高中物理萬有引力定律2人教版必修三

1、word萬有引力定律三維目標(biāo)知識(shí)與技能1. 理解太陽與行星間存在引力2. 能根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太陽與行星間的引力表達(dá)式Mm2r3 理解萬有引力定律的含義并會(huì)推導(dǎo)萬有引力定律4.理解地面上物體所受的重力與天體間的引力是同一性質(zhì)的力，即服從平方反比定律的萬有引力 過程與方法1 通過推導(dǎo)太陽與行星間的引力公式，體會(huì)邏輯推理在物理學(xué)中的重要性2 體會(huì)推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系情感態(tài)度與價(jià)值觀1 感受太陽與行星間的引力關(guān)系，從而體會(huì)大自然的奧秘2 通過學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)和借鑒科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，充實(shí)自己的頭腦，更好地去認(rèn)識(shí)世界，建立科學(xué)的價(jià)值觀教學(xué)重點(diǎn)1.根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三定律推導(dǎo)出太

2、陽與行星間的引力公式，記住推導(dǎo)出的引力公式2 .在研究具體問題時(shí)，如何選取參考系3 質(zhì)點(diǎn)概念的理解教學(xué)難點(diǎn)1 太陽與行星間的引力公式推導(dǎo)過程2 .什么情況下可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)教具多媒體視頻課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程引入教師活動(dòng)開普勒定律發(fā)現(xiàn)之后，人們便開始更深入的思考：行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)？這節(jié)課我們“追尋著牛頓的足跡，用自己的手和腦，重新“發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。太陽對行星的引力教師活動(dòng)為了簡化問題，行星的軌道按圓來處理， 物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)需要向心力，通過分析我們很容易想到，這個(gè)向心力就是由太陽與行星之間的引力來提供的，請猜想太陽與行星的引力與什么因素有關(guān)？學(xué)生活動(dòng)討論回答以下問題研究的問題中，只有太陽

3、、行星，那么他們之間的引力可能與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量、他們之間的距離以及行星與太陽之間的媒介物有關(guān)，還可能與太陽與行星的形狀、大小有關(guān)。教師活動(dòng)點(diǎn)評我們先研究太陽對行星的引力， 這樣只研究引力與行星的質(zhì)量以及太陽與行星之間的 距離的關(guān)系。那么，F(xiàn)與r的定量關(guān)系是什么？教師引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)：根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，行星以太陽為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 由太陽對行星的引力提供向心力。2(1)向心力等于F= mV-r(2)天文觀測到行星周期T,那么v=4代入上式得F=4羅T2T2(3)根據(jù)開普勒第三定律a3T2k代入上式得F 4 2k冷r(4) 上式中4 2k對太陽系中任何行星都相同，因而F與m成正比，既

4、Frr結(jié)論：太陽對不同行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，與太陽與行星間的距離的二次方成反比。行星對太陽的引力教師活動(dòng)就太陽對行星的引力而言，行星是受力物體，引力與受力物體的質(zhì)量成正比，行星對太陽的引力也應(yīng)該與太陽的質(zhì)量成正比。MF 乂2r結(jié)論：行星對太陽的引力大小與太陽的質(zhì)量M成正比，與行星到太陽的距離r的二次方成反比。太陽與行星間的引力教師活動(dòng)綜上推導(dǎo)過程，推導(dǎo)出太陽與行星間的引力與太陽質(zhì)量、行星質(zhì)量以及兩者距離 的關(guān)系式，看看能得出什么結(jié)論。F MmF 2r結(jié)論：太陽與行星間的引力與太陽的質(zhì)量、行星的質(zhì)量成正比，與兩者距離的二次方成反 比。把上式改成等式得 f Gmr分析：（1）G是比例系數(shù)，

5、與行星和太陽均無關(guān)（2）太陽與行星間的引力規(guī)律，也適用于地球與衛(wèi)星間的引力引入萬有引力定律教師活動(dòng)知道了太陽與行星之間作用力的規(guī)律，可以完全解釋行星的運(yùn)動(dòng)了，那么，是 什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？如蘋果被拋出后總要落回地面，那 么是什么力使得蘋果不能離開地球呢？是否也是由于地球?qū)μO果的引力造成的？地球?qū)μO果 的引力和太陽對行星的引力是同一種力嗎？假設(shè)真是這樣，物體離地面越遠(yuǎn)，其受地球的引 力就應(yīng)該越小，可是地面上的物體在距離地面很遠(yuǎn)時(shí)似乎重力沒有明顯的減弱，是不是不夠 遠(yuǎn)，我們想這樣的高度比起天體之間的距離來說，真的不算遠(yuǎn)！再往遠(yuǎn)處設(shè)想如果物體遠(yuǎn)到 地球那邊，物體是否也會(huì)

6、象月球那樣繞地球運(yùn)動(dòng)？也許真的是同一種力，我們就來探究這個(gè) 問題。月一一地檢測教師活動(dòng)猜想：“天上的力與“人間的力可能出于同一根源；如何檢驗(yàn)這個(gè)猜想是否正 確呢？學(xué)生活動(dòng)閱讀教材月地檢測，回答以下問題教師活動(dòng)點(diǎn)評在牛頓時(shí)代，重力加速度已能比較精確測定，當(dāng)時(shí)也能比較精確地測定月球與地球之間的距離、月球的公轉(zhuǎn)周期，從而能夠算出月球運(yùn)動(dòng)的向心加速度，證明了猜想的正確性QQ例題：r月地 10 m T月=27.3 天，gm/s ,求 a月 /g學(xué)生活動(dòng)計(jì)算結(jié)果：a月=2n2r 月地=2.7 x 10-4-60260結(jié)論：太陽與行星間、地球與月球間、地球與地面物體間的力是同一種性質(zhì)的力。萬有引力定律教師活

7、動(dòng)任意兩個(gè)物體之間都有這樣的力存在嗎？閱讀教材萬有引力部分。學(xué)生活動(dòng)回答：牛頓作了大膽的猜想， 任意兩個(gè)物體間都存在著這樣的力。于是這個(gè)結(jié)論被推廣到宇宙中的一切物體之間。即：萬有引力定律：自然界中的任何兩物體都互相吸引沒，引力的大小與物體的質(zhì)量m和m2成正比，與他們之間的距離 r的二次方成反比即 F G mimr教師活動(dòng)點(diǎn)評此后，大量的事實(shí)和大量的實(shí)驗(yàn)證明了萬有引力定律的正確性。式中質(zhì)量的單位為kg，距離的單位為 m力的單位N, G叫引力常量。應(yīng)用公式時(shí)注意下面問題：（1）適用于質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算（2）對于可視為質(zhì)點(diǎn)的物體間的引力求解也可以利用萬有引力公式（3） 當(dāng)研究的物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可以把物體假想分割成無數(shù)質(zhì)點(diǎn)，求分力，再求合力如果物體是球體的話，這個(gè)距離就是兩個(gè)球心之間的距離。引力常量教師活動(dòng)卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)測出G=6.