高中物理 6_3 万有引力定律教学设计 新人教版必修21.doc

万有引力定律【教材来源】 高中物理教科版必修二第三章第二节（P45-48）【教材分析】1、万有引力定律这一节承上启下，承接上章匀速圆周运动，开启之后要学习应用人造卫星，宇宙速度的运动规律。2、万有引力定律这一节是本章的核心，这节内容是对上一节“天体运动”的进一步推演，也是后面教学万有引力定律的应用的基础，是本章的教学重点。3、教材在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，建立适当的模型，让学生以自己现有的知识基础，再现“发现”万有引力定律的过程。【学情分析】1.高一学生已经学习了牛顿的三大运动定律、圆周运动的知识、开普勒三定律，已经积累了一定的知识。理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。2. 在上一节中，学生学习了日心说和地心说，并了解了开普勒三定律，学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。 3.另一方面我国在航天事业上成就突出，捷报频传，极大的激发了学生学习有关宇宙、航天、卫星知识的兴趣。【教学目标】一、知识与技能1.理解万有引力定律的推导思路和过程。2.理解掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义。3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。4.了解万有引力常量。二、过程与方法1、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、推理论证和推广等方法。2、培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。三、情感态度与价值观1.学习科学家们谦逊的美德，使学生在学习中互相协作、互相借鉴，培养团队精神。2.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。3.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。【教学重点】1.万有引力定律的推导思路和过程。2.万有引力定律的内容及表达公式。【教学难点】1.对万有引力定律及物体间距离的理解。2.对万有引力定律普遍性的理解：任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。【教学方法】阅读思考、猜想假设、分析推理、事实验证、归纳总结、讨论交流等。【教学流程】开始复习提问，导入新课 与引力有关现象的思考 历史回顾简化问题，建立理想模型推导 推广 万有引力定律内容 公式 意义 引力常量课堂小结 作业布置结束【教学过程】一、复习提问，导入新课教师：我们上节课学习了天体运动，知道日心说和地心说，也了解了开普勒三定律，用多媒体展示。同时复习上一章的向心力的计算公式。学生：（老师引导学生复习上节课内容）老师：同学们掌握的很好, 下面思考： 1、为什么苹果从树上会落向地面？ 2、月亮为什么会绕着地球转？ 3、行星为什么会绕着太阳转？ 4、苹果落地和行星绕太阳运动是否有相同之处？阅读教材P45-47，并思考对应的问题。(二)、新课教学一.与引力有关现象的思考教师：苹果由于受到地球吸引力落向地面，月球如果不收外力作用将沿直线运动，而事实上月球偏离了直线，绕地球做圆周运动，表明月球受到向心力作用，牛顿思考这个问题，认为是地球对月球的引力作用，假设苹果和月球受到地球是同种性质的力，并进一步认为行星受到太阳的引力而绕太阳运动。教师：牛顿有名言：如果我曾经看得远些，那是由于我站在巨人肩膀上的缘故！这是因为对引力的研究过程中，伽利略，笛卡尔，开普勒，哈雷，胡克等科学家都做出了杰出贡献和成绩。二.历史回顾用多媒体介绍三.万有引力定律教师：问题1：行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不了解椭圆运动规律，那应该怎么办？能否把它简化成什么运动呢？学生：能不能看作圆周运动？教师：问题2：既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳运动可看成匀速圆周运动还是变速圆周运动呢？为什么？学生：最好是匀速圆周运动，我们上章学过。教师：问题3:行星绕太阳做匀速圆周运动需要向心力，那什么力来提供做向心力？ 这个力的方向怎么样？学生：太阳的引力，指向圆心。教师：问题4：太阳对行星的引力提供向心力，那这个力大小有什么样定量关系？学生：引力提供向心力。（板书） 1.推导 以地球绕太阳运动为例加以说明.如图所示，设地球质量为m，运行速率为v，周期为T，地球与太阳之间的距离为r，地球运动所需的向心力为F，太阳的质量为M.太阳地球MrFmv 把地球绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，太阳对地球的引力提供地球运动的向心力.由圆周运动关系式和向心力公式得 令 ， 则 根据牛顿第三定律，太阳吸引地球的力和地球吸引太阳的力是一对作用力和反作用力，它们应当有相同的性质，即地球对太阳的吸引力的表达式应为 由牛顿第三定律知，F和F的大小相等，得 ，移项后得 .即 将 代入 得 即 下面由同学们进行推导。学生：推导好了。教师：这是太阳与行星间的引力，地球和月球之间，也是这样的吗？用多媒体展示“月地检验”，安排学生利用下列数据检验，维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力，同样遵从“平方反比关系”的规律，同一物体在地面所受地球的引力是它在月球轨道处所受引力的602倍，两处加速度关系：物体在月球轨道处运动的加速度应该是物体在地面下落时加速度的1/602。月球与地球的距离r =3.8108m，月球的公转的周期T =27.3天，重力加速度g =9.8 m/S2 学生：计算好了，结果老师：月地检验月地间引力与地球吸引苹果的力满足相同的规律，验证了牛顿猜想，2.推广 进一步证明万有引力定律，牛顿再研究其他不同物体遵循相同规律，认识到普遍存在于宇宙间并且是由于物体具有质量而产生的一种作用力万有引力，1687年，牛顿正式发表了万有引力定律3.内容：任何两个物体之间都存在相互作用的引力的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，与这两个物体之间的距离的平方成反比.4.公式：单位：质量Kg、距离m、力N 。比例系数G叫做引力常量，普遍适用。距离的确定：可视为质点的物体，则为质点间的距离； 对均质球体则是两个球心间的距离。5.意义： 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了； 在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起了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物。万有引力定律清楚地向人们提示，复杂运动的背后隐藏着简洁的科学规律；它明确地向人们宣告，天上和地下都遵循着完全相同的科学法则。6.引力常量测定天才发明与天才借鉴扭秤装置巧改造牛顿（16431727）1687年 万有引力定律自然哲学的数学原理 时差：100多年 卡文迪许（17311810）1789年在实验室中用扭秤装置测出引力常量推荐标准值：G =6.6725910-11Nm2Kg-2推荐使用值：G =6.6710-11Nm2Kg-2（用多媒体投影上面内容，并展示卡文迪许扭秤