物理②必修6.3《万有引力定律》教案

1、.6.3 万有引力定律教学目的一、知识与技能在开普勒第三定律的根底上，推导得到万有引力定律，使学生对此规律有初步理解。二、过程与方法通过牛顿发现万有引力定律的考虑过程和卡文迪许扭秤的设计方法，浸透科学发现与科学实验的方法论教育。三、情感、态度与价值观介绍万有引力恒量的测定方法，增加学生对万有引力定律的感性认识。教学重点1. 万有引力推导的过程。2. 万有引力公式的体会及应用。3. 引力常量的有关知识。教学难点1. 万有引力推导的过程。2. 万有引力公式的体会及应用。教学过程一、引入新课上节课我们推导出了太阳与行星间的引力规律，即。知道了行星为什么可以绕太阳运转而不会飞离太阳。那么大家想到过，是

2、什么力使得地面的物体不能分开地球，总要落回地面呢？地球吸引物体的力与地球和太阳间的引力是同种性质的力吗？还有，月球可以绕地球运转，说明月球与地球之间也一定存在着互相作用力，这个拉住月球使它绕地球运转的力与地球对物体的引力是同一种力吗？这节课我们就来深化研究这些问题。二、新课教学一月地检验老师活动：引导学生阅读教材“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，地球半径为R =6.4×106m，试利用教材提供的信息，通过计算，证明教材上提出的假设，即地球对月球的力与地球使苹果自由下落的力的是同一种力，都遵守“反平方的规律。学

3、生活动：阅读课文，从课文中找出必要的信息，在练习本上进展定量计算。老师活动：投影学生的证明过程，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，那么，r=60R，得 代入数据解得 点评：引导学生定量计算，用无可辩驳的事实证明猜测的正确性，增强学生的理性认识。二万有引力定律老师：在月地检验后，牛顿作了更大胆的设想：是否任意两个物体之间都存在这样的引力？很可能是一般物体的质量比天体质量小得多，它们之间的引力我们不易觉察罢了。于是牛顿将结论大胆推广到宇宙中的一切物体：自然界中任何两个物体之间都互相吸引，引力大小与m1和m2的乘积成正比，与r2成反比，即。老师：尽管这个推广是

4、自然的，但仍要承受事实的直接或间接的检验。本章后面的讨论说明，由此得出的结论与事实相符，于是它成为科学史上最伟大的定律之一万有引力定律。它于1687年发表在牛顿的传世之作?自然哲学的数学原理?中。老师：万有引力定律清楚地向人们提醒，复杂运动的后面隐藏着简洁的科学规律，它明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循着完全一样的科学法那么。老师：万有引力定律的发现有着重要的物理意义：它对物理学、天文学的开展具有深远的影响；它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来；对科学文化开展起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探究自然的奥秘建立了极大信心，人们有才能理解天地间的各种事物。注意：1.

5、 此公式适用于可视为质点的两物体间的引力的计算。1假如两物体间的间隔 远远大于物体本身大小，那么两物体看作质点； 2对于均匀球体，可视为质量集中于球心。2. 万有引力是互相的，互相作用的两个物体之间的万有引力总是大小相等、方向相反、在同一条直线上，作用在两个不同的物体上。例如太阳对地球的吸引力与地球对太阳的吸引力是等大的。课堂练习1. 由公式可知，当两物体间间隔 趋向于0时，两物体之间的引力趋于无穷大。这种观点对吗？解析：当两物体间间隔 趋于0时，公式已不适用。2. 证明太阳系中各行星绕太阳公转周期的平方，与公转轨道半径的三次方的比值是与太阳质量有关的恒量。证明：设太阳质量为M，某行星质量为m

6、，行星绕太阳公转周期为T，半径为R。轨道近似看作圆，万有引力提供行星公转的向心力而， 三引力常量老师活动：引导学生阅读教材，考虑问题：1. 测定引力常量有何意义？2. 引力常量是由哪位物理学家测出的，它的数值是多大？3. 引力常量的测定有何实际意义？学生活动：阅读教材，考虑问题，学生代表发表见解。老师活动：听取学生汇报，点评总结。牛顿在前人的根底上，应用他超凡的数学才能，发现了万有引力定律，却没能给出准确的引力常量，使万有引力定律只有其理论意义，而无更多的实际意义。引力常量G的测出，使万有引力定律具有了实际意义。老师简要介绍卡文迪许及其扭秤实验。观看动画：扭秤；卡文迪许实验；桌面微小形变。牢记

7、：通常取G=6.67x10-11Nm2/kg2。卡文迪许测出G值的意义：1 证明了万有引力的存在。2 使得万有引力定律有了实用价值。课堂练习3.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，以下方法不可采用的是 D 。A.使两物体的质量各减小一半，间隔 不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，间隔 不变C.使两物体间的间隔 增为原来的2倍，质量不变D.使两物体间的间隔 和质量都减为原来的1/44为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？解析：下面我们粗略地来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力F=GMm/R2=6.67×107N，力太小，所以感觉不到旁边同学的引力。课

8、堂小结：老师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。点评：总结课堂内容，培养学生概括总结才能。老师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。五、课堂达标训练1关于万有引力，以下说法中正确的选项是 。A.万有引力是普遍存在于宇宙空间中所有具有质量的物体之间的互相作用B.重力和引力是两种不同性质的力C.当两物体间有另一质量不可忽略的物体存在时，那么这两个物体间万有引力将增大D

9、.当两个物体间距为零时，万有引力将无穷大2地球外表的重力加速度为g0，物体在距地面上方3R处R为地球半径的重力加速度为g，那么两个加速度之比gg0等于 。A.1：1B.1：4C.1：9D.1：163某球状行星具有均匀的密度，假设在赤道上随行星一起转动的物体对行星外表的压力恰好为零，那么该行星自转周期为万有引力常量为G 。 4设地球的质最为M，半径为R，自转角速度为，万有引力常量为G，同步卫星离地心高度为r，地表重力加速度为g，那么同步卫星的速度v：v=r 其中正确的选项是 。A.B.C.D.5启动卫星的发动机使其速度加大，待它运动到间隔 地面的高度比原来大的位置，再定位使它绕地球做匀速圆周运动

10、成为另一轨道的卫星，该卫星后一轨道与前一轨道相比 。A.速率增大B.周期增大C.向心力增大D.加速度增大6.有关开普勒关于行星运动的描绘，以下说法中正确的选项是 。A.所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上B.所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上C.所有的行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等D.不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的7.引力常量G和以下几组数据，能计算出地球质量的是 。A.地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的间隔 B.月球绕地球运行的周期及月球离地球的间隔 C.人造卫星在地面附近绕行的速度和运行周期D.假设不考虑地球自转，地球的半径及重力加速度8.天文学上把两个相距较近，由于彼此的引力作用而沿各自的轨道互相环绕旋转的恒星系统称为“双星系统，设一双星系统中的两个子星保持间隔 不变，共同绕着连线上的某一点以不同的半径做匀速圆周运