2. 万有引力定律教案推荐

《万有引力定律》教学设计

教学目标

知识与技能

1、了解万有引力定律得出的思路与过程

2、理解万有引力定律的含义、数学表达式；在简单情景中能计算万有引力。

3、知道卡文迪许测量万有引力常量实验的设计思想及其伟大意义。

过程与方法

1、通过简单分析了解牛顿的“月-地”检验的意义。

2、通过对卡文迪许测量万有引力常量实验的了解，认识发现万有引力定律的意义，领略天

体运动规律的简洁与和谐。

情感态度与价值观

通过学习科学的研究问题的方法，充实自己的头脑，更好地去认识世界，建立科学的价值观

和审美观。

重点难点

重点：万有引力定律的内容及数学表达式

难点：万有引力定律的发现思路和过程的体验

教学方法

启发式提问、讲解法、学生自学法

教学过程

课前准备：学生以小组为单位，查找验证万有引力定律发现的过程资料。

教师活动

夏末一个温暖的傍晚,一个年轻引课

牛顿与苹人走进他母亲家的花园里,坐在一颗树下,开始埋头读他的书.突果

问题设置

然，他头顶的树枝中有样东西晃动起来,一只历史上最著名的苹

果落了下来,打在了牛顿的头上.

恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着

一个问题：是什么力量使月球保

持在环绕地球运行的轨道上，以

及使行星保持在其环绕太阳运行

的轨道上？为什么这只打中他脑

袋的苹果会坠落到地上？正是从

思考这一问题开始，他找到了这

些问题的答案——万有引力定律.

教学环节

学生活动

设计意图

引起学生注意，为新课做准备

提出问题

引出行星与太阳之间的引力关系

一、与引力有关现象的思考

通过以上视频我们回答以下问题

1.它们都在做着什么样的运动？

2.如果我们把行星的运动近似看作圆周运动，那么它们作圆周运动需要的向心力由什么力来提供

在教师引呢？

导下进行3.这个引力将满足什么规律呢？

理论探究

了解万有引力的发展过程

今天我们就来作一回科学家体会

万有引力的发现过程的奥妙。

提示：

1、设行星的质量为m，天文观测

难以直接得到行星的速度v，但

数学推导

可以得到行星的公转周期T，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由太

阳对行星的引力来提供

再提示

牛顿为了能很好的站在巨人的肩

进一步推膀上，利用前人已经得出的正确导行星对42Fm2r太阳的引

T结论所以他选择了

表达式进行接下来的推导。

强调此表达式就是行星做圆周运动的牛顿第二定律表达式。

2、根据开普勒第三定律：r3

圆周运动

太阳与行星之间的引力

猜想：和距离，质量有关

李静同学发言

在教师引导下进行理论探究

学生根据已知条件结合图中提示独立推导得出两个结果：

从圆周运动需要向心力来引出万有引力

引出本节课主题

通过学生自主独立推导定律的过程可加深学生对定律的理解并训练逻辑思维。

培养学生的数学推导能力

合理外推扩大理论适用的范围。

培养学生的推理能力；进一步证明数学在物理中的地位

v242Fm或Fm2r

rT

学生根据开普勒第三定律将上面第二个表达式继续变形得到

T2

问题：

1.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是一对什么力？

km42mkFF得出

r2r2

教学环节

万有引力得出

过渡

教师活动

2.那我们可以用什么规律来研究行星对太阳的引力规律呢？

学生活动

答：作用力与反作用力

设计意图

得出了引力的基本规律

经过证明可以将这一规律推广到行星与卫星之间

得出结论

FGMmr2

牛顿第三定律

3.牛顿第三定律的内容是什么？

同性质、等大小、反方向、共直太阳吸引行星的力与行星吸引太线、不同体

阳的力是同性质的相互作用力．

依据牛顿第三定律可进一步推

由于FF我们可以知道

知：FM

r2学生将正比符号变为等号：

FMm

2rFGMm

2r但在此时这一规律还不能被称为“万有”引力定律。我们再来考虑月球与地球之间是否存在引力是否满足这一规律呢？

首先月球与地球之间存在引力，因为由图可知如果月球不受地球引力将

再次根据前面的方法可以得出这个引力也满足

比较地面物体所受重力与月球受到地球引力是否是同一性质。

简单介绍月——地检验。

问题：既然是同种性质的力为什么月球围绕地球转动，“苹果”却落在地面呢？

这样我们就得到了一条重要的定律——万有引力定律。

沿图中虚线所示直线运动，这是牛顿第一定律的内容

FGMm

2r

因为力的作用效果不同

记录、记忆

这一规律普遍适用。

得出万有引力定律

教学环节

教师活动

重点内容讲解

过渡

万有引力常量的测量

二、万有引力定律

（一）内容：

任何两个物体之间都存在相互作用的引力，这个力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与两物体之间的距离的二次方成反比．

学生活动

记录、记忆

设计意图

定律总结强化理解记忆

引出引力常量测量问题

（二）表达式：

因为在推导过程中用到了牛顿第一、第二、第三定律，并且还要具备超凡的数学能力。

因为引力太小

不知道G，所以没法计算

1．G 值为

思考

万有引力常量G的取值问题还2．G 值的物理含义：两个质量为

没有解决无法计算讨论

1kg 的物体相距

1m 时，它们之

展示卡文迪许扭秤实验（动画）

间万有引力为

6.67×10-11 N．

体会“放

实验原理简介 课堂小结

大”原理

和引力常

生活实例：

量的重要两个质量为

50kg 的同学相距

意义

0.5m 时的相互吸引力有多大？

可见：一般物体之间的万有引力

太小了，因此通常不考虑．

“你能认出真理，因为它既美又

请学生谈谈通过前两节课的学简单。”——费

曼

习有什么感悟。

“如果我曾经看得远一些，那是由学生发言

于我站在巨人肩膀上的缘故。”

——牛

顿

式中：

G 为万有引力常量，

r 为两物体中心的距离．相距很远的物体可以看成质点，对球形物体而言，

r 为球心距离．

为什么是牛顿发现的万有引力定律呢？

问题：

既然任意两个物体之间都有引力作用那么我们为什么没有感觉到其他人对我们的吸引力呢？

有多小呢？

不是我们不知道，而是牛顿也不知道！

直到300多年以后才被英国物理学家卡文迪许测量出来。

三、万有引力常量