3. 万有引力定律的应用课件配套优秀教案设计

《万有引力理论的成就》

一、教材分析

《万有引力理论的成就》是人教版高中新教材必修2第六章第4节。教材的第六章是万有引力与航天，高考重点考察查运用万有引力定律及向心力公式分析人造卫星的绕行速度，运行周期以及计算天体的质量、密度等。第4节正是涉及计算天体质量和密度这一部分内容，是高考的重要考点。该节承接第3节万有引力定律，通过卡文迪许测量G值进而得到地球质量这一说法，将学生引入并使之体会，理解万有引力理论的巨大作用和价值。使学生掌握了万有引力充当向心力的研究方法同时，也为第5节学习人造卫星的知识做了铺垫。

二、学情分析

在学习本节课之前，学生已经学习了圆周运动、开普勒定律和万有引力定律，并可以对两个物体之间的万有引力进行简单计算。但学生对万有引力定律有什么价值，有哪些作用和影响还没能够有一个足够的认识。对于公式的深刻理解以及灵活运用上还很欠缺。另外，学生对于重力和万有引力之间的关系应该有一些困惑。

高一学生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论；从初中的形象思维到高中的抽象思维；从初中简单的逻辑思维到高中复杂的分析推理的转变过程中。从心理学的角度分析他们的一般能力已经具备，具有一定的观察力、记忆力、抽象概括力、想象力。但其创造能力还比较欠缺，对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力很弱；在学习过程中对知识点的把握还不是很准确，数学的推理能力较弱；但学生对感性材料的认知能力较强，接受新知识的能力也很强；

三、教学目标

根据课程要求和学生的认知结构，制定了以下的学习目标。

知识与技能：

1.了解万有引力定律在天文学上的重要应用。

2.会用万有引力定律计算天体质量。

3.理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。

过程与方法：

1.通过推理过程，培养科学研究兴趣，领略物理学中所蕴含的严谨的逻辑关系。

2.培养学生根据事件之间的相似性采取类比方法分析新问题的能力和方法。

3.培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。

情感态度与价值观：

通过测量天体的质量、预测未知天体的学习活动，体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用，体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用．

通过对天体运动规律的认识，了解科学发展的曲折性，感悟科学是人类进步不竭的动力

四、重点与难点

根据新课标要求结合教材分析，本节课的教学重点是运用万有引力计算天体质量和密度，难点在于如何让学生根据已知条件去选用恰当的方法解决天体问题。

五、教学方法

在教学中，为了提高课堂效率，突出重点，突破难点。这节课我将通过创设情境、建立模型分析推理，板书与ppt结合等形式相结合的启发式教学。引导学生归纳总结并练习巩固。

六、教学过程

新课引入：

一、回顾上节课所学的万有引力定律.

①

内容：自然界中任何两个物体之间都相互引力，其方向在其连线上，引力的大小与两物体质量的乘积成正比，与两物体间的距离成反比。

②

公式： 注：当m1、m2、r知道时，就能够求出两物体之间的引力；当知道F，m2、r也能够求出另外一个物体的质量，引导学生使其明白，万有引力不仅能够求出两物体之间的质量，也能够求其他物理量。从而引出新课。

二、若考虑地球自转的影响，地面上物体所受重力，与地球对它的引力又有什么样的关系呢？

物体在地球表面随着地球一起自转，物体做匀速圆周运动。其物体的做匀速圆周运动所需的向心力指向圆心，其向心力是

结论1：重力和向心力是万有引力的两个分力。

结论2：在地球表面，重力随着纬度的增大，而增大。

例1：一质量为m=100kg的物体A,放置在赤道某处，已知地球的半径R=6400km，地球的自转周期为24h,该物体的向心力是多少？以及万有引力的大小？（g=9.78N/kg）

结论2：在地球表面及附近向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。 mg≈F引

三．

1.地球的质量是多少？能否应用万有引力定律来“称量”地球的质量？和地球的平均密度？

由万有引力定律公式：

，知道要求地球的质量，则公式中的质量，其中一个应该是地球的质量，那么还需要找一个物体，使这个物体与地球发生引力，再测量出它与地球的距离，以及它与地球的引力的大小，就能够求出地球的质量。

选择一个地球表面的物体，其所受地球给它的万有引力等于重力。

即：

2.用此方法求月球的质量，需要测出月球的那些相关量？

月球的半径，月球表面的重力加速度。

四、能否利用万有引力定律计算太阳的质量？

将行星绕太阳的椭圆运动，近似处理为匀速圆周运动，所以其合力就等于向心力，即万有引力等于向心力。此时只需要测量出行星与太阳之间的距离（现在的天文观测可以测量），在观测出行星绕太阳的绕行速度或角速度，或运行周期，就可以根据万有引力公式计算出，天体的质量。然而运行周期最为容易测量。

即：

拓展思考1：

根据不同行星的r、T计算出来的太阳质量是否一致呢？从中可发现什么？

质量一致，满足开普勒第三定律，k与太阳的质量有关。

拓展思考2：

回顾一下刚才求太阳的质量的基本思路是什么？

先找出一颗绕太阳旋转的行星，再将其椭圆运动近似处理为匀速圆周运动，所以其合力就为向心力，即万有引力等于向心力，最后根据万有引力定律求出太阳的质量。

五、课堂小结