万有引力定律 (2).doc

7.3 万有引力定律新课标要求（一）知识与技能1、了解万有引力得出的思路和过程。2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律。3、理解地面上物体所受的重力与天体间的引力是同一性质的力，即服从平方反比定律的万有引力。记住引力常量G并理解其内涵。4、要在思路上明确牛顿是在椭圆轨道下证明了万有引力定律。（二）过程与方法1、翻阅资料详细了解牛顿的“月地”检验。2、根据前面所学内容推导万有引力定律的公式以加深记忆，理解其内容的含义。（三）情感、态度与价值观通过学习认识和借鉴科学的实验方法，充实自己的头脑，更好地去认识世界，提高科学的价值观。教学重点掌握万有引力定律的建立过程，掌握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天体间的引力是同性质的力联系起来教学过程回顾引入：从上节课已经从以下几个方面推导得出了太阳与行星间的引力（1） 科学猜想：太阳对行星的引力F应该与行星到太阳的距离r有关，许多经验使人们想到这一点。（2） 简化模型：行星的轨道按圆来处理（3） 根据牛顿第二定律和开普勒第一、第三定律进行计算得到太阳对行星的引力与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。（4） 根据牛顿第三定律得到，行星对太阳的引力大小也存在上述关系对称的结果。（5） 根据以上关系式得到，太阳与行星间的引力大小写成等式。地面上的物体，如苹果被抛出后总要落回地面，那么是什么力使得苹果不能离开地球呢？是否也是由于地球对苹果的引力造成的？地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是同一种性质的力吗？若真是这样，物体离地面越远，其受地球的引力就应该越小，可是地面上的物体距地面很远时，如在很高的建筑物上或在最高的山顶上，重力似乎没有明显的减弱，是不是还不够远？我们想这样的高度比起天体之间的距离来说，真的不算远！再往远处设想，如果物体延伸到月球那么远，物体是否也会像月球那样围绕地球运动？地球对地面上物体的力、太阳对行星的引力，也许真的是同一种性质的力？这一节课我们就探究这个问题！1. 月地检验牛顿在思考使月球做圆周运动的向心力与地面物体所受的重力是否是同一性质的力时，曾提出过这样一个假想：设想一个小月球非常接近地球，以至于几乎触及地球上的最高的山顶，那么这个小月球保持圆周运动的向心力当然就应该等于它在山顶处所受的重力，那么小月球突然停止做圆周运动，它就应该同山顶处的物体一样，以相同的加速度下落。如果它所受的向心力不是重力，那么它就在这两种力的共同作用下以更大的加速度下落，这与我们的经验是不相符的。你能得出什么规律？答：重力和月球所受的向心力是同一种性质的力猜想一：“天上”的力和“人间”的力可能出于同一根源，猜想是否正确，要经得起事实的检验， 请同学们阅读教材“月地检验”部分的内容，投影以下数据：地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球绕地球运动的周期为27.3天，月、地距离r=3.8108m，试利用教材提供的信息，计算月球运动的向心加速度。学生：阅读课文，从课文中找出必要的信息，在练习本上进行定量计算。教师：投影学生的证明过程，一起点评。设质量为m的物体在月球的轨道上运动的加速度（月球公转的向心加速度）为a，则，r=3.84108m，得 =2.72010-3m/s2代入数据解得 =2.72210-3m/s2我们得到什么规律？答：太阳与行星间、地球与月球间、地球与地面物体间的力是同一种性质的力，遵循平方反比规律。2。万有引力定律我们已经知道太阳与行星间、地球与月球间、地球与地面物体间的力与两个物体的质量成正比，跟它们间距离的二次方成反比。那么，任意两个物体之间都有这样的力吗？牛顿“思想更加解放”，“进一步推广”得到万有引力定律：（1）表述：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和成正比，与它们之间距离r的二次方成反比。（2）公式：。（3）G是比例系数，叫引力常量意义：在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。（4）公式适用条件：万有引力只适用于质点间引力大小的计算，当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可看成质点，直接使用万有引力定律计算。当两物体是质量分布均匀的球体时，它们间的引力也可由公式直接计算，这时把该球看成质量在球心的质点，式中的r是两球心间的距离。当研究的物体不能看成质点时，可把物体假想分割成无数个质点，求出一个物体上每个质点与另一物体上每一个质点的万有引力然后求合力。练习1 如图，两球的半径分别为r1和r2，而球质量分布均匀，大小分别是m1和m2，则两球间的万有引力大小为（ D ）A.GB.G C.GD.G 练习2 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（ D ）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说明：万有引力的普遍性。万有引力不仅存在与星球间，任何客观存在的有质量的物体间都存在这种相互吸引力。万有引力的相互性。两个物体相互作用的引力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。万有引力的宏观性。在通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间，或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义万有引力的特殊性。两物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其他物体无关。万有引力定律的推出是十分自然的，但仍要接受事实的直接或间接检验，在后面的讨论表明，结论与事实相符，上升到理论的高度。牛顿在万有引力定律的发现过程中，采用了一些重要的科学方法，请同学们总结一下。牛顿的科学方法：通过直觉和想象，大胆的猜想和假设（要有一定的依据）。引入合理的模型、深刻的洞察力、严谨的数学推理和逻辑思维。经得起事实的检验，才能上升到理论的高度，否则猜想和假设错误。3、引力常量学生阅读教材，思考问题：1、 引力常量是由哪位物理学家测出的，它的数值是多大？2、测定引力常量有何意义？学生：阅读课本，思考问题，学生代表发表见解。教师：听取学生汇报，点评总结。 对引力常量说明：（1）引力常量是有单位的，可由求出（2）物理意义：引力常量在数值上等于两个质量都是1Kg的质点相距1m时的相互吸引力是6.671011N。测定引力常量意义：(1)证明了万有引力的存在（2）使万有引力定律有了真正的使用价值（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。卡文迪许扭秤设计原理：根据装置说明。小结：本节重点是万有引力定律及其适用条件，知道牛顿的科学方法。天体之间的力与地球对地面物体间的力是同一种性质的力，牛顿通过月地检验证实了这一点，把平方反比律扩展到太阳与行星间，地球与地面的物体间，并进一步推广到任何两个物体间都有相互吸引的万有引力。亚历山。波普曾写诗称颂牛顿：“自然和自然的规律隐藏在黑暗之中，上帝说，让牛顿去吧！于是一切遂成光明。”万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的发展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化发展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物的联系。巩固练习：1.关于万有引力定律的正确说法是（B ）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用2.设想一个物体放在地球的球心上，关于它受的重力，下列说法正确的是（C ） A. 不变 B. 极大 C. 等于零 D. 无法确定3.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