2. 万有引力定律教案1

物理必修2 第3章

万有引力定律

第2节 万有引力定律（教学设计）

一、教学目标

1．知识目标

（1）了解万有引力定律得出的思路和过程。

（2）理解万有引力定律的推导过程及其公式的物理意义。

（3）知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

（4）知道引力常数的大小和意义。

2．能力目标

（1）通过经历建立物理模型的过程，学习处理问题时，抓主要矛盾、简化问题，建立模型的能力与方法；初步认认识估算法及其物理意义。

（2）经历科学推理的过程，学会通过进行逻辑分析和数学推理解决物理问题；

3．情感目标

通过牛顿在前人基础上发现万有引力的思想过程，理解科学研究的长期性、连续性及艰巨性，学习科学家们坚持不懈、一丝不苛的工作精神和互相协作的精神。

二、教学要点

万有引力定律及其建立过程

三、教学难点

万有引力定律的发现过程。牛顿将天体间的力与地面物体受到的重力想象成同一性质的力，而这种想象是建立在十分抽象的逻辑推理之上的。

四、教学流程

教学流程

环节一：课程导入

教师活动

从时事热点霍金去世以及某知名网站用黑洞吸走与霍金相关图片纪念入手，从黑洞引出吸引力。

人类在自己的发展过程中首先就遇到了时间的测量，如一年为什么有春夏秋冬季节的更替，为什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么时候开始等等。为了解决这些问题，人类通过对天体——太阳、月亮、行星和恒星的观察，找到了解决问题的办法，人类就这样开始对天学生活动

观察图片，感受宇宙的浩瀚与神秘

设计意图

通过这样的设计，使学生感受宇宙的浩瀚与神秘，从而激发他们的探索精神

体的位置和运动的研究。

仰望星空，太阳系中的行星为何能绕太阳做圆周运动?是什么力使行星做圆周运动呢？

环节二：

讲授新课

一、对天体间引力的分析

1．天体引力的假设

伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致天体做圆周运动。

开普勒、吉尔伯特：行星是依靠从太阳发出的磁力运行的，这是早期的引力思想。

笛卡尔：“旋涡”假设，宇宙空间存在一种不可见流质“以太”，形成旋涡，带动行星运动。

胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。

2．为了使问题简化，我们把行星绕太阳的运动看作做匀速圆周运动，那么，太阳对行星的引力F应为行星理论推导

学科网ZXXK]

思考作答

开阔学生的思维，巩固匀速圆周运动的分析方法

让学生初步了解研究中方法的创新、思维方式的创新的精神。

2rmv2所受的向心力，即：F，v

Trr3v2解得：F4(2)

Tr2r32m由开普勒第三定律2k得：F4k2

rT由此可得：Fmr2[来源:Z#xx#k.Com]

根据牛顿第三定律：由牛顿第三定律可知，太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳，设此力为F′，

MF2又

F =F′

rMm因此FF2

r

二、与引力有关现象的思考

1．指导学生阅读教材并总结

★阅读教材

讨论交流

问1：为什么苹果会从树上落向地面？

问2：月球为什么会绕着地球转动？

2．讲述：

（1）苹果由于受到地球的吸引力而落向地面。

（2）月球如果不受外力的作用，它将沿直线由A运动到B，而事实上月球偏离了直线，绕地球做圆周运动，这表明月球受到向心力，方向指向地心。

3.牛顿的思考：

牛顿猜测：太阳与行星间、地球与苹果间、地球与月亮间的力是不是同一种力呢？

三、月-地验证

错误!

从力学角度分析：由公式FG

学会思考

[来源:Z_xx_k.Com]

培养学生阅读观察、信息处理能力，

掌握方法。

开阔学生的思维，

m1m2r2

计算并总结结论

1月球在月球轨道上运动时的加速度是地球表面的3600

从运动角度分析：

月球加速度：

理解实验方法a月1

=

所以符合规律

a地3638

四、万有引力定律

★万有引力定律的内容：

宇宙间任意两个有质量的物体都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比。

理解公式中各点的物理意义

体会引力常量的测量方法

mm★万有引力定律的表达式：FG122

r★万有引力的使用条件：严格地讲，只适用于质点间的引力计算，而当两物体间距离远远大于物体的尺寸时，物体可看作质点。特别地，当两物体是质量分布均匀的球体，又不能看作质点时，在进行它们间的引力计算时，r取球心间距离。

五、引力常量

1798年,即在牛顿发现万有引力定律一百多年以后,英国物理学家卡文迪许（1731－1810）,巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量．

实验原理简介

的巧妙

①将两个小球固定在杆上，并用金属细丝悬挂起来，当两个大球分别靠近小球时，杆转动，金属细丝扭转，与杆的转动相抗衡，平衡时杆不再转动．金属细丝转过的角度与大小球之间的引力对应，通过转角可以求出引力．

② 在金属丝上装上一块平面镜，随金属细丝一起旋转，光线射到平面镜后反射，在较远的光屏观察光斑的移动，就可以测出金属细丝转过的角度．

该实验设计有什么巧妙之处？

利用光的反射巧妙地将微小形变进行了放大

常用值：

思考：为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？

假设质量均为60千克的两位同学，相距1米，他们

之间的相互作用的万有引力多大？

G6.671011Nm2/kg2

m1m2FG22.4107N

r2．4×10-7N是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的

力人根本无法察觉到。

典型例题

例1要使太阳对某行星的引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是

A．使两物体的质量各减小一半，距离不变

B．使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离

不变

C．使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变

D．距离和质量都减为原来的1/4 【答案】D 【点评】本题考查应用比例法理解万有引力定律的能力，要综合考虑质量乘积与距离平方和引力的关系，难度不大，属于基础题．

例2地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，这个飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为多少？

【点评】该题考查的是万有引力定律的应用，要能够根据题意列出等式，去解决问题．根据万有引力定律表示出地球对飞行器的引力和月球对飞行器的引力．根据引力相等找出飞行器距地心距离与距月心距离之比．

[来源学#科#网Z#X#X#K]环节三：课堂小结

师生共同回顾本节内容。

1．万有引力定律内容

2．万有引力定律表达式及适用条件

3．引力常量

呼应

突出重难点，为下一节课教学做铺垫。

环节四：课堂练习

Mm1．对于万有引力定律的数学表达式FG2，r下列说法正确的是（

）

A．公式中G为引力常数，是人为规定的B．r趋近于零时，万有引力趋于无穷大

C．m1、m2之间的万有引力总是大小相等，与m1、m2的质量是否相等无关

D．m1、m2之间的万有引力总是大小相等方向相反，是一对平衡力

故选：C 2．甲、乙两个质点间的万有引力大小为F，若甲质[来源:Zxxk.Com]学生作答

点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的2倍，同时它们间的距离减为原来的1/2，则甲、乙两个质点间的万有引力大小将变为

（ ）

A．

F/2

B．F

C．4F

D．8F

板书设计

第二节

万有引力定律

一、对天体间引力的分析：

二、与引力有关现象的思考 三、月-地验证

四、万有引力定律

（一）内容：

（二）表达式：

式中：

G

为万有引力常量，

r

为两物体中心的距离．相距很远的物体可以看成质点，对球形物体而言，

r

为球心距离． （三）适用条件：

严格地，适用于质点间的相互作用；近似地，用于两个物体间的距离远远大于物体而言，本身的大小时；特殊地，用于两个均匀球体， r 是两球心的距离． 五、引力常量： 测量 G 值为， 现在公认的 G 值为

G 值的物理含义：两个质量为 1kg 的物体相距 1m 时，它们之间的引力为6.672×10-11 N 教学流程图：错误!