2. 万有引力定律国家获奖教案

6.3 万有引力定律

授课教师：张泽林 指导教师：张举强 【教材分析】

万有引力定律的得出体现了牛顿的科学智慧，通过对月-地检验的发现，地面物体受到地球的吸引力，与月球受到地球的吸引力是同一性质的力，然后大胆的提出任何两个物体之间都具有这样的吸引力---万有引力。本节内容通过猜想、假设与验证相结合，是一种演绎思维和归纳思维相结合的推理知识建构结构，突出物理理论必须接受实践的验证。

本节内容包括：发现万有引力的思路及过程、万有引力定律的推导.

【三维目标】

一、知识与技能

1.了解万有引力定律得出的思路和过程.

2.理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记住引力常量G并理解其内涵.

3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律.

1.培养学生在处理问题时，要抓住主要矛盾，简化问题，建立模型的能力与方法.

2.培养学生的科学推理能力.

通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性.

【教学重点】

1.万有引力定律的推导.

2.万有引力定律的内容及表达公式.

【教学难点】

1.对万有引力定律的理解.

2.使学生能把地面上的物体所受的重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来. 【教学方法】

教师启发引导，问题法，归纳法

【教学设计】

[故事导入] 1666年夏末一个温暖的傍晚,在英格兰林肯郡乌尔斯索普,一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里,坐在一棵树下开始埋头读书.当他翻动书页时,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,落在23岁的伊萨克.牛顿的身边,恰巧那天他正苦苦思索一个问题: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?为什么这只苹果会坠落到地上? 太阳对行星的引力使得行星围绕太阳运动,月球围绕地球运动,是否能说明地球对月球有引力作用?抛出的物体总要落回地面,是否说明地球对物体有引力作用? 【新课教学

课件展示:画面1:八大行星围绕太阳运动

画面2:月球围绕地球运动 画面3:苹果落向地面

学生思考、讨论下面问题：

1、行星为何能围绕太阳做近似圆周运动？

2、月球为什么能围绕地球做近似圆周运动？

3、地面上的物体受到的力与上述力相同吗？

4、根据以上三个问题的探究，你有何猜想？

师引导分析，猜想：“天上”的力与“人间”的力应属于同种性质的力. 师说明:探究上述问题时我们运用了类比的方法得出猜想，猜想是否正确需要检验，因此不能将其作为结论. 一、月-地检验

1、目的：验证“天上”的力与“人间”的力是同种性质的力. 2、验证：师生互动，教师指导学生推演：

根据验证原理，若“天上”与“人间”的力是同种性质的力，应满足：F ∝理论推导：月球受到的地球引力：F ∝1

2r1

r2anR2又Gmg;Fnman则2

gr

由r60R得an19.8=即anm/s22.7103m/s2 g3600360022)r

T实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动，向心加速度an( T27.3天=36002427.3s;r60R606.4106m

4(3.14)2 an606.4106m/s22.7103m/s2 2(36002427.3)3检验结果

地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力是同一性质的力，遵从相同的规律。

二、万有引力定律

我们的思想还可以更解放，是否任意两个物体之间都具有“与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的二次方成反比”的吸引力呢？科学家们经过大量的检验，事实确实是这样的。牛顿在前人的基础上，总结了这个规律，我们称为万有引力定律。

1、

万有引力定律的内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。

2、表达式：F∝里m和m12m1m2m1m2FG 式中的m的单位是kg,r的单位是m,F的单位是N。在这22rrm，m表示两个物体的质量，r表示它们的距离. 123、

公式使用条件：

1）

适用于两个质点间的相互作用。当物体间的距离远大于每个物体的尺寸时，物体可看作质点。

2）

当两物体是质量分布均匀的球体时，r指的是两个球心间的距离。

3）

一个均匀球体和球外一质点。

三、引力常量G 牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间的距离的关系，但无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。100多年后，英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间的万有引力的测量比较准确地得出了G的数值。所以说卡文迪许是“第一个称地球质量”的人

1·物理意义：它表示在数值上等于两个质量都是1kg的问题相距1m时相互作用力的大小。

2·英国物理学家卡文迪许通过扭秤实验测出了G值。G6.67103·科学方法：放大法

11Nm/kg

22

4、引力常量的测定有什么实际意义？

①表明万有引力定律适用于地面的任何两个物体；

②用实验方法进一步证明了万有引力定律的普便适用性；

③使得关于万有引力定律的定量计算成为可能；

④开创了微小量测量的先河，使科学放大思想得到推广；

【板书设计】

【巩固练习】

1.月—地检验的结果说明

（ ）

A.地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质力

B.地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力

C.地面物体所受地球的引力只与物体质量有关，即G=mg D.月球所受地球的引力与月球质量有关，与地球质量无关

2．关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是

(

)

A．只适用于天体，不适用于地面物体

B．只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体

C．只适用于质点，不适用于实际物体

D．适用于自然界中任意两个物体之间

3．如图6—2—1所示，r虽大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m1与m2，则两球间万有引力的大小为

(

)

A．Gm1m2Gm1m2

B．

22r(r1r)C．Gm1m2Gm1m2

D．

22(r1r2)(r1r2＋r)4、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 5、两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1∶m2=p，轨道半径之比r1∶r2=q，它们受到太阳的引力之比F1∶F2为多少？