萬(wàn)有引力定律說(shuō)課與教案

其次節(jié)萬(wàn)有引力定律●教材分析HＹPEＲLINK＼l”目錄”返回名目萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)是人類第一次揭示自然界中一種基本相互作用（總共四種）的規(guī)律,在人類熟識(shí)自然的歷史上樹(shù)立了一座里程碑,對(duì)人類文化的進(jìn)展有巨大的影響。=３\*GB３③本節(jié)課主要敘述了萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程和牛頓的出色工作(憑借他超凡的數(shù)學(xué)能力證明萬(wàn)有引力的思路與方法）,在本章中具有呈上啟下的作用，是本章的重點(diǎn)之一.這節(jié)課的主要思路是:HYPERLＩＮＫ\l”主要思路返回＂主要思路由圓周運(yùn)動(dòng)和開(kāi)普勒運(yùn)動(dòng)定律的知識(shí),得出行星和太陽(yáng)之間的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽(yáng)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(yáng)的質(zhì)量成正比。隨后,了解牛頓的出色工作:發(fā)明微積分工具來(lái)證明此“平方反比的規(guī)律”同樣適用于天體的橢圓運(yùn)動(dòng),從而于１666年發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律并于16８7年隨巨著《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》的出版而公布于世.這個(gè)定律的發(fā)現(xiàn)把地面物體的運(yùn)動(dòng)與天體的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái),對(duì)人類文明的進(jìn)展具有重要意義。由上可知：本節(jié)課重在規(guī)律思維和滲透物理學(xué)的討論方法,因此本節(jié)課的教學(xué)中應(yīng)該在學(xué)習(xí)品質(zhì)方面對(duì)同學(xué)進(jìn)行教育。本節(jié)內(nèi)容包括：發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思路及過(guò)程、萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)和對(duì)它的理解?！窠虒W(xué)目標(biāo)HYＰＥＲＬINK＼l”目錄＂返回名目一、知識(shí)目標(biāo)⒈了解萬(wàn)有引力定律得出的思路和過(guò)程.⒉理解萬(wàn)有引力定律的含義并會(huì)推導(dǎo)。⒊知道任何物體間都存在著萬(wàn)有引力,且遵循相同的規(guī)律。二、能力目標(biāo)HYPＥRＬIＮK返回名目⒈培育同學(xué)建立物理模型的能力：學(xué)習(xí)處理問(wèn)題時(shí),抓主要沖突、簡(jiǎn)化問(wèn)題，建立模型的能力與方法；⒉培育同學(xué)的科學(xué)推理能力：訓(xùn)練同學(xué)進(jìn)行規(guī)律分析和數(shù)學(xué)推理的能力；⒊用數(shù)學(xué)公式表述物理概念和規(guī)律的能力。三、德育目標(biāo)HYPERLINＫ＼l”目錄＂返回名目通過(guò)牛頓在前人基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的思想過(guò)程，說(shuō)明科學(xué)討論的長(zhǎng)期性、連續(xù)性及困難性,從而對(duì)同學(xué)進(jìn)行如下教育:⒈向同學(xué)滲透由一般觀察到假說(shuō)再數(shù)學(xué)推理直至實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一自然科學(xué)的討論方法;⒉學(xué)習(xí)科學(xué)家們堅(jiān)持不懈、一絲不苛的工作精神,培育同學(xué)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和擅長(zhǎng)探究的思維品質(zhì);⒊學(xué)習(xí)科學(xué)家們謙遜美德和相互協(xié)作的精神?！窠虒W(xué)重點(diǎn)HYPＥRLIＮＫ＼l＂目錄"返回名目⒈萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)。⒉萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式。●教學(xué)難點(diǎn)HＹPＥRLＩNK\l”目錄”返回名目⒈對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解；⒉對(duì)萬(wàn)有引力的理解：地面物體受到的重力與天體間的引力性質(zhì)相同，都遵從“平方反比關(guān)系";⒊一般物體間的引力很小,同學(xué)缺乏感性熟識(shí)；⒋計(jì)算萬(wàn)有引力時(shí)物體間距離的含義?！窠虒W(xué)方法ＨYＰERＬINK\l＂目錄"返回名目⒈對(duì)萬(wàn)有引力定律的推理——采納分析推理、歸納總結(jié)的方法。⒉對(duì)疑難問(wèn)題的處理——采納講授法、例證法。通過(guò)新舊教材的對(duì)比知道:老教材直接定性地給出萬(wàn)有引力定律及其計(jì)算公式，重在識(shí)記;而新教材先介紹萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的思路,然后運(yùn)用科學(xué)推理得出萬(wàn)有引力定律,重在規(guī)律思維和滲透物理學(xué)的討論方法。因此，依據(jù)教材編排的意圖和教材內(nèi)容的特點(diǎn)，結(jié)合高一同學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)和熟識(shí)能力,我采納“閱讀-啟發(fā)"式教學(xué)法。教學(xué)中運(yùn)用圖表分析、設(shè)問(wèn)、提問(wèn)、幻燈投影、多媒體教學(xué)等綜合手段，體現(xiàn)老師在教學(xué)中的主導(dǎo)地位.教是為了不教，在教知識(shí)的同時(shí)最關(guān)鍵的是要教給同學(xué)學(xué)習(xí)的方法,讓同學(xué)在學(xué)中悟法、會(huì)中用法。這樣才有利于同學(xué)全面素養(yǎng)的提高。依據(jù)本節(jié)教材的特點(diǎn)，采納同學(xué)課前預(yù)習(xí)、查閱資料、課堂閱讀、商量總結(jié)、數(shù)理推導(dǎo)、歸納概括等學(xué)習(xí)方法，為同學(xué)供應(yīng)大量參加教學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)，樂(lè)觀思維，充分體現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)中同學(xué)的主體地位?！窠虒W(xué)用具HYＰERLINＫ\l＂目錄”返回名目投影儀、投影片●教學(xué)步驟ＨYＰＥRLＩＮK\l＂目錄＂返回名目一、導(dǎo)入新課由上節(jié)課我們知道:古代由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和航海的需要，人們進(jìn)行了大量的天文觀測(cè)，這方面突出的代表人物是——第谷，四十多年的觀測(cè)數(shù)據(jù)成千上萬(wàn)，他的助手-—開(kāi)普勒—-由于良好的數(shù)學(xué)功底和超強(qiáng)的規(guī)律思維能力,在成千上萬(wàn)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。那么行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有幾條？………開(kāi)普勒第肯定律、（HYPERＬＩＮK另法參后原)公式中的G是一個(gè)常數(shù)，叫萬(wàn)有引力常量。HYPERLIＮK\ｌ”目錄"返回名目進(jìn)而牛頓還討論了月地間的引力、很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(gè)物體間，即具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力定律。⒉萬(wàn)有引力定律：⑴⑵⑶⑷⑸⑹HYＰERLINＫ＼l”目錄”返回名目⑴內(nèi)容:自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個(gè)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。⑵公式：⑶各物理量的含義及單位HYPERＬIＮＫ\ｌ＂目錄”返回名目r表示兩個(gè)簡(jiǎn)略物體相距很遠(yuǎn)時(shí)，物體可以視為質(zhì)點(diǎn)；如果是質(zhì)量分布均勻的球體，r為它們的球心間的距離；(如果是規(guī)章外形的均勻物體，ｒ?yàn)樗鼈兊膸缀沃行拈g的距離），單位為“米"。G為萬(wàn)有引力常量,.(這個(gè)引力常量的消滅要比萬(wàn)有引力定律晚一百多年哪！是英國(guó)的物理學(xué)家卡文迪許測(cè)出來(lái)的，我們下節(jié)課就要學(xué)習(xí)。）HYPＥRＬＩNＫ＼ｌ”目錄"返回名目⑷疑問(wèn)：在日常生活中，我們各自之間或人與物體間，為什么都對(duì)這種作用沒(méi)有任何感覺(jué)呢？(這是由于一般物體的質(zhì)量與星球的質(zhì)量相比太小了，它們之間的引力太小了，所以我們不易感覺(jué)到.下一節(jié)課的卡文迪許的精致的扭秤實(shí)驗(yàn)將為我們驗(yàn)證。）⑸擴(kuò)展思路HＹＰERLIＮＫ\ｌ”擴(kuò)展思路月—地檢驗(yàn)一"月-地檢驗(yàn)⒊萬(wàn)有引力定律的理解HＹPEＲLINＫ\ｌ”目錄＂返回名目⑴引力存在于任何兩個(gè)物體之間.也正是由于如此,這個(gè)定律才稱為萬(wàn)有引力定律。只不過(guò)一般物體的質(zhì)量比較小，引力也格外小，我們不易感覺(jué)到而已.⑵萬(wàn)有引力定律公式中的，其含義是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離。當(dāng)兩個(gè)物體相距很遠(yuǎn)時(shí)，物體可看作是質(zhì)點(diǎn);如果是質(zhì)量分布均勻的球體,r為它們的球心間的距離;(如果是規(guī)章外形的均勻物體，r為它們的幾何中心間的距離).⑶物體由于有質(zhì)量而產(chǎn)生引力。質(zhì)量是引力產(chǎn)生的緣由。應(yīng)該注意：萬(wàn)有引力不同于我們學(xué)校學(xué)過(guò)的電荷間的引力及磁極間的引力，也不同于我們以后要學(xué)到的分子間的引力。⑷重力是萬(wàn)有引力的分力。⒋萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義HＹPERLＩNK\l"目錄”返回名目萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn),對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的進(jìn)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)一了起來(lái)；在科學(xué)文化進(jìn)展上起到了樂(lè)觀的推動(dòng)作用，解放了人們的思想，給人們探究自然的神奇建立了極大的信心,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）HＹPEＲLＩNK\l＂目錄"返回名目⒈要使兩物體間的萬(wàn)有引力減小到原來(lái)的1/４，下列方法不行采納的是A、使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變Ｂ、使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來(lái)的１/4，距離不變C、使兩物體間的距離增為原來(lái)的2倍，質(zhì)量不變D、距離和質(zhì)量都減為原來(lái)的１／4⒉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５0kg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。⒊兩個(gè)大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起時(shí)，它們之間的萬(wàn)有引力為F。若兩個(gè)半徑為原來(lái)2倍的實(shí)心大鐵球緊靠在一起,則它們之間的萬(wàn)有引力為A、4FB、2FC、8FD、16F參考答案：⒈D⒉２.2５⒊Ｄ四、小結(jié)（用投影片出示內(nèi)容)HYＰEＲＬIＮＫ＼ｌ＂目錄"返回名目通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),我們了解并知道：⒈得出萬(wàn)有引力定律的思路及方法.⒉任何兩個(gè)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(wàn)有引力常量,r為兩物間的距離。五、作業(yè)HYPＥＲＬＩNＫ\ｌ”目錄"返回名目⒈：２,3，4⒉思考題：⑴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?⑵已知地球的半徑為R,自轉(zhuǎn)角速度為ω,地球的表面的重力加速度為g,在赤道上空相對(duì)地球靜止的同步衛(wèi)星離開(kāi)地面的高度是多少？參考答案：(1)10米（2）●板書(shū)設(shè)計(jì)HＹPERLＩNK德育目標(biāo)HYＰERLINK\l＂●教學(xué)重點(diǎn)"教學(xué)重點(diǎn)HＹPＥRＬIＮK＼l”●教學(xué)難點(diǎn)”教學(xué)難點(diǎn)ＨYPＥRＬINK＼ｌ＂●教學(xué)方法＂教學(xué)方法HYＰERLINK教學(xué)用具HYＰERＬＩNK＼l"●教學(xué)步驟"教學(xué)步驟一、HYPＥRＬINK＼ｌ”●教學(xué)步驟一、導(dǎo)入新課＂導(dǎo)入新課二、HYＰEＲＬＩNＫ\l”●教學(xué)步驟二、新課教學(xué)”新課教學(xué)⒈HYPERＬINK＼ｌ＂●教學(xué)步驟二、新課教學(xué)⒈萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)＂萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)⒉HYPERＬＩNK\l”●教學(xué)步驟二、新課教學(xué)⒉萬(wàn)有引力定律＂萬(wàn)有引力定律⑴ＨＹＰERLINK\ｌ”●教學(xué)步驟二內(nèi)容"內(nèi)容⑵HＹPEＲLINＫ\l＂●教學(xué)步驟二公式＂公式⑶HYPEＲＬIＮＫ\l"●教學(xué)步驟二各物理量的含義及單位＂各物理量的含義及單位⑷HYPERLＩＮＫ\l＂●教學(xué)步驟二疑問(wèn)＂疑問(wèn)⑸HYＰＥＲＬIＮＫ\l"●教學(xué)步驟二擴(kuò)展思路月—地檢驗(yàn)”擴(kuò)展思路月—地檢驗(yàn)⒊HYPERＬＩNK\l＂●教學(xué)步驟二、新課教學(xué)⒊萬(wàn)有引力定律的理解”萬(wàn)有引力定律的理解⒋ＨYPＥRLＩＮK\l＂●教學(xué)步驟二萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義”萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義三、HＹPERＬINK作業(yè)ＨＹＰERLIＮK＼l"●教學(xué)步驟六、板書(shū)設(shè)計(jì)"板書(shū)設(shè)計(jì)HＹＰEＲLIＮK\l"●教學(xué)步驟七、素質(zhì)能力訓(xùn)練"素養(yǎng)能力訓(xùn)練①建立模型，溫故探新②數(shù)學(xué)推導(dǎo)，總結(jié)規(guī)律③科學(xué)推想，形成等式④實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,形成概念擴(kuò)展思路“月-地”檢驗(yàn)（一）牛頓想驗(yàn)證地面上物體的重力與月地間、行星與太陽(yáng)間的引力是同種性質(zhì)的力，他做了聞名的“月—地"檢驗(yàn)，請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本第105頁(yè)有關(guān)內(nèi)容。然后歸納一下他的思路：ＨYＰＥRLINＫ\l”●教學(xué)步驟二擴(kuò)展思路月—地檢驗(yàn)”返回①牛頓的推理:如果重力與星體間的引力是同種性質(zhì)的力,都與距離的二次方成反比關(guān)系，即:HＹＰＥRＬＩNＫ返回另外,由月球的運(yùn)行周期２７.3天和月地兩心間距離可知月球繞地球做近似圓周運(yùn)動(dòng)的向心加HYPEＲLINＫ＼l＂●教學(xué)步驟二擴(kuò)展思路月—地檢驗(yàn)”返回兩方面的結(jié)論是全都的,可見(jiàn)地面物體受到的重力與天體間的引力性質(zhì)相同,都遵從“平方反比關(guān)系"。ＨYPERLＩＮK\l”●教學(xué)步驟二擴(kuò)展思路月—地檢驗(yàn)"返回②現(xiàn)在的計(jì)算：如果我們已知地球質(zhì)量為5.8９×1024ｋg，地球半徑為６.３7×1０６m。同學(xué)們?cè)囉?jì)算一下月球繞地球的向心加速度是多大？HYPＥRLINK＼l＂●教學(xué)步驟二擴(kuò)展思路月—地檢驗(yàn)"返回(１６87――1898)同學(xué)們通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證：HＹPERLINＫ\l＂目錄＂HＹＰEＲＬＩＮＫ\ｌ"●教學(xué)步驟二擴(kuò)展思路月-地檢驗(yàn)＂返回③牛頓的抱負(fù)實(shí)驗(yàn):為了驗(yàn)證地面上的重力與月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力是同一性質(zhì)的力，還提出一個(gè)抱負(fù)實(shí)驗(yàn):設(shè)想一個(gè)小月球格外接近地球，以至于幾乎觸及地球上最高的山頂,那么使這個(gè)小月球保持軌道運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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，這是與我們的閱歷不符的。所以,是同性質(zhì)的力。HYＰEＲＬIＮK＼l”●教學(xué)步驟二擴(kuò)展思路月—地檢驗(yàn)"返回依據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的條件可知行星必定受到一個(gè)太陽(yáng)給它的力。牛頓認(rèn)為這是太陽(yáng)對(duì)行星的引力，那么,太陽(yáng)對(duì)行星的引力F應(yīng)該為行星運(yùn)動(dòng)所受的向心力，即：ＨＹPERLIＮＫ\l＂另法參后原＂返回再依據(jù)開(kāi)普勒第三定律代入上式可得到:HＹPERＬIＮＫ＼l"另法參后原＂返回其中ｍ為行星的質(zhì)量,ｒ?yàn)樾行擒壍腊霃?即太陽(yáng)與行星的距離。由上式可得出結(jié)論：太陽(yáng)對(duì)行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽(yáng)的距離的二次方成反比。即:F∝HYPＥＲLINK\l”另法參后原"返回依據(jù)牛頓第三定律:太陽(yáng)吸引行星的力與行星吸引太陽(yáng)的力是同性質(zhì)的相互作用力。既然太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，那么行星對(duì)太陽(yáng)也有作用力，也應(yīng)與太陽(yáng)的質(zhì)量M成正比，即:Ｆ∝用文字表述為:太陽(yáng)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(gè)常數(shù)，叫萬(wàn)有引力常量。HYPERLＩＮK\l"另法參后原＂返回進(jìn)而牛頓還討論了月地間的引力、很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(gè)物體間，即具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力定律。HＹPＥRLＩNＫ＼ｌ”另法參后原”返回第肯定律：全部的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在全部橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。其次定律:對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的聯(lián)線在相等的