2. 万有引力定律课堂实录【1】

凌源市实验中学18级

物理

学科

《万有引力

》教学设计

授课

时间

课

程

分

析

学

情

分

析

设

计

理

念

学

习

目

标

5

月

8

日

星期

二

第

5

节

集

体

备

课

通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性．

体会推导过程中的数量关系．

理解太阳与行星间引力的存在

能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式

感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘．

课前布絮学生预习本节实验。下发预习提纲，

体验验证过程和物理学的研究方法。

总授课节数

82节

授课班级

18

24

班

授课类型

实验探究

教

师

个

人

提高学生分析问题解决问题的能力

1．了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式；

2．知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

录像资料、多媒体课件

据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，记住推导出的引力公式．

教学难点

太阳与行星间的引力公式的推导过程

教学关键

推导出的引力公式．

媒

体

设

计

教学重点

教

学

流

程

过

程

教

学

内容

设

计

集体备课

(一)

引入新课

什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？

（看课件的对应图片）

问题及归纳

教

师

导

学

设

计

集体备课

以上的过程归纳为：行星做曲线运动→必受到力的作用→把行星绕太阳的运动简化为圆周运动→进一步简化为匀速圆周运动

A．行星在椭圆轨道上运动是否需要力？这个力是什么力提供的？这个力是多大？太阳对行星的引力，大小跟太阳与行星间的距离有什么关系吗？

B．行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式，我们现在怎么办？把它简化为什么运动呢？

C．既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳的运动可进一步简化为匀速圆周运动吗？为什么？

．

学

生

自

学设

计

集体备课

教师个人

提问：请同学们从运动的描述角度思考，开普勒行星运动定律的物理意义？

开普勒在1609和1619年发表了行星运动的三个定律，解决了描述行星运动的问题，但好奇的人们，面向天穹，深情地叩问：是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？

教师个人

教师个人

环节反思

教师：既然行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，即为曲线运动，那么肯定有一个力要来维持这个运动，那么这个力是由什么来提供的呢？我们跟随着科学家们一起去研究讨论这个问题。

利用开普勒第三定律（二）

万有引力定律

1、

人类对行星运动规律原因认识的过程

r3=K代入上式）

T2

教师：略微介绍十七世

纪前以及伽俐略，开普勒，

笛卡儿的观点

2、万有引力定律

(1)定律的推导

17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动 伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。

开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用。 笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 到牛顿这个时代的时候，科学家们对这个问题有了更进一步的认识，例如胡克、哈雷等，他们认为行星绕地球运动受到太阳对它的引力，甚至证明了行星轨道如果为圆形，引力的大小跟太阳距离的二次方成反比，但无法证明在椭圆轨道下，引力也遵循这个规律。

牛顿在前人的基础上，证明了如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。

师生总结：由上式可得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二因为F∝

根据向心加速度公式：

学生活动：

推导得v22=mr

F=mr

学生活动：学生进行思考。（这样研究问题比较复杂，因为有四个变量。不能体现这个行星运动的特点）

学生活动：推导

学生活动：推导得到：mF=4π2K2

r

分为两大组进行推导：将V＝2πr/T和w2T代入上式得42Fm2r

T42ra2T2.71103mm2

所以a∝1/rr2s2

m2.72103m

2次方成反比。即：F∝2

sr两者结果十分接近，说明

遵循同一规律。

m

教师：F=4π2K2中比既然自然界中任何两个

r物体之间都存在引力，值k是一个与行星无关的

为什么我们感觉不到旁恒量．只与太阳有关。那

边同学的引力？

么究竟与太阳有什么关

系呢？

思考、纳闷

教师：牛顿根据其第三定

下面我们粗略的来计算律：太阳吸引行星的力与

一下两个质量为50kg，行星吸引太阳的力是同相距0.5m的人之间的性质的作用力，且大小相

引力。

等。

提出大胆得设想：既然这5050117

F6.67106.6710N个引力与行星的质量成0.25

正比，也应跟太阳的质量

M成正比。（引导学生，

或者采用让学生来解释

Mm的方法）即：F∝2

r

Mm写成等式就是F＝Ｇ2

r同学们通过计算验证，ga.3600

(2)万有引力定律

①内容

自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。

②公式

如果用m1和m2表示两个物体的质量，用r表示它们的距离，那么万有引力定律可

以用下面的公式来表示

m1m2F=G2

r

2．万有引力定律中的物体是指质点而言，不能随意应用于一般物体。

a.对于相距很远因而可以看作质点的物体，公式中的r 就是指两个质点间的距离；

b.对均匀的球体，可以看成是质量集中于球心上的质点，这是一种等效的简化处理方法。

1.G为引力常量，在SI制中，G＝6.67×1011－

。

教师：万有引力定律建立的重要意义

17世纪自然科学最伟大的成果之一，它把地面上的物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响，而且它第一次揭示

了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑

N·m2/kg2.（这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪许测出来的），我们下节课就要学习。那么这个力的大小到底是怎么样一个概念呢，其实他相当于提

教师：为了验证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守同样的规律，牛顿还做了著名的“月－地”检验(参见课本P105右侧)，结果证明他的想法是正确的。

起一个质量比头发丝还小的物体所用的力，因此我们很难察觉。但它对于质量较大的物体来说，就不可忽视了。

课后反思

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

教学内容设计（概念、公式、知识要点、例题、练习、作业等及其呈现方式，顺序与时间安排

教师导学设计（过程安排、情境创设、启发诱导，探究设计、知识拓展、反馈矫正）

学生学习设计（自主学习、勤于思考、讨论合作、归纳顿悟、规范训练）