课外读物名师教学设计2

《万有引力定律》教学设计

一设计思路

1遵循牛顿发现万有引力定律的思想过程，首先提出问题：太阳—行星之间，月亮—地球之间，苹果—地球之间的作用力是否是同性质力。然后，根据牛顿理想实验提出猜想，最后结合“月—地检验”

根据“平方反比关系”加以论证。培养学生“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”的探究思维意识和能力。

2按学习物理规律的常规方法学习万有引力定律，包括内容和表达公式；及其规律、物体间距离的理解。

3 引导学生理解卡文迪许在引力常量的测量实验中“放大”思想的巧妙之处。

二教学流程

复习提问

天体间引力普遍性的猜想

提出猜想

月—地检验

验证猜想

万有引力定律

结论推广

定律讲解

引力常量测定实验

练习小结

三教学目标

知识与技能

1.

了解万有引力定律发现的思路和过程。

2.

知道万有引力及万有引力的适用范围。

3.

会用万有引力定律解决简单的引力计算问题。

4.

了解引力常量G的测定在科学史上的重大意义。

过程与方法：

1．通过对万有引力的学习，使学生体会在科学规律发现过程猜想与求证的重要性。

2．通过展示卡文迪许扭秤的设计方法，渗透科学发现与科学实验的方法论教育．

情感态度与价值观：

理解科学发现、发展的过程和规律；感悟科学家追求和宣传科学真理所表现出的坚定信念和献身精神； 四教学重点

万有引力定律的推导思路和内容及数学表达式

五教学难点

万有引力定律发现的思路

扭秤实验的物理思想和科学方法; 六教学资源

多媒体资料

七教学过程

教学过程

一、牛顿万有引力的猜

二、探究猜想：

出现困难：力难算，

由牛二定律：Fma

比较a

引入：

牛顿想苹果为什么下落？地球对苹果的引力与太阳与行星之间的作用力是不是一种力呢？

另外，在地面上平抛物体，若物体速度足够大则物体将绕地球做圆周运动（理想实验）。这与月球围绕地球运动相似，那么地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力，真是同一种力？

二、探究猜想：

假如地球对月球的力、地球对地面上物体的力真是同一种力，则它们遵循什么规律？

如何验证？

想：

一、提出猜想：

复习：1．行星运动是按照什么规律运行的呢？

2．太阳与行星之间作用力的规律是什么？

学生思考、回答：

开普勒行星运动定律

太阳与行星之间的引力

复习引入

通过启发式的设问, 激发学生的探究兴趣与想象力

教师引导

学生思考：300多年前牛顿苦思冥想的猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一本源?

学生回答: 平方反比；测出两处力比较看是否符合。

教师活动

学生活动

设计意图

FG规律

Mmr2平方反比学生回答: 重力

三、万有引力定律：

应为a1

r2

学生讨论、提出方案

让学生将圆周运动的知识运用到实际问题处理中。

让学生自己动手推导，月球轨道半径约为地球半径的60倍。

月球轨道上物体运动的加速度就应该是地面物体下落1加速度的倍。

260怎样求出月球轨道上物体运动的加速度？

a

4r

T2242r由于月球运动周期易于观测，所以用a

2T8月球到地球的距离r3.810m, 月球公转周期27.3请一名同学对过程说明

a天，同学们能否根据以上数据说明上述猜想的正确性？

结论：地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力，确实是同一种力.

三、万有引力定律：

1表述：自然界中任何两个物体之间都存在相互作用的引力，引力的大小跟这两个物体的质量m1和

4rT2243.1423.810827.3243600322m/得出结论。s2有更强的说服力。

＝2.6910m/s

＝

g

260m2的乘积成正比，跟两物体之间的距离r的平方成反比。

――1687年发表在《自然哲学的数学原理》上。

mm2公式表示：FG122

r3适用条件

①万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。

②当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间距离。

③当研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力。（此方法仅给学生提供一种思路）

4对万有引力定律的进一步理解

普遍性

相互性

宏观性

四、引力常量G的

四、引力常量G的测定

提问：由万有引力定律公式能测地球质量吗？

1686年牛顿发现万有引力，但由于当时实验条件和技术的限制，很难精确地测定上述比例式中比例系数．直到第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量．

1．卡文迪许扭秤实验

学生讨论；没有G

学生讨论

11

让学生体会实验的“放大”思想

让学生体会到是万有引力主宰着天体之间的关系；

让学生体会到微观粒子之间万有引力更加小。

1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，

扭秤的主要部分是：一个T字形轻而结实的框架，倒挂在一根石英丝下。在T形架的两端各固定一个小球，再在每个小球的附近各放一个大球，根据万有引力定律，大球会对小球产生引力，T形架会随之扭转，只要测出其扭转的角度，就可以测出引力的大小。

提问：1为什么要长？2为什么要用到光反射？3为什么刻度尺要远？

扭秤装置把微小力转变成力矩来反映（一次放大），扭转角度又通过光标的移动来反映（二次放大）．从而确定物体间的万有引力．

2引力常量G6.6710Nm2/kg2

让学生查找关于卡文迪许的资料

学生思考计算

学生思考计算

3测定引力常量G的重要意义

（1）．证明了万有引力的存在．

弱力的新时代”……英国物理学家玻印廷语．

练***麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系。大麦哲伦云的质量为太阳质量的1010倍，即测定

（2）．扭秤实验的物理思想和科学方法“开创了测量2.0104kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的109倍，两

者相距510光年，求它们之间的引力。

练习2：一个质子有两个u夸克和一个d夸克组成。一个430夸克的质量是7.110kg，求两个夸克相距

课堂小结

课后作业

1.01016m时的万有引力。

请同学们思考，今天我们通过什么方法、得到了什么定律？有什么收获？

学生讨论总结

万有引力定律

一、牛顿猜想：

太阳对行星的力、地球对月球的力、地球对苹果的力是同一种力吗？

二、探究猜想：

Mm。

2rFma

1可知a2

rFG板书设计

月球轨道上物体运动的加速度就应该是地面物体下落加速度的三、万有引力定律：

1表述：自然界中任何两个物体之间都存在相互作用的引力，引力的大小跟这两个物体的质量m1和

1倍。

602m2的乘积成正比，跟两物体之间的距离r的平方成反比。

2公式表示：FGm1m2

r23适用条件

①

万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。

②当两物体是质量均匀分布的球体时，

r是指两球心间距离。

4对万有引力定律的进一步理解

（1）．普遍性：

（2）．相互性：

（3）．宏观性：

四、引力常量G的测定

1．卡文迪许扭秤实验

“放大”思想

2引力常量G6.671011Nm2/kg2