沪科版必修二 万有引力定律是怎样发现的 第1课时 教案.doc

5.2 万有引力定律是怎样发现的本节课的主要内容是万有引力定律的发现过程、万有引力定律的内容及引力常量的测定.主要渗透历代物理、天文学家们研究问题的方法和敢于大胆猜测并坚持真理的科学思想.本节主要注重方法和情感教育.本节涉及的课程资源有：万有引力定律的发现过程，介绍了科学家们为牛顿最后提出万有引力定律所作的贡献.内容：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.万有引力定律揭示了万有引力存在的普遍性存在于“任何”两个物体，并且物体是相互吸引的.应用范围：r是指两质点m1、m2之间的距离；若m1为均匀球体，m2为质点，则r是指质点m2到均匀球体球心间距离；若m1、m2均是均匀球体，则r是指两均匀球体球心间的距离.开普勒关于行星运动的确切描述不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们多年来对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究.牛顿在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证明了：如果太阳和行星间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.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.1789年，即在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，英国物理学家卡文迪许（17311810）巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量.教学重点；教学难点万有引力定律教具准备多媒体设备课时安排1课时三维目标一、知识与技能掌握万有引力定律的内容、公式及适用条件；二、过程与方法充分展现万有引力定律发现的科学过程，培养学生的科学思维能力.三、情感态度与价值观培养学生尊重知识、尊重历史、尊重科学的精神；培养学生不畏艰难险阻永攀科学高峰的精神.教学过程导入新课多媒体课件展示：“嫦娥奔月”到“阿波罗”飞船登月.为什么飞船能够登上月球；为什么飞船能绕地球旋转？推进新课一、发现万有引力的过程1.关于行星运动原因的猜想英国的吉尔伯特:行星是依靠太阳发出的磁力维持着绕日运动开普勒：意识到太阳有一种力支配着行星的运动法国笛卡儿：认为空间充满着一种看不见的流质，形成许多大小、速度、密度不同的漩涡从而带动着行星转动 法国布里奥：首先提出平方反比假设。认为每个行星受太阳发出的力支配，力的大小跟行星与太阳的距离的平方成反比。 17世纪中叶后：引力思想已逐渐被人们所接受，甚至有了引力与距离的平方成正比的猜想。其中英国物理学家胡克、雷恩、哈雷都对此做出了贡献。2.站在巨人肩上的牛顿观看介绍牛顿的视频。学生阅读教材（1）牛顿之前或与牛顿同时代的科学家为什么不能把引力问题彻底解决呢？（2）牛顿是如何解决的？二、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.即，其中m1、m2分别表示两个物体的质量，r为它们之间的距离.(2)万有引力定律中的距离r，其含义是两个质点间的距离.两个物体相距很远，则物体一般可以视为质点.但如果是规则形状的均匀物体相距较近，则应把r理解为它们的几何中心的距离.例如物体是两个球体，r就是两个球心间的距离.(3)万有引力是因为物体有质量而产生的引力.从万有引力定律可以看出，物体间的万有引力由相互作用的两个物体的质量决定，所以质量是万有引力产生的原因.从这一产生原因可以看出：万有引力不同于我们初中所学习过的电荷间的引力及磁极间的引力，也不同于我们以后要学习的分子间的引力.万有引力定律是17世纪自然科学最伟大的成果之一，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。在文化发展史上，万有引力定律使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起到了积极的推动作用。例题1.下列关于万有引力公式的说法中正确的是（ ）a.公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体b.当两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大c.两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律d.公式中万有引力常量g 的值是牛顿规定的答案：c例题2.如图所示，r 虽然大于两球的半径，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 ( ) 答案：d三、引力恒量的测定【教师精讲】牛顿发现了万有引力定律，但万有引力恒量g这个恒量是多少，连他本人也不知道.按说只要测出两个物体的质量，测出两个物体间的距离，再测出物体间的引力，代入万有引力定律，就可以测出这个恒量.但因为一般物体的质量太小了，它们间的引力无法测出，而天体的质量太大了，又无法测出质量.所以，万有引力定律发现了100多年，万有引力恒量仍没有一个准确的结果，这个公式就仍然不能是一个完善的等式.直到100多年后，英国人卡文迪许利用扭秤，才巧妙地测出了这个恒量.（一）引力常量g的测定1.卡文迪许扭秤装置（如图，课件展示）2.实验的原理：两次放大及等效的思想.扭秤装置把微小力转变成力矩来反映（一次放大），扭转角度通过光标的移动来反映（二次放大），从而确定物体间的万有引力.t形架在两端质量为m的两个小球受到质量为m的两大球的引力作用下发生扭转，引力的力矩为fl.同时，金属丝发生扭转而产生一个相反的力矩k，当这两个力的力矩相等时，t形架处于平衡状态，此时，金属丝扭转的角度可根据小镜从上的反射光在刻度尺上移动的距离求出，由平衡方程：k=fl，.l为两小球的距离，k为扭转系数，可测出，r为小球与大球的距离.3.g的值卡文迪许利用扭秤多次进行测量，得出引力常量g=6.7110-11nm2/kg2，与现在公认的值6.6710-11 nm2/kg2非常接近.（二）测定引力常量的重要意义1.证明了万有引力存在的普遍性.2.万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球的天体的质量、密度等.3.扭秤实验巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大，开创了测量弱力的新时代.巩固练习1.引力恒量g的单位是（）a.nb. c.d.没有单位2.引力常量数值是_国物理学家_利用_装置测得的.3.某个行星的质量是地球质量的一半，半径也是地球半径的一半，那么一个物体在此行星表面上的重力是它在地球表面上重力的（）a.1/4b.1/2c.4倍d.2倍4.已知地面的重力加速度为g,距地面高为地球半径处的重力加速度是（）a.g/2b.2g/2c.g/4d.2g5.两个物体之间的万有引力大小为f1，若两物之间的距离减小x，两物体仍可视为质点，此时两个物体之间的万有引力为f2，根据上述条件可以计算（）a.两