课外读物教学设计思路

人教版高中物理必修二

第六章

万有引力与航天 第三节 万有引力定律

教学目标

一、知识与技能目标

（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。知道任何物体间都存在万有引力，且遵循相同的规律。

二、过程与方法目标

（１）认识科学研究活动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”通过思维程序

“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。

三、情感态度与价值观目标

（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、勇往直前和一丝不苛的工作精神，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

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。

教学难点

１．对万有引力定律的理解；

２．计算万有引力时物体间距离的含义。

教学媒体与环境

多媒体；多媒体课件。

教学方法 启发式互动教学。

教学过程

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一、知识回顾

在第六章前两节,我们追寻牛顿等人的足迹,学习了《

§ 6.1行星的运动》和《

§ 6.2太阳与行教师：星间的引力》。学习了行星运动的规律，找到了太阳与行星间引力的规律，（

引导学生复习上节课内容）

本节课,我们还要继续追寻牛顿的足迹，通过“重新发现”万有引力定律，来进一步体会科学规律发现的思路和过程. 二、新课教学

【导入新课】牛顿的猜想

【思考一】：在太阳系中，行星为什么都会绕太阳公转呢？

对此，牛顿告诉我们：是太阳对行星的引力，才使行星能绕太阳公转。并且太阳与行星间的引力，满足：

MmF

【思考二】：月球为什么也会绕地球公转呢？

太2行r对此，牛顿认为：是地球对月球的引力，使月球绕地球公转。

【思考三】：为什么树上熟透的苹果会掉下来落到地面上？

对此，牛顿认为：是地球对地面上苹果的引力，才使苹果下落。

牛顿对引力的猜想牛顿发现引起牛顿猜想太阳对行星的引力地球对月球的引力地球对地面上苹果的引力它们是同一种性质的力吗？都遵从相同的规律吗？Fm1m2r2这种猜想还需要理论和实际检验下面请看课本中介绍的（月—地检验）【

新课讲授】

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一、“月－地检验”

（先引导学生阅读教材，了解月地检验的思路。）

1、猜想的理论推导：先假定地球对月球的引力,也满足：Fm1m2r2∵月球轨道半径:R月=60R地∴再由牛顿第二定律得：g地∴地球对月球的引力:F月= F2160132月球绕地球公转的加速度：a月602g2.710m/s

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2、实际测量的计算即：月球公转轨道半径r=3.8×108m在牛顿的时代，已能比较精确测定：月球与地球的距离3.8×108m，月球公转周期T=27.3天，地球的自由落体加速度g=9.8m/s242ar由向心加速度公式得：T2则月球公转的向心加速度：a4243.142r3.8108m/s222T(27.3243600)2.7103m/s2猜想的理论推导与实际测量计算结果一致3、月—地检验的结果：它们都是同一种性质的力，都遵循相同的规律。太阳对行星的引力地球对地面上物体的引力地球对月球的引力Fm1m2r2 由此牛顿大胆设想：宇宙中的一切物体间都有引力，m1m2且都满足:Fr21687年牛顿发表了科学史上最伟大的定律---------------------万有引力定律下面我们就来学习万有引力定律的知识

二、万有引力定律1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小F与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们的距离r的二次方成反比.Fm1rF’m22.公式：m1m2FGr2F①m1,m2 ---两物体的质量②r ---两物体间的距离m1m2r2③G ---比例系数，叫引力常量，适用于任何物体，G的国m2/kg2际单位：N·

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3.关于万有引力的理解①具有普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），万有引力是自然界中物体间的基本相互作用之一。②具有相互性：万有引力也具有相互性，符合牛顿第三定律③具有宏观性：通常情况下万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的意义。在微观世界中，万有引力可以忽略不计。

4.关于公式FG①（理想情况）m1m2r2的适用条件：Fm1rF’m2计算两个质点间引力大小r 为两质点间的距离r为两天体中心的距离②（实际情况）计算物体间距远大于大小的两个物体间引力大小（物体可看成质点）如：太阳与行星间；地球与月球间③对于质量分布均匀的两个球体，可视为质量集中于球心FGm1m2r2r为两球心间的距离同样适用r为物体到地心的距离

【典例分析1】由公式FGm1m2r2可知：当两物体之间的距离r时,两个物体可视为质点，F0（正确观点）。公式适用，则两物体之间的引力由此有人得出：当两物体间的距离r0时,则两物体之间的引力F。你认为这种观点对吗？【解析】：当两物体间距离r0时，物体不能看成质点，公式FGm1m2已不再适用，故观点错误。r2

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牛顿虽然发现万有引力定律FGm1m2r2，但却无法算出两个物体间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。100多年后终有人站出来，解决了他的难题。这个人名叫卡文迪许，英国物理学家。

三、引力常量G的测量引力常量G的测量实验-----------扭秤实验m´FmFm´rmr1798年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,利用铅球间的引力作用，采取放大法比较准确地测出了引力常量G的数值。卡文迪许扭秤实验测量结果：引力常量数值为：G=6.671011Nm2/kg2引力常量G的含义—表示两质量m1=m2=1kg的匀质小球，相距r=1m时，小球万有引力的大小。测定引力常量G的重要意义：1、用实验证明了万有引力的存在和万有引力定律的正确性。2、使万有引力定律公式有了真正的实用价值，可以计算天体间的引力大小。

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【知识整合】1、内容：万有引力定律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。2、公式：F引力常量：G=6.67×10m1m2Gr2－11m1FrFm2N·m2/kg2r：质点(球心)间的距离3、条件:质点（或可当做质点）、均质球体4、理解:普遍性、相互性、宏观性【典例分析2】请计算两个60kg相距1m的人之间的万有引力？进而说明为什么当两个人接近时不会吸在一起?分析物体受力时是否需要考虑物体间的万有引力？FGm1m2r26060N216.6710112.4107N说明：两人之间的引力很小，且远小于它们与地面间的摩擦力，故两人不会吸在一起；一般受力分析时可不考虑物体间引力。

【课堂练习】1、一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是相距7.110-30kg,求两个夸克1.010-16mm1m2r211时的万有引力?说明：微观粒子间的万有引力非常小，有时可以忽略不计。解析：由万有引力定律得：FG6.6710(7.11030)2N(1.01016)23.41037N课堂小结“天上”的力与“人间”的力是同一种力牛顿的猜想：引力的检验：月---地检验牛顿的推广：宇宙中一切物体间都有引力万有引力定律:FGm1m2r2万有引力定律的检验：卡文迪许引力常量G的测量实验

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【课堂练习】2、大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系（很遗憾，在北半球看不见）.大麦哲伦云的质量为太阳40kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量1010倍，即2.010质量的109倍，两者相距5104光年，求它们间的引力？解析：有万有引力定律得FGm1m2r26.6710111.1910282.010402.01039N（51043108365243600）N2说明：星系之间的万有引力很大，具有宏观性【课后作业】1.课本:P41（阅读与练习）2.堂堂清:P33(对应练习)3.预习：(§6.4万有引力理论的成就)

太阳系在银河系中的真实运动轨迹.qsv

教学流程图

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