2. 万有引力定律教案推荐

万有引力定律教学设计（教科版必修2）

四川省自贡市蜀光中学 汤其超

一、设计思想

本节课的设计是在让学生通过万有引力定律的“发现之旅”为线索,了解科学的研究方法，感受牛顿等科学家的创新思维、大胆猜测、和深刻的洞察力以及牛顿超凡的数学能力；以达到培养学生科学思想和探索精神的目的。

二、教材思想

本节教材的目的是通过已知的天体的运动的规律，追寻牛顿的足迹探究地球与月球、地球与地面物体、物体与物体间的作用力规律。重在通过让学生以自己的知识经历一次“发现”万有引力定律的过程，发展学生的科学思维。万有引力定律的发现是物理学上的一个重大事件，是对人类意识形态的一次革命，所以科学思想的教育和知识内容本身具有同样重要性。

三、教学目标

1．了解牛顿发现万有引力定律的思路与过程；

2．理解万有引力定律的内容、数学表达式及适用的范围；

3．知道卡文迪许测量万有引力常量实验的设计思想；

4．了解科学归纳与演绎推理的方法；

5．培养探究问题的科学态度、探究创造的心理品质，感受科学探究永无止境．

四、教学准备：

多媒体电教设备，动画、视频、图片及

PPT 演示文稿．

五、教学重点难点：

重点：万有引力定律的物理意义以及公式的适用条件；

难点：

万有引力定律的发现过程．

六、教学过程：

教学环节

引入新课

教师活动

播放动画与视频：

学生活动

设计说明

观看、讨论．

创设问题情境，

营造气氛，激发奥秘的强烈愿望．

1．谁是宇宙的创作者

此时需要的向心力由什么力提供？

思考、回答：

学生探索自然

2．若把行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，

提出问题

3．太阳与行星间的引力遵循怎样的规律？

自开普勒提出行星运动三定律后，很多科学家都试图去弄清楚行星运动的力学本质．

一、关于行星围绕太阳运动的各种解释

1．开普勒：太阳磁力的吸引；

科学家2．笛卡尔：太阳的漩涡带动行星和卫星一起运

的观点介动；

绍

3．胡克和哈雷等

：太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比．

1

4．牛顿：

学生讨论并回答：

太阳对行星的引力

F 为行星运动

所受的向心力。

学生参与推导：

．

学生答：

1．苹果受重

让学生参与论证

牛顿在此基础上发现了万有引力定学生参与律？下面就重步一下他的旅程

猜想

二、万有引力定律的建立过程

1、牛顿的思考

引导学生由向心力公式和开普勒第三定律推导出：

2、万有引力定律的建立过程

3、若把行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，太阳与行星间的引力规律的推导．

即：

牛顿的猜想

根据牛顿第三定律，太阳吸引行星的力与行

其中

m 为行星的质量，

r 为行星轨道半力作用．

2．月球绕地球旋转，所受地球

引力提供向心力．

3．是的

4．是的

结论：苹果受

径，即太阳与行星的距离．

星吸引太阳的力是同性质的相互作用力．既然太到的力与月亮受阳对行星的引力与行星的质量成正比，那么行星到的力应该是同对太阳也有作用力，也应与太阳的质量

M 成正一种力．

比，即：

第

49 页“物理在

用文字表述为：太阳与行星之间的引力，与它们质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比

学生总结：

牛顿还研究了月地间的引力、许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律，他把这一规律推2

线”

牛顿的月广到自然界中任意两个物体间，即具有划时代意义的万有引力定律．

结论：苹果受到的

引力与月亮受到的引力应该遵从“平方反比” 的关系．

学生回答：地

三、万有引力定律

（一）内容

球对卫星也遵守平方反比关系．

体会牛顿的思

地检验的

月球轨道处的加速度

内容

课堂讨论

学生分析

学生记笔记．

维过程

任何两个物体之间都存在相互作用的引力，比，与两物体之间的距离的二次方成反比．

（二）表达式：

学生答：

利用光的反射巧妙地将微小形变进行了放大．

学生回答：

依据：

万有引力这个力的大小与这两个物体的质量的乘积成正定律

讨论与思考

了解地月检验

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：两质点之间

四、万有引力引力常量

1、实验装置

学生回答：

3 对此问题，英国科学家牛顿做了深入的思考与分析，下面就让我们一起来经历一下这个思考过程．

2、实验原理简介

引导学生①将两个小球固定在杆上，并用金属细丝悬金属细丝扭转，与杆的转动相抗衡，平衡时杆不

阅读教材

挂起来，当两个大球分别靠近小球时，杆转动，

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．

3、实验数据

当时测量的G值为

现在公认的

G 值为

，

体会万有引力定律发现的意义

五、课堂内容总结

牛顿在

17 世纪

60 年代到

17 世纪

80 年代的

20 年中，把引力思想不断扩展最终扩展到宇宙万物中：任意两个物体之间都存在吸引力．

牛顿的理论著作：1687 年发表《自然哲学的数学原理》，对猜想进行严格地理论证明．

万有引力定律

（一）内容

任何两个物体之间都存在相互作用的引力，这个力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与两物体之间的距离的二次方成反比．

（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：两质点之间

卡文迪许扭秤实验：

该实验设计有什么巧妙之处？

2．利用光的反射巧妙地将微小形变进行了放大

这个实验从设计到测量对科学家都是极大4

的挑战，卡文迪许研究了整整

50 年才成功．

3．

G 值的物理含义：两个质量为

1kg 的物体相距

1m 时，它们之间万有引力为

6.67×10-11 N．

布置作业

导学案《当堂检测》

板书设计

第二节

万有引力定律

一、关于行星围绕太阳运动的各种解释

二、万有引力定律的建立过程

三、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．

四、万有引力引力常量

万有引力常量的测量：

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

五、课堂内容总结

5