2. 万有引力定律ppt配套的板书设计及意图

万有引力定律课堂设计

四川省苍溪中学校：张国林

教材分析

本节内容包含万有引力定律的发现历程及其推导过程，教材主要包括以下几个部分：（1）从太阳系中行星的运动设问，引入引力的概念；

（2）由圆周运动和开普勒运动定律，推导出万有引力和相关物理量之间的关系；

（3）出示万有引力定律的内容并作出解释；

（4）介绍万有引力常量，并在发展空间里介绍卡文迪许通过扭秤实验测定其数值。

教学目标

1.了解万有引力定律发现的思路和过程；

2.理解万有引力定律的内容及数学表达式，记住引力常量G并理解其内涵，在简单的情景中能计算万有引力；

3.认识发现万有引力定律的意义，领略天体运行规律的简洁与和谐。

教学重难点

1.重点：

（1）万有引力定律的推导

（2）万有引力定律的内容和数学表达式

2.难点：

（1）对万有引力定律的理解和应用

（2）对重力和引力是同性质的力的理解

教学过程

（一）引入新课

课件展示：图片1：太阳系中行星的运动

图片2：月球绕地球的运动

动画3：苹果落地

学生思考、讨论下面问题; 1.分别以太阳和地球为参照物，行星和月球的轨迹是直线还是曲线？

2.做曲线运动的物体一定受到合外力，那么是什么力使天体维持这样的运动呢？

3.为什么苹果从树上落向地面而不是飞向天空？

师：我们可以大胆的提出猜想：行星、月球和苹果的运动都和受力有关，接下来我们先来探究太阳与行星间的引力

（二）太阳与行星间的引力

1.把行星绕太阳的轨道视为圆周，由开普勒三定律以及圆周运动知识可以推导出：此时行星将做匀速圆周运动。

2.设行星的质量为m，太阳的质量为M，线速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为：

由于天文观测中难以直接测得线速度，但是可以很容易得到行星的公转周期，则：

改写为：

由于太阳对行星的引力提供向心力，则：

则，由牛顿第三定律，既然太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳，设此力为

有：

故

（三）月-底检验

1、目的：验证“天上”的力与“人间”的力是同种性质的力. 2、提问：应该抓住哪一个特点去研究这个力是不是同一性质？

3、验证：师生互动，教师指导学生推演：

根据验证原理，若“天上”与“人间”的力是同种性质的力，应满足：F∝1

2r直接研究力，对于月球受到的力很难去测量，转换思维，换一个能够体现力特点的物理量去研究。由牛顿第二定律引导学生发现加速度也可以完成对引力特点的研究。

理论推导：月球受到的地球引力：F∝1

2ranR2又Gmg;Fnman则2

gr由r60R得an19.8=即anm/s22.7103m/s2 g36003600

实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动，向心加速度 T27.3天=36002427.3s;r60R606.410m

64(3.14)26232 an 606.410m/s2.710m/s2(36002427.3)（四）万有引力定律

1.内容：任何两个物体都存在相互作用的引力，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。

2.表达式：

3.说明：

（1）适用条件：只适用于两质点间的相互作用力。

（2）当两物体是质量分布均匀的球体时，r是指球心距。

4.理解：

（1）普遍性：宇宙间任何两个有质量的物体之间都存在着相互吸引的力。

（2）相互性：两物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。

（3）宏观性：地面上的物体一般质量较小，物体之间的万有引力较小，与其他力相比可以忽略不计，但在质量巨大的天体之间或天体与其附近的物体之间，万有引力起着决定性作用。

（4）确定性：两物体间的万有引力只与它们本身的质量和距离有关，而与物体所在的空间的性质，是否受到其他外力无关。

（五）引力常量的测量

1.测量者：卡文迪许

实验名称：扭秤实验

应用方法：放大法

222、单位：Nm/kg

3、数值G6.671011Nm/kg22 4、测定意义：

（1）有力的证明了万有引力的存在

（2）使定量计算得以实现

（3）开创了测量弱相互作用的新时代

【巩固练习】

1.引力常量很小，说明了（ ）

A.万有引力很小 B.万有引力很大

C.很难观察到日常接触的物体间有万有引力，是因为它们的质量很小

D.只有当物体的质量大到一定程度时，物体之间才有万有引力

2.如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）

A.行星同时受到太阳的万有引力和向心力 B.行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力

C.行星受到太阳的万有引力与它运动的向心力不等

D.行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力

3.两行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，若它们只要万有引力作用，那么这两个行星的向心加速度之比 ( ) A.1 B.m1r2 m2r1

mrr22C.2 D.21

m1r2r14.如图6—2—1所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为( ) A．Gm1m2Gm1m2r2 B．(r2

1r)C．Gm1m2Gm1m2(r)2 D．(r21r21r2＋r)【课堂小结】

1.万有引力定律推导过程和方法.

2.万有引力定律的表达式：FGm1m2r2

其中G为万有引力常量，r为两物间的距离. 3.万有引力常量的测量

【作业布置】

优化设计5、6、8题