二、萬有引力定律教案2

1、萬有引力定律 （示范課教案）涇縣中學(xué)物理組 張學(xué)龍一、教學(xué)目標(biāo)：(一)、知識目標(biāo)：了解萬有引力定律得出的思路和過程。 理解萬有引力定律的含義并會推導(dǎo)。知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律。(二)、能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生建立物理模型的能力 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力 用數(shù)學(xué)公式表述物理概念和規(guī)律的能力。二、教學(xué)重點： 萬有引力定律的推導(dǎo)。萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式。三、教學(xué)難點：對萬有引力定律的理解；用數(shù)學(xué)公式描述萬有引力定律； 計算萬有引力時物體間距離的含義； 對萬有引力的理解：地面物體受到的重力與天體間的引力性質(zhì)相同； 一般物體間的引力很小，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識；四、教學(xué)方法：對萬有引力定

2、律的推導(dǎo)采用分析推理、歸納總結(jié)的方法。 對疑難問題的處理采用講授法、例證法。五、教學(xué)過程：復(fù)習(xí)引入 上節(jié)課講述了開普勒定律是描述天體運(yùn)動的基本規(guī)律，回答了行星怎樣運(yùn)動的問題，（提問）行星為什么這樣運(yùn)動是這節(jié)課要研究的問題。新課教學(xué)、對行星運(yùn)動的動力學(xué)原因的認(rèn)識：（閱讀課本第一段）對于行星運(yùn)動的動力學(xué)原因的解釋，人們也進(jìn)行了長期的探索。科學(xué)家們面對實踐中發(fā)現(xiàn)的問題，進(jìn)行了大膽的猜想和假設(shè)。1 天體引力的假設(shè)：伽利略：一切物體都有合并的趨勢，這種趨勢導(dǎo)致天體作圓周運(yùn)動。開普勒、吉爾伯特：行星是依靠從太陽發(fā)出的磁力運(yùn)行的，這是早期的引力思想。笛卡爾：“旋渦”假設(shè)，宇宙空間存在一種不可見流質(zhì)“以太”，

3、形成旋渦，帶動行星運(yùn)動。牛頓：“月地”檢驗的思想實驗，推測地球?qū)υ虑虻囊εc地球?qū)ξ矬w的重力是同樣性質(zhì)的力。2 平方反比假設(shè)：布里阿德（法）：首次提出了引力大小與距離平方成反比的假設(shè)。哈雷、胡克：利用向心力公式和開普勒定律按照圓軌道推出行力與太陽之間的距離平方成反比。牛頓：成功地運(yùn)用了質(zhì)點模型，證明了如果太陽與行星之間的引力與距離平方成反比，則行星的軌道是橢圓。并闡述了普遍意義上的萬有引力定律。、萬有引力定律數(shù)學(xué)推導(dǎo)，總結(jié)規(guī)律建立模型，溫故探新1、定律的推導(dǎo)： 兩次簡化：行星運(yùn)動的橢圓軌道簡化成圓形軌道。 把天體看成質(zhì)點。 設(shè)行星的質(zhì)量為m，與太陽的距離為r，運(yùn)行的速度為v，周期為T，太陽對行

4、星的引力F提供行星做勻速圓周運(yùn)動的向心力。 科學(xué)推想，形成等式 又 由開普勒第三定律： 則引力F與行星的質(zhì)量成正比，與行星到太陽的距離成反比。根據(jù)牛頓第三定律，行星吸引太陽的引力與太陽吸引行星的力大小相等，那么這個引力也應(yīng)與太陽的質(zhì)量成正比。 則 G是一個常量，對任何行星都是相同的。比例系數(shù)G于100多年后才被測定(16871798)實驗驗證，形成概念 將此關(guān)系運(yùn)用到月球使地球的運(yùn)動以及其他天體中，發(fā)現(xiàn)它們間的引力跟太陽與行星的引力遵循同樣的規(guī)律，從而牛頓將此規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體之間，得到具有普遍意義的萬有引力定律。2、定律的表述：表述：自然界中任何兩個物體都是相同吸引的，引力大小跟

5、這兩個物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離平方成反比。公式：。各物理量的含義： F牛頓（N）；m千克（kg） r的含義：較遠(yuǎn)時，可視為質(zhì)點的兩個物體間的距離；較近時，質(zhì)量分布均勻的球體的球心間的距離。其單位為：米(m) 引力常量 33、定律的理解：、任何兩個物體之間都存在引力。、萬有引力定律公式中的 r，其含義是兩個質(zhì)點間的距離。（課件）、物體因為有質(zhì)量而產(chǎn)生引力(質(zhì)量是引力產(chǎn)生的原因)。、重力是萬有引力的分力。（課件）4、定律的適用條件：萬有引力只適用于質(zhì)點間引力大小的計算，當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每個物體的尺寸時，物體可看成質(zhì)點，直接使用萬有引力計算。當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力

6、也可由公式直接計算，但式中的r是兩球心間的距離。當(dāng)研究物體不能看成質(zhì)點時，可把物體假想分割成無數(shù)個質(zhì)點，求出一個物體上每個質(zhì)點與另一物體上每一個質(zhì)點的萬有引力然后求合力。（三）、萬有引力定律的重要意義是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。 它把地面上物體運(yùn)動的規(guī)律和天體運(yùn)動的規(guī)律統(tǒng)一起來，對以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。它第一次揭示了自然界中一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認(rèn)識自然的歷史上樹立了一座里程碑。在科學(xué)文化發(fā)展史上起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力理解天地間的各種事物。（四）、鞏固練習(xí)要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法不可采用的是： A、使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變； B、使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4，距離不變； C、使兩物體間的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變； D、距離和質(zhì)量都減為原來的1/4?；鹦堑陌霃绞堑厍虬霃降囊话耄鹦堑馁|(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9；那么地球表面50 kg的物體受到地球的吸引力約是火星表面同質(zhì)量的物體受到火星吸引力的倍。兩個大小相同的實心小鐵球緊靠在一起時，它們之間的萬有引力為F。若兩個半徑為原來2倍的實心大鐵球緊靠在一