高中物理第六章萬有引力與航天6.3萬有引力定律教學案新人教版必修

1、6.3萬有引力定律班級_姓名_學號_學習目標: 1、了解萬有引力得出的思路和過程。2、理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律。3、理解地面上物體所受的重力與天體間的引力是同一性質(zhì)的力，即服從平方反比定律的萬有引力。記住引力常量G并理解其內(nèi)涵。4、要在思路上明確牛頓是在橢圓軌道下證明了萬有引力定律。5、翻閱資料詳細了解牛頓的“月地”檢驗。6、根據(jù)前面所學內(nèi)容推導萬有引力定律的公式以加深記憶，理解其內(nèi)容的含義。7、通過學習認識和借鑒科學的實驗方法，充實自己的頭腦，更好地去認識世界，提高科學的價值觀。學習重點: 掌握萬有引力定律的建立過程，掌握萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式學習難點: 1、對萬有引

2、力定律的理解.2、使學生能把地面上的物體所受的重力與天體間的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來主要內(nèi)容:（一）引入新課上節(jié)課我們推導出了太陽與行星間的引力規(guī)律，即。知道了行星為什么能夠繞太陽運轉(zhuǎn)而不會飛離太陽。那么大家想到過，是什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？地球吸引物體的力與地球和太陽間的引力是同種性質(zhì)的力嗎？還有，月球能夠繞地球運轉(zhuǎn)，說明月球與地球之間也一定存在著相互作用力，這個拉住月球使它繞地球運轉(zhuǎn)的力與地球?qū)ξ矬w的引力是同一種力嗎？這節(jié)課我們就來深入研究這些問題。（二）進行新課1、月地檢驗教師活動：引導學生閱讀教材“月地檢驗”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

3、.8m/s2，月球繞地球運動的周期為27.3天，地球半徑為R =6.4106m，試利用教材提供的信息，通過計算，證明課本上提出的假設，即地球?qū)υ虑虻牧εc地球使蘋果自由下落的力的是同一種力，都遵守“反平方”的規(guī)律。學生活動：閱讀課文，從課文中找出必要的信息，在練習本上進行定量計算。教師活動：投影學生的證明過程，一起點評。設質(zhì)量為m的物體在月球的軌道上運動的加速度（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 點評：引導學生定量計算，用無可辯駁的事實證明猜想的正確性，增強學生的理性認識。2、萬有引力定律教師活動：引導學生閱讀教材，思考問題： 1、把太陽與行星之間、地球與月球之間、地

4、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，你覺得合適嗎？發(fā)表自己的見解。2、萬有引力定律的內(nèi)容是什么？寫出表達式。并注明每個符號的單位和物理意義3、你認為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠意義？學生活動：閱讀課本，思考問題，學生代表發(fā)表見解。教師活動：聽取學生匯報，點評總結(jié)。萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學文化發(fā)展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信心，人們有能力理解天地間的各種事物。3、引力常量教師活動：引導學生閱讀教材，思考問題：1、測定引力常量有何意

5、義？2、引力常量是由哪位物理學家測出的，它的數(shù)值是多大？3、引力常量的測定有何實際意義？學生活動：閱讀課本，思考問題，學生代表發(fā)表見解。教師活動：聽取學生匯報，點評總結(jié)。牛頓在前人的基礎上，應用他超凡的數(shù)學才能，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒能給出準確的引力常量，使萬有引力定律只有其理論意義，而無更多的實際意義。引力常量G的測出，使萬有引力定律具有了實際意義。（三）課堂總結(jié)、點評教師活動：讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什

6、么地方。點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。（四）實例探究例離地面某一高度h處的重力加速度是地球表面重力加速度的二分之一，則高度h是地球半徑的 倍。解析：地球表面上物體所受重力約等于地球?qū)ξ矬w的引力，則有，式中G為引力常量，M為地球質(zhì)量，m為物體質(zhì)量， R為軌道半徑。離地面高度為h處，由題意知解得 即h 是地球半徑的倍點撥：對此類問題，應明確星球表面上物體受到的重力等于萬有引力（忽略星球自轉(zhuǎn)帶來的影響），從而進一步認識到g值隨高度的增加而減小。課堂練習1.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法

7、不可采用的是（ D ）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1/42.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_2.25_倍.3.關(guān)于萬有引力定律的正確說法是（ B ）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，跟它們的距離的平方成反比C.萬有引力與質(zhì)量、距離和萬有引力恒量

8、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4.如圖，兩球的半徑分別為r1和r2，且遠小于r，而球質(zhì)量分布均勻，大小分別是m1和m2，則兩球間的萬有引力大小為（ D ）A.GB.GC.GD.G5.兩顆行星都繞太陽做勻速圓周運動，它們的質(zhì)量之比m1m2=p，軌道半徑之比r1r2=q，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比T1T2=_，它們受到太陽的引力之比F1F2=_ p/q2_.6.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的差值多大？取地球半徑R=6.37106 m.解析：不計地球自轉(zhuǎn)的影響，物體的重力等于物體所受

9、到地球的萬有引力，有mg=G，mg0=G所以=0.99969g=g0-g=3.04103 m/s2課后作業(yè)完成P38“問題與練習”中的問題。閱讀材料：萬有引力定律由來并普勒定律說明了行星運動的規(guī)律。很自然地會產(chǎn)生這樣一個問題：什么原因使行星沿著橢圓軌道運動?怎樣的力使行星運動遵從第二定律和第三定律呢?開普勒認為應該有某種原因存在著，他并且正確地指出太陽和行星會象磁鐵一樣互相吸引，他還認為這種作用和距離的一次方成反比。但在那個時候，科學還沒發(fā)達到徹底解決這個問題的水平，因此開普勒的這些深刻的思想不能得到進一步發(fā)展。此后半個世紀經(jīng)過包括牛頓本人在內(nèi)的許多科學家如伽利略，惠更斯、虎克等人的努力，力學才得到充分的發(fā)展。牛頓集前人之大成，建立了運動公理。牛頓根據(jù)這些力學公理和力的合成法則，并應用他所創(chuàng)立的微積分數(shù)學方程推出了支配行星運動的力的性質(zhì)。1665到1666年間牛頓發(fā)現(xiàn)，如某行星作勻速圓屬運動，根據(jù)開普勒第三定律，太陽對行星的引力與行星軌道半徑的平方成反比。1679年牛頓使用