2. 万有引力定律课件配套优秀公开课教案设计

《万有引力定律》教学设计 一、设计思想

本节课的设计主旨在让学生通过万有引力定律的得出思路和过程来了解科学的研究方法，感受牛顿等科学家的创新思维、大胆猜测、和深刻的洞察力以及牛顿超凡的数学能力；同时通过学生自己的思考推导得出万有引力定律的数学表达式理解万有引力定律的内容；通过了解卡文迪许测量万有引力常量实验的设计思想和伟大意义。

二、教材分析

本节内容安排在天体运动之后，目的是通过已知的天体的运动的规律，追寻牛顿的足迹探究地球与月球、地球与地面物体、物体与物体间的作用力规律。重在通过让学生以自己的知识经历一次“发现”万有引力定律的过程，发展学生的科学思维。万有引力定律的发现是物理学上的一个创举，是本章的重点内容，也是后面万有引力定律应用的基础，理清此定律的由来、适用范围对以后的综合应用至关重要。

三、学情分析

高一的学生学习兴趣比较浓厚，他们的观察不只停留在一些表面现象，且相比较初中生具有更深层次的探究愿望。在思维方式上由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡，已经能通过一些思维的引导做一些逻辑的推理。本节主要介绍万有引力定律的产生过程，学生通过上节内容的学习已知天体之间的运动规律的知识。但不能把物体在地球上受到的重力与星体等的引力本质上是一样的进行迁移。因此这部分内容将是本节课的一个难点。

四、教学目标

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含义、数学表达式；在简单情景中能计算万有引力。

3、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。

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。

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。

五、重点难点

重点：万有引力定律的内容及数学表达式

难点：万有引力定律的发现思路和过程的体验

六、教学方法

启发式提问、讲解法、学生自学法

七、教学过程

课前准备：学生以小组为单位，查找验证万有引力定律发现的过程资料。

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教学环节

引课

视频播放

问题设置

过渡

学生展示

过渡

提出问题

引出行星与太阳之间的引力关系

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

教师活动

神七宇航员出舱；美俄卫星相撞后的碎片，地球围绕太阳运动

一、与引力有关现象的思考

通过以上视频我们回答以下问题

1.它们都在做着什么样的运动？

2.如果我们把行星的运动近似看作圆周运动，那么它们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呢？

了解万有引力的发展过程

今天我们就来作一回科学家体会万有引力的发现过程的奥妙。

提示：

1、设行星的质量为m，天文观测难以直接得到行星的速度v，但可以得到行星的公转周期T，行星到太阳的距离为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

学生活动

观看视频

圆周运动

太阳与行星之间的引力

猜想：和距离，质量有关

李静同学发言

在教师引导下进行理论探究

学生根据已知条件结合图中提示独立推导得出两个结果：

设计意图

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m2rT表达式进行接下来的推导。

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？

引起学生注意，为新课做准备

从圆周运动需要向心力来引出万有引力

引出本节课主题

v2或42

通过学生自Fm2rFmrT主独立推导

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

的范围。

学生根据开普勒第三定律将上培养学生的面第二个表达式继续变形得到

推理能力；进一步证明2得出

m4mk数学在物理F2F2rr中的地位

2

教学环节

万有引力得出

过渡

教师活动

2.那我们可以用什么规律来研究行星对太阳的引力规律呢？

3.牛顿第三定律的内容是什么？

太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的相互作用力．

由于FF我们可以知道

Mm

学生活动

答：作用力与反作用力

牛顿第三定律

同性质、等大小、反方向、共直线、不同体

依据牛顿第三定律可进一步推知：设计意图

得出了引力的基本规律

经过证明可以将这一规律推广到行星与卫星之间

得出结论

FGMmr2M

F2rFr2学生将正比符号变为等号：

Mm

但在此时这一规律还不能被称为“万有”引力定律。我们再来考虑月球与地球之间是否存在引力是否满足这一规律呢？

FGr2

首先月球与地球之间存在引力，因为由图可知如果月球不受地球引力将

再次根据前面的方法可以得出这个引力也满足

比较地面物体所受重力与月球受到地球引力是否是同一性质。

简单介绍月——地检验。

问题：既然是同种性质的力为什么月球围绕地球转动，“苹果”却落在地面呢？

这样我们就得到了一条重要的定律——万有引力定律。

沿图中虚线所示直线运动，这是牛顿第一定律的内容

Mm

FGr2

因为力的作用效果不同

记录、记忆

这一规律普遍适用。

得出万有引力定律

3

教学环节

教师活动

重点内容讲解

过渡

万有引力常量的测量

课堂小结

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． 学生活动

设计意图

记录、记忆

定律总结

强化理解

记忆

（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

因为在推导过程中用到了牛顿律呢？

第一、第二、第三定律，并且还问题：

要具备超凡的数学能力。

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因为引力太小

其他人对我们的吸引力呢？

有多小呢？

不是我们不知道，而是牛顿也不不知道G，所以没法计算

知道！

直到300多年以后才被英国物理

学家卡文迪许测量出来。

三、万有引力常量

引出引力

1．G 值为

常量测量

2．G 值的物理含义：两个质量为

问题

思考

1kg 的物体相距 1m 时，它们之

万有引力常量G的取值问题还没间万有引力为

6.67×10-11 N．

有解决无法计算讨论

展示卡文迪许扭秤实验（动画）

体会“放实验原理简介 生活实例： 大”原理

两个质量为 50kg 的同学相距

和引力常0.5m 时的相互吸引力有多大？ 量的重要可见：一般物体之间的万有引力意义

太小了，因此通常不考虑．

“你能认出真理，因为它既美又

简单。”——费

曼

请学生谈谈通过前两节课的学“如果我曾经看得远一些，那是习有什么感悟。

由于我站在巨人肩膀上的缘学生发言

故。”

——牛 顿

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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

F=m42r=42kmF∝m F∝MT2r2r2r2FGMm

r2二、万有引力定律

1．内容：

2．表达式：

三、万有引力常量

G =

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九、教学流程图

情景设置：视频

1．

行星绕地球的运动

2．

宇航员出舱

3．

卫星撞击出的碎片

猜想：引力存在，提供向心力

推导：行星与太阳之间的引力规律

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价值

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。

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