3. 万有引力定律的应用教学设计与反思

万有引力定律及航天

三维目标

知识与技能：

举例说明万有引力的存在形式；

万有引力的计算公式；

万有引力的发展历史，人类的认识过程。

过程与方法

能运用万有引力的公式进行计算；

能运用万有引力解释生活中的现象；

提高对万有引力又感性到理性的认识。

情感、态度和价值观

通过对万有引力的学习让学生会用物理知识来解释生活中的问题，提高分析问题解决问题的能力。

本节课在基于得出太阳和行星之间的引力的关系的基础上，目的是让学生通过理论探究的科学方法，追寻牛顿的足迹，得出万有引力的规律，以及对万有引力定律的使用给以说明。

复习：太阳和行星之间的作用力是怎样的规律？

引入时以牛顿观察苹果落地的故事进入，让学生模拟牛顿当时的情景，增强学生学习的兴趣，以达到活跃课堂的目的。

设问：是什么力使苹果不能离开地球，总要落回地面呢？又是什么力拉着月球使之围绕地球运动呢？

追寻牛顿的足迹

诱导学生思考：拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力，及地球、众行星与太阳之间的作用力也许真的是一种力，遵循相同的规律？……如果真是这样，那么这些力也将遵循“反平方”的规律！

设计出计算题将知识点导入：这个知识点对于学生来说，不是太容易接受，理论探究的难度在于学生思考的方向不是很明确，所以设计出题目，以计算的形式给学生，更加容易使学生接受该知识点。

假设地球对苹果的作用力以及地球对月球的作用力满足的规律与太阳对行星的作用力一样，（设地球质量为M,月球的质量为m，苹果质量为m'，月地之间的距离为r,常量为G，）则

（1）月球围绕地球运动时受到的力为（F1G（aGM）。

r2Mm），加速度为r2（2）若将苹果拿到月球轨道上去，则苹果受到的地球引力为MMm'（F2G2）；加速度为（aG2）。

rr（3）在地球表面处由于地球吸引而自由下落的苹果受到的力为mg

，自由下落的加速度为g。

结论：物体由于地球吸引而具有的加速度与物地间距离的平方成反比,即：a1

r2递进思考：如果我们要计算月球在其轨道上的向心加速度，需要知道关于月球运动的哪些数据呢? 例题推进：给以真实的数据让学生得以验证，也使之体会到获得探究成功的喜悦，增强成就感。

已知月地之间的距离3.8108m，月球围绕地球公转的周期27.3天，地球表面的重力加速度g9.8ms2，且月地距离约为地球半径的60倍，试计算：

（1）月球绕地球运动的加速度；

（2）月球绕地球运动的加速度与地球表面重力加速度的比值；

请把我们的思想放飞！（将研究的结论合理外推）

设问：我们身边的任何两个物体之间是不是都存在着这样的引力呢？

引出：万有引力定律——law of universal gravitation 自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。即：FG对万有引力的补充说明：

1、万有引力定律只适用于计算两个质点之间的万有引力. 2、对于不能看成质点的物体,可以假想把物体划分成无数质点，求两物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力，然后求合力. 3、两个均匀球体之间的距离即为两个球心之间的距离.

以卡文迪许命名的实验室是世界著名的实验室，坐落在英国剑桥大学。物理学上许多重要发现是在这里做出的。

展示实验室意图：[来源:Zxxk.Com]m1m2

r2

针对本节课的重点内容，让学生通过计算获得体验过程：

请你算一算：

已知某次在做卡文迪许扭秤实验时所用的小球质量为m1kg,大球的质量M10kg，两球之间的距离为0.1m，测得两球之间的引力大小为F6.8108N.请根据万有引力定律计算万有引力常量G的大小。[来源:学#科#网Z#X#X#K]

说明万有引力常量测定的意义：1、证明了万有引力的存在

[来源:学科网ZXXK]

2、使万有引力定律有了真正的实用价值

3、标志着力学实验精密程度的提高，开创了测量弱引力的新时代总结全课：强调理论探究的科学研究方法. [来源:学.科.网]

对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广

教学思考：

本节课的教学目的不仅仅是教给学生万有引力定律这样一个的知识点，跟重要的是学生自己通过理论探究，学会科学的研究方法，最终得出结论。教学过程中也需要学生能够积极配合，主动思考，并且能够主动提出疑问，所以在这节课上给与学生充分的空间去思考，并且我巧妙的设计了一些题目，合理的引导学生，以减弱他们在思维上的障碍，层层递进，让学生能够顺理成章的得出结论，体验学习成功的喜悦，获得成就感，成功的达到了新课程标准的教学目标。

达标练习：

1.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是（

） A.

使两物体的质量各减小一半，距离不变

B使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变

C.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变

D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4 2.火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的1/9；那么地球表面

50 kg的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火

星吸引力的______倍. 3.关于万有引力定律的正确说法是（

）

A.天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比

B.任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比

C.万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比

D.万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适