力，都遵守“反平方的規(guī)律。學(xué)

3、生活動(dòng)：閱讀課文，從課文中找出必要的信息，在練習(xí)本上進(jìn)展定量計(jì)算。老師活動(dòng)：投影學(xué)生的證明過(guò)程，點(diǎn)評(píng)。設(shè)質(zhì)量為m的物體在月球的軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度月球公轉(zhuǎn)的向心加速度為a，那么，r=60R，得 代入數(shù)據(jù)解得 點(diǎn)評(píng)：引導(dǎo)學(xué)生定量計(jì)算，用無(wú)可辯駁的事實(shí)證明猜測(cè)的正確性，增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)。二萬(wàn)有引力定律老師：在月地檢驗(yàn)后，牛頓作了更大膽的設(shè)想：是否任意兩個(gè)物體之間都存在這樣的引力？很可能是一般物體的質(zhì)量比天體質(zhì)量小得多，它們之間的引力我們不易覺(jué)察罷了。于是牛頓將結(jié)論大膽推廣到宇宙中的一切物體：自然界中任何兩個(gè)物體之間都互相吸引，引力大小與m1和m2的乘積成正比，與r2成反比，即。老師：盡管這個(gè)推廣是

4、自然的，但仍要承受事實(shí)的直接或間接的檢驗(yàn)。本章后面的討論說(shuō)明，由此得出的結(jié)論與事實(shí)相符，于是它成為科學(xué)史上最偉大的定律之一萬(wàn)有引力定律。它于1687年發(fā)表在牛頓的傳世之作?自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理?中。老師：萬(wàn)有引力定律清楚地向人們提醒，復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的后面隱藏著簡(jiǎn)潔的科學(xué)規(guī)律，它明確地向人們宣告，天上和地上的物體都遵循著完全一樣的科學(xué)法那么。老師：萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的開(kāi)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一起來(lái)；對(duì)科學(xué)文化開(kāi)展起到了積極的推動(dòng)作用，解放了人們的思想，給人們探究自然的奧秘建立了極大信心，人們有才能理解天地間的各種事物。注意：1.

5、 此公式適用于可視為質(zhì)點(diǎn)的兩物體間的引力的計(jì)算。1假如兩物體間的間隔 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身大小，那么兩物體看作質(zhì)點(diǎn)； 2對(duì)于均勻球體，可視為質(zhì)量集中于球心。2. 萬(wàn)有引力是互相的，互相作用的兩個(gè)物體之間的萬(wàn)有引力總是大小相等、方向相反、在同一條直線上，作用在兩個(gè)不同的物體上。例如太陽(yáng)對(duì)地球的吸引力與地球?qū)μ?yáng)的吸引力是等大的。課堂練習(xí)1. 由公式可知，當(dāng)兩物體間間隔 趨向于0時(shí)，兩物體之間的引力趨于無(wú)窮大。這種觀點(diǎn)對(duì)嗎？解析：當(dāng)兩物體間間隔 趨于0時(shí)，公式已不適用。2. 證明太陽(yáng)系中各行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期的平方，與公轉(zhuǎn)軌道半徑的三次方的比值是與太陽(yáng)質(zhì)量有關(guān)的恒量。證明：設(shè)太陽(yáng)質(zhì)量為M，某行星質(zhì)量為m

6、，行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期為T(mén)，半徑為R。軌道近似看作圓，萬(wàn)有引力提供行星公轉(zhuǎn)的向心力而， 三引力常量老師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，考慮問(wèn)題：1. 測(cè)定引力常量有何意義？2. 引力常量是由哪位物理學(xué)家測(cè)出的，它的數(shù)值是多大？3. 引力常量的測(cè)定有何實(shí)際意義？學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材，考慮問(wèn)題，學(xué)生代表發(fā)表見(jiàn)解。老師活動(dòng)：聽(tīng)取學(xué)生匯報(bào)，點(diǎn)評(píng)總結(jié)。牛頓在前人的根底上，應(yīng)用他超凡的數(shù)學(xué)才能，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，卻沒(méi)能給出準(zhǔn)確的引力常量，使萬(wàn)有引力定律只有其理論意義，而無(wú)更多的實(shí)際意義。引力常量G的測(cè)出，使萬(wàn)有引力定律具有了實(shí)際意義。老師簡(jiǎn)要介紹卡文迪許及其扭秤實(shí)驗(yàn)。觀看動(dòng)畫(huà)：扭秤；卡文迪許實(shí)驗(yàn)；桌面微小形變。牢記

7、：通常取G=6.67x10-11Nm2/kg2?？ㄎ牡显S測(cè)出G值的意義：1 證明了萬(wàn)有引力的存在。2 使得萬(wàn)有引力定律有了實(shí)用價(jià)值。課堂練習(xí)3.要使兩物體間的萬(wàn)有引力減小到原來(lái)的1/4，以下方法不可采用的是 D 。A.使兩物體的質(zhì)量各減小一半，間隔 不變B.使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來(lái)的1/4，間隔 不變C.使兩物體間的間隔 增為原來(lái)的2倍，質(zhì)量不變D.使兩物體間的間隔 和質(zhì)量都減為原來(lái)的1/44為什么我們感覺(jué)不到旁邊同學(xué)的引力呢？解析：下面我們粗略地來(lái)計(jì)算一下兩個(gè)質(zhì)量為50kg，相距0.5m的人之間的引力F=GMm/R2=6.67×107N，力太小，所以感覺(jué)不到旁邊同學(xué)的引力。課

8、堂小結(jié)：老師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)才能。老師要放開(kāi)，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。五、課堂達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1關(guān)于萬(wàn)有引力，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 。A.萬(wàn)有引力是普遍存在于宇宙空間中所有具有質(zhì)量的物體之間的互相作用B.重力和引力是兩種不同性質(zhì)的力C.當(dāng)兩物體間有另一質(zhì)量不可忽略的物體存在時(shí)，那么這兩個(gè)物體間萬(wàn)有引力將增大D

9、.當(dāng)兩個(gè)物體間距為零時(shí)，萬(wàn)有引力將無(wú)窮大2地球外表的重力加速度為g0，物體在距地面上方3R處R為地球半徑的重力加速度為g，那么兩個(gè)加速度之比gg0等于 。A.1：1B.1：4C.1：9D.1：163某球狀行星具有均勻的密度，假設(shè)在赤道上隨行星一起轉(zhuǎn)動(dòng)的物體對(duì)行星外表的壓力恰好為零，那么該行星自轉(zhuǎn)周期為萬(wàn)有引力常量為G 。 4設(shè)地球的質(zhì)最為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，萬(wàn)有引力常量為G，同步衛(wèi)星離地心高度為r，地表重力加速度為g，那么同步衛(wèi)星的速度v：v=r 其中正確的選項(xiàng)是 。A.B.C.D.5啟動(dòng)衛(wèi)星的發(fā)動(dòng)機(jī)使其速度加大，待它運(yùn)動(dòng)到間隔 地面的高度比原來(lái)大的位置，再定位使它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

10、成為另一軌道的衛(wèi)星，該衛(wèi)星后一軌道與前一軌道相比 。A.速率增大B.周期增大C.向心力增大D.加速度增大6.有關(guān)開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的描繪，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 。A.所有的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B.所有的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，太陽(yáng)處在圓心上C.所有的行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等D.不同的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道是不同的7.引力常量G和以下幾組數(shù)據(jù)，能計(jì)算出地球質(zhì)量的是 。A.地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期及地球離太陽(yáng)的間隔 B.月球繞地球運(yùn)行的周期及月球離地球的間隔 C.人造衛(wèi)星在地面附近繞行的速度和運(yùn)行周期D.假設(shè)不考慮地球自轉(zhuǎn)，地球的半徑及重力加速度8.天文學(xué)上把兩個(gè)相距較近，由于彼此的引力作用而沿各自的軌道互相環(huán)繞旋轉(zhuǎn)的恒星系統(tǒng)稱(chēng)為“雙星系統(tǒng)，設(shè)一雙星系統(tǒng)中的兩個(gè)子星保持間隔 不變，共同繞著連線上的某一點(diǎn)以不同的半徑做勻速圓周運(yùn)