物理②必修6.3《萬有引力定律》教案

1、.6.3 萬有引力定律教學目的一、知識與技能在開普勒第三定律的根底上，推導得到萬有引力定律，使學生對此規(guī)律有初步理解。二、過程與方法通過牛頓發(fā)現萬有引力定律的考慮過程和卡文迪許扭秤的設計方法，浸透科學發(fā)現與科學實驗的方法論教育。三、情感、態(tài)度與價值觀介紹萬有引力恒量的測定方法，增加學生對萬有引力定律的感性認識。教學重點1. 萬有引力推導的過程。2. 萬有引力公式的體會及應用。3. 引力常量的有關知識。教學難點1. 萬有引力推導的過程。2. 萬有引力公式的體會及應用。教學過程一、引入新課上節(jié)課我們推導出了太陽與行星間的引力規(guī)律，即。知道了行星為什么可以繞太陽運轉而不會飛離太陽。那么大家想到過，是

2、什么力使得地面的物體不能分開地球，總要落回地面呢？地球吸引物體的力與地球和太陽間的引力是同種性質的力嗎？還有，月球可以繞地球運轉，說明月球與地球之間也一定存在著互相作用力，這個拉住月球使它繞地球運轉的力與地球對物體的引力是同一種力嗎？這節(jié)課我們就來深化研究這些問題。二、新課教學一月地檢驗老師活動：引導學生閱讀教材“月地檢驗部分的內容，投影以下數據：地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球繞地球運動的周期為27.3天，地球半徑為R =6.4×106m，試利用教材提供的信息，通過計算，證明教材上提出的假設，即地球對月球的力與地球使蘋果自由下落的力的是同一種力，都遵守“反平方的規(guī)律。學

3、生活動：閱讀課文，從課文中找出必要的信息，在練習本上進展定量計算。老師活動：投影學生的證明過程，點評。設質量為m的物體在月球的軌道上運動的加速度月球公轉的向心加速度為a，那么，r=60R，得 代入數據解得 點評：引導學生定量計算，用無可辯駁的事實證明猜測的正確性，增強學生的理性認識。二萬有引力定律老師：在月地檢驗后，牛頓作了更大膽的設想：是否任意兩個物體之間都存在這樣的引力？很可能是一般物體的質量比天體質量小得多，它們之間的引力我們不易覺察罷了。于是牛頓將結論大膽推廣到宇宙中的一切物體：自然界中任何兩個物體之間都互相吸引，引力大小與m1和m2的乘積成正比，與r2成反比，即。老師：盡管這個推廣是

4、自然的，但仍要承受事實的直接或間接的檢驗。本章后面的討論說明，由此得出的結論與事實相符，于是它成為科學史上最偉大的定律之一萬有引力定律。它于1687年發(fā)表在牛頓的傳世之作?自然哲學的數學原理?中。老師：萬有引力定律清楚地向人們提醒，復雜運動的后面隱藏著簡潔的科學規(guī)律，它明確地向人們宣告，天上和地上的物體都遵循著完全一樣的科學法那么。老師：萬有引力定律的發(fā)現有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的開展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學文化開展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探究自然的奧秘建立了極大信心，人們有才能理解天地間的各種事物。注意：1.

5、 此公式適用于可視為質點的兩物體間的引力的計算。1假如兩物體間的間隔 遠遠大于物體本身大小，那么兩物體看作質點； 2對于均勻球體，可視為質量集中于球心。2. 萬有引力是互相的，互相作用的兩個物體之間的萬有引力總是大小相等、方向相反、在同一條直線上，作用在兩個不同的物體上。例如太陽對地球的吸引力與地球對太陽的吸引力是等大的。課堂練習1. 由公式可知，當兩物體間間隔 趨向于0時，兩物體之間的引力趨于無窮大。這種觀點對嗎？解析：當兩物體間間隔 趨于0時，公式已不適用。2. 證明太陽系中各行星繞太陽公轉周期的平方，與公轉軌道半徑的三次方的比值是與太陽質量有關的恒量。證明：設太陽質量為M，某行星質量為m

6、，行星繞太陽公轉周期為T，半徑為R。軌道近似看作圓，萬有引力提供行星公轉的向心力而， 三引力常量老師活動：引導學生閱讀教材，考慮問題：1. 測定引力常量有何意義？2. 引力常量是由哪位物理學家測出的，它的數值是多大？3. 引力常量的測定有何實際意義？學生活動：閱讀教材，考慮問題，學生代表發(fā)表見解。老師活動：聽取學生匯報，點評總結。牛頓在前人的根底上，應用他超凡的數學才能，發(fā)現了萬有引力定律，卻沒能給出準確的引力常量，使萬有引力定律只有其理論意義，而無更多的實際意義。引力常量G的測出，使萬有引力定律具有了實際意義。老師簡要介紹卡文迪許及其扭秤實驗。觀看動畫：扭秤；卡文迪許實驗；桌面微小形變。牢記

7、：通常取G=6.67x10-11Nm2/kg2?？ㄎ牡显S測出G值的意義：1 證明了萬有引力的存在。2 使得萬有引力定律有了實用價值。課堂練習3.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，以下方法不可采用的是 D 。A.使兩物體的質量各減小一半，間隔 不變B.使其中一個物體的質量減小到原來的1/4，間隔 不變C.使兩物體間的間隔 增為原來的2倍，質量不變D.使兩物體間的間隔 和質量都減為原來的1/44為什么我們感覺不到旁邊同學的引力呢？解析：下面我們粗略地來計算一下兩個質量為50kg，相距0.5m的人之間的引力F=GMm/R2=6.67×107N，力太小，所以感覺不到旁邊同學的引力。課

8、堂小結：老師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。學生活動：認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結課堂內容，培養(yǎng)學生概括總結才能。老師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。五、課堂達標訓練1關于萬有引力，以下說法中正確的選項是 。A.萬有引力是普遍存在于宇宙空間中所有具有質量的物體之間的互相作用B.重力和引力是兩種不同性質的力C.當兩物體間有另一質量不可忽略的物體存在時，那么這兩個物體間萬有引力將增大D

9、.當兩個物體間距為零時，萬有引力將無窮大2地球外表的重力加速度為g0，物體在距地面上方3R處R為地球半徑的重力加速度為g，那么兩個加速度之比gg0等于 。A.1：1B.1：4C.1：9D.1：163某球狀行星具有均勻的密度，假設在赤道上隨行星一起轉動的物體對行星外表的壓力恰好為零，那么該行星自轉周期為萬有引力常量為G 。 4設地球的質最為M，半徑為R，自轉角速度為，萬有引力常量為G，同步衛(wèi)星離地心高度為r，地表重力加速度為g，那么同步衛(wèi)星的速度v：v=r 其中正確的選項是 。A.B.C.D.5啟動衛(wèi)星的發(fā)動機使其速度加大，待它運動到間隔 地面的高度比原來大的位置，再定位使它繞地球做勻速圓周運動

10、成為另一軌道的衛(wèi)星，該衛(wèi)星后一軌道與前一軌道相比 。A.速率增大B.周期增大C.向心力增大D.加速度增大6.有關開普勒關于行星運動的描繪，以下說法中正確的選項是 。A.所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上B.所有的行星繞太陽運動的軌道都是圓，太陽處在圓心上C.所有的行星軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等D.不同的行星繞太陽運動的橢圓軌道是不同的7.引力常量G和以下幾組數據，能計算出地球質量的是 。A.地球繞太陽運行的周期及地球離太陽的間隔 B.月球繞地球運行的周期及月球離地球的間隔 C.人造衛(wèi)星在地面附近繞行的速度和運行周期D.假設不考慮地球自轉，地球的半徑及重力加速度8.天文學上把兩個相距較近，由于彼此的引力作用而沿各自的軌道互相環(huán)繞旋轉的恒星系統(tǒng)稱為“雙星系統(tǒng)，設一雙星系統(tǒng)中的兩個子星保持間隔 不變，共同繞著連線上的某一點以不同的半徑做勻速圓周運