2. 万有引力定律教学评价实录

璧山中学校教学案

年级

复备人

高2019级

刘泰兴

学科

教材版本

物理

人教版

主备人

管昌多

课（节\框）

第六章

第3节

单元(章、框)第六章

第3节 万有引力定律

题目

教学设计

一、教学目标

1.了解“月—地检验”的理论推导过程；

2.理解万有引力定律；

3.理解万有引力常量的测量方法、意义。

二、教学重、难点

1.万有引力定律的推导思路和过程。

2.万有引力定律的内容及表达公式。

三、教学过程

（一）复习提问，导入新课

教师：我们上节课学习了两个问题：一是追寻牛顿的足迹学习了行星运动的动力学问题，找到了太阳与行星间引力的规律，谁能回答一下其具体内容呢？

学生：（老师引导学生复习上节课内容）

老师：同学们掌握的很好,根据其引力的作用规律，完全可以解释行星的运动了。正是由于行星受到了太阳对它的引力作用，行星才不会飞离太阳，而是按照开普勒发现的三个规律绕太阳运动。

老师：我们上节课学习的另一个问题是：太阳与行星间的引力规律是否适用于卫星绕行星的运动。思考该问题的探究思维程序如何呢？

学生：提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论。

（引导学生复习上节课的内容“说一说”和相应的探究思维程序，有助于提出“天体间引力规律的普遍性”的新问题从而导入新课。）

老师：那么，你们是否想过天体间引力规律是否具有普遍性呢？也就是说，地面物体与天体间的相互作用力也有同样的“平方反比关系”的规律吗？下面请同学们阅读第三节开头的三个自然段，体会牛顿当年是怎样思考这个问题的。

复备记录

（二）新课教学

1.天体间引力规律的普遍性——科学推理，萌发猜想

教师：（多媒体出示如下阅读提纲，引导学生阅读理解，然后再多媒体演示行星绕太阳运动的动画，月球在地球引力作用下运动及受力的动画，苹果在地球引力作用下落地的动画，引导学生逐步完成阅读问题。）

阅读提纲

（1）行星为什么没有飞离太阳? （2）地面物体为什么不能离开地球而总是落回地面呢？

（3）地球与太阳间的引力和地球吸引苹果的力是不是一种力呢？

（4）最高的山顶上或建筑物上的重力有明显减弱吗？

学生阅读活动或师生共同回答

原因是：太阳对行星的引力作用。

因为地面物体受到地球对它的重力作用。

猜想一：地球与太阳间的引力和地球吸引苹果的力是一种力。

客观事实表明：物体在地面和高山上所受的重力大小没多大区别。

猜想二：地球对周围物体的重力（5）拉住月球的力和地面物体作用应该会延伸到很远的地方，拉住的重力性质一样吗？

月球的力和地面物体的重力性质一样。

（6）树上掉下的苹果砸着牛顿，使牛顿突发奇想而发现了万有引力。你同意这种说法吗？

不同意。机遇偏爱于有准备的头脑。“当牛顿思考月亮绕地球运行的原因时，苹果偶然落地引起了他的遐想”的说法应该有点道理。

教师：根据以上分析，我们是否可以推测：拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力以及地球、众行星与太阳之间的作用力是同一种力，遵循相同的规律？也就是说我们上节课所学习的天体间引力的规律是否具有普遍性呢？

学生：可以，但这个想法的正确性要由事实来检验。

教师：很好，科学离不开事实。牛顿为了验证这个想法的正确性，做了“月

—地检验”。请同学们阅读教材，然后回答检验的思路。

2.月地间引力与地球吸引物体的力相同——月—地检验，验证猜想

（引导学生阅读教材，理解月—底检验的思路。按如下板书思路逐步显示。）

月球运动的向心加速度

两处加速度关系：物体在月球轨道处运动的加速度应该是物体在地面2下落时加速度的1/60。

牛顿第二定律

两力关系：同一物体在地面所受地球的引力是它在月球轨道处所受引2力的60倍。

客观事实

月球的轨道半径是地球半径的60倍

假定两力同种：维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力，同样遵从“平方反比关系”的规律。

第

谷（1546~1601）——天文观测

开普勒（1571~1630）——数据处理

牛

顿（1643~1727）——分析应用

arg23600

月球与地球的距离r =3.8×10m 月球的公转的周期T =27.3天

2重力加速度g =9.8 m/S

8教师：根据以上分析，我们可以得出什么结论？

学生：地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种力。

教师：牛顿并没有就此止步。我们也应该想到，能否再进一步推广呢?也就是说任意物体间都有平方反比关系的吸引力吗？

3.任意物体间的吸引都有平方反比的关系——解放思想，大胆推广

教师：假设任意物体间都有平方反比关系的吸引力作用，为什么我们都没有感觉到大楼、大石头之类的物体吸引我们呢？

学生：因为身边物体的质量比天体的质量小得多，我们觉察不出罢了。

教师：这个假设果真正确的话，我们可以大胆地把上面的结论推广到宇宙中的一切物体之间。牛顿就这样地将之推广了，于是就有了具有划时代意义的万有引力定律的问世。

4.万有引力定律——天地统一，得出万有引力定律

（按学习物理规律的常规方法进行，引导学生分析得出下列各项板书内容。）

（1）内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。

（2）公式：FGm1m2

2r

（3）单位：质量——Kg、距离——m、力——N 。

（4）比例系数G叫做引力常量，普遍适用。

（5）距离的确定：

1可视为质点的物体，则为质点间的距离；

○探究一：对万有引力定律的理解（一）

例题一：如图，两球的半径分别为r1和r2，且远小于r，而球质量分布均匀，大小分别是m1和m2，则两球间的万有引力大小为（ ）

m1m2m1m2A.Gr2

2

B.Gr12 2m1m2m1m2C.G(r1r2) D.G(r1r2r)

你的结论是:

拓展一：某物体在地面上受到地球对它的万有引力为F，为使此物体受到的引力减小到F/4，应把此物体置于距地面的高度为（R为地球半径）（

）

A、R

B、2R

C、3R

D、4R

探究二：对万有引力定律的理解（能力拓展）

例题二（能力拓展）：如图所示，一个质量为M的匀质实心球，半径为R，如果从球上挖去一个半径为r的球，放在相距为d的地方，求从与球面相切处挖去情况下，两球之间的引力分别是多大？

[来源:学科网ZXXK]

2对均质球体则是两个球心间的距离。

○（6）意义：

1对物理学、天文学的发展具有深远的影响；

○2它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来了；

○3在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起了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。

万有引力定律清楚地向人们提示，复杂运动的背后隐藏着简洁的科学规

律；它明确地向人们宣告，天上和地下都遵循着完全相同的科学法则。

5.扭秤装置巧改造，引力常量被测出——天才发明与天才借鉴

教师：万有引力定律——这一科学史上最伟大的定律，与1687年发表在牛顿的传世之作《自然科学的数学原理》中。但在当时，牛顿无法确定其中的引力常量，万有引力定律的正确性仍然值得怀疑。请同学们阅读教材，明确是谁，在什么时间、什么地点测出了引力常量。

牛顿（1643~1727）

1687年

万有引力定律

《自然哲学的数学原理》

推荐标准值：G =6.67259×10-11N·m2·Kg-2

推荐使用值：G =6.67×10-11N·m2·Kg-2

（用多媒体投影上面内容，并展示卡文迪许扭秤实验装置。）

→

卡文迪许←

时差：100多年

（1731~1810）

1789年

在实验室中用扭秤装置测出引力常量

适当提及18世纪80年代，库仑为定量研究电荷间的相互作用力而发明了扭秤装置，实现了对微小量的巧妙测量。卡文迪许则巧妙地利用和改进了扭秤装置，测出了引力常量G。难怪有人形象地称他们是“天才发明和天才借鉴”，我们在学习中互相协作、互相借鉴也是具有重要意义的。

万有引力定律的检验需要大量的事实，卡文迪许测定引力常量的实验是其他检验无法代替的，它为万有引力定律的普遍意义奠定了强有力的实验基础。如果没有G的测出，则万有引力定律在许多问题的应用受到限制。正是由于卡文迪许测出了引力常量G，才使得万有引力定律在天文学的发展上起了重要的作用。

四、本课时教学反思

整体目标达

成教学反思