2. 万有引力定律教案教学设计导入整理

《万有引力定律》教学设计 江苏省宝应中学 郭峰

【教学目标】

（一）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内容、数学表达式；在简单情景中能计算万有引力。

3.认识发现万有引力定律的意义,领略天体运动规律的简洁与和谐。

4.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。

（二）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。

（三）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。

【教学重点】

万有引力定律的内容及数学表达式。

【教学重点】

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】

教学环教师活动

学生活动

设计意图

节

引课

科学的足迹：

引起学生科学的历史上科学家们对行星运动

注意，为足迹

规律的探索过程。

新课做准问题设探究一 建立模型

备

置

一、与引力有关现象的思考

圆周运动

通过以上物理学史的解，我

们回答以下问题

太阳与行星之间的引力

从圆周运

1.行星都在做着什么样的运

动需要向过渡

动？

心力来引学生展2.如果我们把行星的运动近猜想：和距离，质量有关

出万有引示

似看作圆周运动，那么它们李静同学发言

力

过渡

作圆周运动需要的向心力由

什么力来提供呢？

3.这个引力将满足什么规律在教师引导下进行理论探

提出问呢？

究

题

探究二 太阳对行星的引力

引出本节引出行1、设行星的质量为m，天文学生根据已知条件结合图课主题

星与太观测难以直接得到行星的速中提示独立推导得出两个

阳之间度v，但可以得到行星的公转结果：

的引力周期T，行星到太阳的距离为

1

关系

在教师引导下进行理论探究

数学推导

再提示

进一步推导行星对太阳的引

教学环节

万有引力得出

过渡

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

牛顿为了能很好的站在巨人的肩膀上，利用前人已经得出的正确结论所以他选择了42Fm2r表达式进行接下T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k2

T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？

教师活动

通过学生v4Fm或Fm2r

自主独立rT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

适用的范学生根据开普勒第三定律围。

将上面第二个表达式继续

变形得到

培养学生的推理能m42mkF得出F2

力；进一rr2步证明数学在物理中的地位

22设计意图

2.那我们可以用什么规律来答：作用力与反作用力

研究行星对太阳的引力规律

呢？

牛顿第三定律

同性质、等大小、反方向、

3.牛顿第三定律的内容是什共直线、不同体

得出了么？

依据牛顿第三定律可进一步引力的M太阳吸引行星的力与行星吸基本规推知：F2

引太阳的力是同性质的相互律

r作用力．

学生将正比符号变为等号：

Mm

FG2

经过证r由于FF我们可以知道

明可以

将这一2

学生活动

FMm

2r

可以证明：这一规律也适用于行星与卫星之间，这样我们就得到了一条重要的定律——万有引力定律。

规律推广到行星与卫星之间

得出结论

FGMmr2

重点内容讲解

过渡

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． （二）表达式：

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这一规律普遍适用。

得出万有引力定律

设计意图

记录、记忆

定律总

结强化

理解记

忆

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

3

万有引力常量的测量

例题与练习（课件）

课堂小结

来。

三、万有引力常量

思考

万有引力常量G的取值问题还没有解决无法计算讨论

1．G 值为

展示卡文迪许扭秤实验（动2．G 值的物理含义：两个质画）

量为

1kg 的物体相距

1m 实验原理简介 时，它们之间万有引力为

6.67×10-11 N．

生活实例：

两个质量为 50kg 的同学相

距 0.5m 时的相互吸引力有

多大？ 请学生谈谈通过前两节课的可见：一般物体之间的万有学习有什么感悟。

引力太小了，因此通常不考学生发言

虑．

“你能认出真理，因为它既美又简单。”——费 曼

“如果我曾经看得远一些，那是由于我站在巨人肩膀上的缘故。”

——牛 顿

引出引力常量测量问题

体会“放大”原理

和引力常量的重要意义

八、板书设计： 第二节

万有引力定律

一、太阳与行星之间的引力

mMMmm42r42kmFFFGF==∝ ∝

r2r2r2T2r2二、万有引力定律

1．内容：

2．表达式：三、万有引力常量

G =

4

九、教学流程图

情景设置： 行星绕太阳的运动（科学的足迹）

猜想：引力存在，提供向心力

推导：行星与太阳之间的引力规实验及理论证明引力普遍存在

万有引力得出：

卡文迪许扭秤实验介绍：检验万有引力的普适性并测量引力常量具体数值赋予万有引力定律实用课堂小结：由学生谈谈经历此发展过程之后有什么感悟。

给出两句名言激励学生。

5

十、教学反思：

本教学设计充分考虑了新教材的特点，特别突出了过程与方法的指导、渗透。在教学资源方面，充分挖掘了编者的设计意图，并且结合学生特点进行了处理。为能够吸引学生，引课时设计了一些学生非常感兴趣的天体运动问题，将学生引领到万有引力定律的讨论过程中。而后安排学生在教师的引导下将万有引力定律的推导出来更能调动学生思维，更方便发现学生的问题。对万有引力常量的处理方法是将主要学习目的安排在引力常量得出的重要性和伟大意义上，让学生体会科学发现的艰辛和乐趣。

本节课还注重体现新课程改革中新的教学理念和教学方式，创设情景，让学生参与讨论交流，使其体验科学探究的过程，领略科学家的风采，学会利用教材资源，培养了学生的自学能力，提高了学生的思维水平。

6