2. 万有引力定律教学设计一等奖

《万有引力定律》教学设计

作者姓名：冯毅勤 工作单位：恩平市第一中学

【课题】万有引力定律（1课时）

【教学目标】

1.知识与技能

（1）了解万有引力定律发现的思路和过程，知道地球上的重物下落与天体运动的统一性；

（2）知道万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力，知道万有引力定律的适用范围；；

（3）会用万有引力定律解决简单的引力计算问题，知道万有引力定律公式中r的物理意义，了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意义；

（4）了解万有引力定律发现的意义，体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性。

2.过程与方法

（1）通过万有引力猜想、月地检验的内容，了解万有引力定律发现的过程中；（2）由万引力定律的推导、引力常量的测量，培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

3.情感态度与价值观

（1）通过了解天体运动的探究过程，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度； （2）通过了解科学家探索万有引力定律的过程，培养学生发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证的思维方法。

【教学重点】

万有引力定律的推导、应用。

【教学难点】

1、对万有引力定律的理解；

2、使学生能把地面上的物体所受的重力与天体间的引力是同性质的力联系起来。

【教学策略设计】

1、教学方法：综合应用讲授、探究和讨论等方法；

2、学法指导：在教师的引导下自主探究，分析推导。

【教学用具】 多媒体课件。

1

【教学过程设计】

教学环节

一、新课引入

复习引入

提问：

教师活动

学生活动

思考、作答。

设计意图

通过复习前面学习过的内容，加深学生对旧知识的印象，为本

1、

开普勒三定律的内容；

2、

上节课学习的太阳与行星间的引力规律。

节推导万有引力定律打基础。

二、新课教学

1、月地间引力的猜想

引导学生思考

猜想、思考、通过上一节学过分析、作答。

的知识引入未知的知上一节我们学习了太阳与行星间的引力规律：太阳与行星之间的引力使行星不能飞离太阳。那么：

1、

是什么力使得物体（苹果）不能离开地球，总要落回地球呢？这个力在很高的建筑物、高山上都没有明显的减弱，它会不会作用到更远的月球上呢？如果它能作用到月球上，为什么月球没有掉到地球上呢？

2、

地球吸引物体（苹果）的力、地球吸引月亮的力与太阳与行星之间的力是不是同一种（性质）的力？

让学生通过阅读课本内容，找到重要信

识，激发学生的学习兴趣，培养学生大胆猜想、自主探究的能力。

2、月—地检验

1、引导学生阅读教材“月—地检验”内

容。

阅读课文，从课文中找出培养学生的自主学投影以下内容：地

面

附

近

的

重

力

加

速

必要的信息。

息，度g=9.8m/s，月球绕地球运动的周期为 27.3 天，地球半径为

R =6.4×10m，月球与地球的距离r约为地球半径的 60倍。

2 62习能力

2、引导学生自主推导：

月球绕地球做圆周运动的向心加速度：进行推导、

引导学生推导计算，用计算的结果来证得出结论。

明猜想的正确性，增强学生的理性认识和运算能力。

22a月()rT23.142（）6.410660m/s227.32436002.72103m/s2

一个物体在地面上的重力加速度为g=9.8m/s,如果把这个物体放到月球轨道的高度，由圆周运动知识及开普勒第三定律有：2

2ra（)2r,即a2TTr3又3k

T1a2r因为月球到地球的距离约为地球半径的60倍，则：a

132

g2.7410m/s260

即物体的加速度近似于月球绕地球运动的向心加速度的值。

检验结果：月球绕地球做圆周运动的向心加速

3 1度十分接近地面重力加速度的3600，这个

重要发现为牛顿发现万有引力定律提供了有力证据，即物体所受地球的引力、月球所受地球的引力与太阳与行星间的引力，本质上是同一性质的力，都遵循相同的规律。

3、

万有引力定律

引导学生阅读教材内容，思考问题：

1、

太阳与行星之间、地球与月球之间、地球阅读教材、思考问题、发表见解，对于不培养学生认真阅读、思考的能力，对不懂的地方学会及时反馈。

培养学生的思考和

理解能力

与物体之间的引力都遵循相同的规律（与能理解的地两物体的质量成正比，与他们之间距离的方举手提题。

二次方成反比），把这个规律推广到宇宙

2、

万有引力定律的内容是什么？写出表达

式，并注明每个符号的单位和物理意义。

3、

万有引力定律适用的条件是什么？

4、

你认为万有引力定律的发现有何深远意间任意两个物体之间，你觉得合适吗？

义？

听取学生回答，解答学生的提出的疑问，认真听讲，掌握万有引力

进而给出万有引力定律的内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，即F定律的内容，

思考万有引力定律的普遍性。

Gm1m2r2

式中各物理量的含义及单位：

F为两个物体间的引力，单位：N m1、m2分别表示两个物体的质量，单位：kg r为两个物体间的距离，单位：m G为万有引力常量：G=6．67×10N·m/kg，

它在数值上等于两个质量都是1Kg的物体相22 距1m时的相互作用力，单位：N·m/kg

4 -11 22

万有引力定律适用的条件：严格来说，万有引力公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，公式也近似适用，此时它们间的距离 r 应为两物体质心间的距离；对于均匀的球体，不管它理解万有引力定律的适用条件。

使学生掌握万有引力定律的适用条件。

们相距远近，万有引力表达式都适用，r 为两

球心间的距离。

对万有引力定律的理解：

A.

万有引力的普遍性：任何客观存在的两部分有质量的物体之间都存在着这种相互吸引力；

B.

万有引力的相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，它们大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上；

C.

万有引力的宏观性：在通常情况下，万有

点评总结：有引力定律的发现有着重要的

知程度。

通过对万有引力理解万有引定律的理解，加深学生力定律。

对万有引力定律的认

引力非常小，只有在质量巨大的星球之间，或

无关。

物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体天体与天体附近的物体间，万有引力的存在才有宏观意义，所以在分析地球表面物体受力时，不考虑其他物体对它的万有引力；

D.

万有引力的特殊性：两个物体间的引力只与他们本身的质量以及它们之间的距离有关，与所在空间的性质无关，与周围物体物体存在

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运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。

培养学生认真阅读、观察、思考的能力，敢于发表自己的见解。

4、引力常量

引导学生阅读教材，思考问题：

1、

引力常量是由哪位物理学家测出的，它的数值是多大？

2、

引力常量的测定有何实际意义？

用PPT展示卡文迪许扭秤装置，并介绍实验过程

阅读教材、观察实验、思考问题、发表见解。

听取学生的回答，点评总结：牛顿在前人的基础上，应用他超凡的数学才能，发现了万有引力定律，却没能给出准确的引力常量，使万有引力只有其理论意义。引力常量G的测出，使万有引力具有了实际意义。

纪教育

三、实例探究

用PPT展示课堂习题：

思考、计算得出答案。

1、某物体在距离地面为 R 的地方受到地球对它的万有引力为 F ，为使此物体受到的引力

减少到 F/4，应把此物体置于距地面的高度为通过习题巩固对知识的理解和应用。

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（R 是地球半径）：（ ）

A、R B、2R C、3R D、4R 2、地球质量大约是月球质量的81倍，在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，如果月球和地球对它的引力大小相等，则该位置到月球中心和地球中心的距离之比为：（ ）

A、1 ：27 B、1 ：9 C、1 ：3 D、9 ：1 3、假设地球为一密度均匀的球体，若保持其密度不变，现将半径缩小1/2，那么，地面上的物体所受的重力将变为原来的：（ ）

A、2倍 B、1/2倍

C、4倍 C、1/8倍

四、课堂小结

引导学生概括总结本节的内容：

万有引力定律的内容；

万有引力定律的公式；

万有引力定律的适用范围；

引力常量的数值。

五、布置作业

布置课后作业

完成作业

通过作业巩固学过的知识。

师一起总结。

回忆本节学过让学生总结、归纳的内容，和老本节的内容，建立完整的知识体系。

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【板书设计】

2 万有引力定律

一、太阳与行星间的引力

Mm FG

2r二、月地检验

月球绕地球做圆周运动的向心加速度：

22a月()rT23.142（）6.410660m/s2 27.32436002.72103m/s2一个物体在地面上的重力加速度为g=9.8m/s,如果把这个物体放到月球轨道的高度，由圆周运动知识及开普勒第三定律有：

222ra（)r,即a2TTr3又3k

T1a2r因为月球到地球的距离约为地球半径的60倍，则：a三、万有引力定律

1、

内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。

132

g2.7410m/s2602、

公式：FGm1m2r2

3、

适用条件：

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①严格来说，万有引力公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，公式也近似适用，此时它们间的距离 r 应为两物体质心间的距离；

②对于均匀的球体，不管它们相距远近，万有引力表达式都适用，r 为两球心间的距离。

四、引力常量

引力常量G由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置测出

通常取：G=6．67×10

【教学反思】

1、在“月地检验”内容中，计算月球绕地球做圆周运动的向心加速度十分接近地面重力加速度的-11 N·m/kg，

221时，由于运算量较大，而且数值的取值有所偏差（如有的地方用地球半径为 R 36006=6.4×10m，月球与地球的距离r约为地球半径的 60倍进行计算；有的地方用月地距离r=3.8×10m进行计算），必要时要对数值的取值作说明，注意控制好时间；

2、关于引力常量的测量，课本没有详细的介绍，教材也没有卡文迪许实验装置，教师可以通过课件向学生展示和介绍。考虑到课堂时间的安排问题，如果时间不够，这部分内容可以安排学生课后去完成，让学生自己查阅相关资料，讨论和分析，写出引力常量测定的方法原理。通过这一过程让学生体会实验探究的重要性。

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