2. 万有引力定律教学设计实例

万有引力定律教学设计

普通高中物理课程标准》对本节的要求是：通过有关事实了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。

从内容性质与地位来看，本节内容是对上一节教学内容的进一步外推，是下一节内容学习的基础；是猜想、假设与验证相结合的教学内容；是一种演绎思维与归纳思维相结合的推理知识建构结构。教材中重视对理论的实践检验。本节重点内容是理解万有引力定律的推导思路和过程，掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义，知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。本节难点是对月地检验思维过程的理解。另外本节内容还注重是对学生“科学方法”教育和“情感态度与价值观”的教育：使学生认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力；本节结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力；使学生学习科学家们坚持不懈的工作精神和严谨的工作态度，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。

教学目标

一、知识与技能

1.理解万有引力定律的推导思路和过程。

2.理解掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义。

3.知道卡文迪许测量出万有引力常量的重要意义。

4.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

二、过程与方法

1.认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力。

2.结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。

3.体会卡文迪许扭秤实验中放大微小量的思想。

三、情感态度与价值观

1.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。

2.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。

教学重点与难点

1.

月-地检验的思维过程。

2.

万有引力定律的内容以及表达式。

3.

万有引力定律的应用。

教学过程

教师：前一节课中我们共同研究了行星与太阳之间的引力，请同学们回顾以下，他们之间的力与哪些因素有关？

学生：与太阳的质量、行星的质量和他们之间的距离有关。

教师：表达式是怎样的？

学生：回答公式。据此说明M代表的是太阳质量，m代表的是行星的质量。

教师：引力的推到过程是怎样的？应用到了哪些内容

学生讨论：引力提供向心力，再根据作用力反作用力推导。涉及到了开普勒第三定律，牛顿第二，第三定律。

教师：按照这个思路如果问你月球与地球之间的力应该与哪些量有关呢？表达式应该是什么样的？

学生：与月球质量，地球质量，月地距离有关。学生仿照上面的公式得出二者之间的力。

课件展示两张图片对应两种运动

教师：这节课我们继续来研究它们之间的作用力。下面这两个运动同学们观察后，交流讨论看看这两个运动分别有什么特点，它们之间有什么联系。

学生讨论：自由落体运动是匀加速直线运动，月球的运动是圆周运动。二者一个是直线，一个是曲线，但是都有加速度，产生加速度的施力物体都是地球。

教师：这二者都受地球的力，这两个力有没有什么联系呢？

教师：早在17世纪牛顿就关注到了这个问题。牛顿思考苹果受到重力而落向地面，如果树长得高一些，苹果还会落下，加速度差别并不明显，如果苹果树延伸到月球那么远，是不是也会向月球那样围绕地球运动？地球对月球的力和对表面物体的力是不是同一种力？

教师：我们要来验证牛顿的这个猜想。思路：假设有两个一样的苹果，A在地面附近做自由落体，B是月球轨道上的“苹果月亮”。如果是同一种力，应该遵循力正与距离平方成反比。请分别表示一下A、B受力。

FAG学生:MmAMmBFGB22RA,RB.两个苹果的力之比应为F/F

=R2/R2竟然，那么我ABBA们就可以通过求A，B受力大小之比来验证猜想是否正确？

教师：AB受力大小之比，可以求各自的加速度，然后比一下。

学生：根据给出的常量计算B的向心加速度。经过计算有的学生得出了加速度的大小。

教师：A的加速度是重力加速度，将AB的加速度比一下看看得出了什么？

学生：比值是3600:1！

与刚才的RB2/RA2竟然相等！

教师：同学们这个结果是否印证了牛顿的猜测？

学生：是的。

教师：牛顿进行了进一步的推广，是不是一切物体之间都有引力呢？

教师：板书万有引力定律

学生齐读两遍

教师:G为引力常量，牛顿虽然提出了万有引力定律，但是由于引力常量不清楚，这个公式并不能实际的计算出物体之间的万有引力。直到一百多年后卡文迪许通过扭秤实验测出了G的大小。

学生：观察扭秤实验装置的图片，体会放大微小量的物理思想。

教师：在万有引力定律的公式里，r该如何理解呢？

学生：球心距离。

教师：如果是两个质量分布均匀的球体，那么r就可以认为是球心连线的距离。如果是求苹果与地球之间的力，就把苹果看成质点，r为质点到球心的距离。

教师：下面我们看这样的一个问题

问题：地球质量6.0*1024kg,地球半径R=6400km,求50kg的人与地球之间的力大小

学生通过公式求解。

教师：你凭借经验体会这个结果对不对？

学生：对。这个结果和mg一样大。

教师通过几个练习题巩固学生对万有引力定律相关知识的理解和应用。

布置作业。