【優(yōu)教通-備課參考】2020年高中物理教學設計：6.3《萬有引力定律》4(人教版必修2)

第3節(jié)萬有引力定律新課教學一．牛頓發(fā)覺萬有引力定律的過程（引導同學閱讀教材找動身覺萬有引力定律的思路）假想——理論推導——試驗檢驗牛頓對引力的思考牛頓看到了蘋果落地發(fā)覺了萬有引力，這只是一種傳奇。但是，他對天體和地球的引力的確作過深化的思考。牛頓經(jīng)過長期觀看爭辯，產(chǎn)生如下的假想：太陽、行星以及離我們很遠的恒星，不管彼此相距多遠，都是相互吸引著，其引力隨距離的增大而減小，地球和其他行星繞太陽轉(zhuǎn)，就是靠劂的引力維持。同樣，地球不僅吸引地面上和表面四周的物體，而且也可以吸引很遠的物體（如月亮），其引力也是隨距離的增大而減弱。牛頓進一步猜想，宇宙間任何物體間都存在吸引力，這些力具有相同的本質(zhì)，遵循同樣的力學規(guī)律，其大小都與兩者間距離的平方成反比。（2）。牛頓對定律的推導首先，要證明太陽的引力與距離平方成反比，牛頓靠著他對于數(shù)學和物理學證明的驚人制造才能，大膽地將自己從地面上物體運動中總結(jié)出來的運動定律，應用到天體的運動上，結(jié)合開普勒行星運動定律，從理論上推導出太陽對行星的引力F與距離r的平方成反比，還證明引力跟太陽質(zhì)量M和行星質(zhì)量m的乘積成正比，即∝牛頓再爭辯了衛(wèi)星的運動，結(jié)論是：它們間的引力也是與行星和衛(wèi)星質(zhì)量的乘積成正比，與兩者距離的平方成反比。（3）。牛頓對定律的檢驗以上結(jié)論是否正確，還需經(jīng)過試驗檢驗。牛頓依據(jù)觀測結(jié)果，憑借抱負試驗奇異地解決了這一難題。牛頓設想，某物體在地球表面時，其重力加速度為g，若將它放到月球軌道上，讓它繞地球運動時，其向心加速度為a。假如物體在地球上受到的重力F1，和在月球軌道上運行時受到的作用力F2，都是來自地球的吸引力，其大小與距離的平方成反比，那么，a和g之間應有如下關系：已知月心和地心的距離r月地是地球半徑r地的60倍，得。從動力學角度得出的這一結(jié)果，與前面用運動學公式算出的數(shù)據(jù)完全全都，牛頓證明白關于地球和物體間、各天體之間的引力都屬于同一種性質(zhì)力，都遵循同樣的力學規(guī)律的假想是正確的。牛頓把這種引力規(guī)律做了合理的推廣，在1687年發(fā)表了萬有引力定律?？梢杂孟卤韥肀磉_牛頓推證萬有引力定律的思路（引導同學依據(jù)問題看書，老師引導總結(jié)）（1）什么是萬有引力？并舉出實例。（2）萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學表達式如何？（3）萬有引力定律的適用條件是什么？二．萬有引力定律1、內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比；引力的方向沿著二者的連線。2.公式:3．各物理量的含義及單位：F為兩個物體間的引力，單位：N.m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單位：kgr為它們間的距離，單位：mG為萬有引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2，單位：N·m2/kg2.4．萬有引力定律的理解①萬有引力F是由于相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力，與學校學習的電荷間的引力、磁極間的引力不同。強調(diào)說明：A.萬有引力的普遍性．萬有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體間都存在這種相互吸引的力．B.萬有引力的相互性．兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上．C.萬有引力的宏觀性．在通常狀況下，萬有引力格外小，只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體四周的物體間，它的存在才有實際的物理意義．D.萬有引力的獨立性．兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關，而與所在空間的性質(zhì)無關，也與四周有無其他物體無關．②r為兩個物體間距離：A、若物體可以視為質(zhì)點，r是兩個質(zhì)點間的距離。B、若是規(guī)章外形的均勻物體相距較近，則應把r理解為它們的幾何中心的距離。C、若物體不能視為質(zhì)點，則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點的集合，然后按萬有引力定律求出各質(zhì)點間的引力，再按矢量法求它們的合力。③G為萬有引力常量，在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力隨堂練習：1、探究：叫兩名同學上講臺做兩個玩耍：一個是兩人靠攏后離開三次以上，二個是叫兩人設法跳起來停在空中看是否能做到。然后設問：既然自然界中任何兩個物體間都有萬有引力，那么在日常生活中，我們各自之間或人與物體之間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢？具體計算：地面上兩個50kg的質(zhì)點，相距1m遠時它們間的萬有引力多大？已知地球的質(zhì)量約為6.0×1024kg，地球半徑為6.4×106m，則這個物體和地球之間的萬有引力又是多大？（F1=1.6675×10（同學計算后回答）本題點評：由此可見通常物體間的萬有引力微小，一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力（如人與地球）就不能忽視了。2、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4,可接受的方法是()A.使兩物體的質(zhì)量各削減一半,距離保持不變B.使兩物體間距離增至原來的2倍,質(zhì)量不變C.使其中一個物體質(zhì)量減為原來的1/4,距離不變D.使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1/4答案：ABC3.設地球表面重力加速度為，物體在距離地心4R(R是地球的半徑）處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g，則為（）A.1B1/9C.1/4D.1/16提示：兩處的加速度各由何力而產(chǎn)生？滿足何規(guī)律？解析：地球表面處的重力加速度和在離地心高4R處的加速度均由地球?qū)ξ矬w的萬有引力產(chǎn)生，所以有：地面上：①離地心4R:②由①②兩式得答案：D規(guī)律總結(jié)：由得到是解決萬有引力問題經(jīng)常用到的代換公式，也叫黃金代換，須引起足夠的重視圖三．引力恒量的測定圖牛頓發(fā)覺了萬有引力定律，卻沒有給出引力恒量的數(shù)值。由于一般物體間的引力格外小，用試驗測定極其困難。直到一百多年之后，才由英國的卡文迪許用精致的扭秤測出。（1）用扭秤測定引力恒量的方法卡文迪許解決問題的思路是：將不易觀看的微小變化量，轉(zhuǎn)化為簡潔觀看的顯著變化量，再依據(jù)顯著變化量與微小量的關系，算出微小變化量。問：卡文迪許扭秤試驗中如何實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化？測引力（微?。┺D(zhuǎn)化為測引力矩，再轉(zhuǎn)化為測石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最終轉(zhuǎn)化為光點在刻度尺上移動的距離（較大）。依據(jù)預先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關系，可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩，進而求得引力，確定引力恒量的值?？ㄎ牡显S在測定引力恒量的同時，也證明白萬有引力定律的正確性。隨堂練習4、關于萬有引力常量G,以下說法正確的是（）A.在國際單位制中，G的單位是N?m2/kgB.在國際單位制中,G的數(shù)值等于兩個質(zhì)量各1kg的物體，相距1時的相互吸引力C.在不同星球上，G的數(shù)值不一樣D.在不同的單位制中,G的數(shù)值不一樣答案：BD（四）、小結(jié)本節(jié)課重點學習了萬有引力定律的內(nèi)容、表達式、理解以及簡潔的應用重點理解定律的普遍性、普適性，對萬有引力的性質(zhì)有深層的生疏對萬有引力定律的理解應留意以下幾點：萬有引力的普遍性。它存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，不管它們之間是否還有其他作用力。萬有引力恒量的普適性。它是一個僅和m、r、F單位選擇有關，而與物體性質(zhì)無關的恒量。在國際單位制中，G=。兩物體間的引力，是一對作用力和反作用力。萬有力定律只適用于質(zhì)點和質(zhì)量分布均勻球體間的相互作用。(五)作業(yè)：課本71頁：2、3(六)板書設計：萬有引力定律1、萬有引力定律的推導：2、萬有引力定律①內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。②公式：其中G是引力常量，r為它們間的距離③各物理量的含義及單位：④萬有引力定律發(fā)覺的重要意義：3．引力恒量的測定4．萬有引力定律的理解①萬有引力F是由于相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力，與學校學習的電荷間的引力、磁極間的引力不同。強調(diào)說明：A.萬有引力的普遍性．萬有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體間都存在這種相互吸引的力．B.萬有引力的相互性．兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上．C.萬有引力的宏觀性．在通常狀況下，萬有引力格外小，只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體四周的物體間，它的存在才有實際的物理意義．D.萬有引力的獨立性．兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關，而與所在空間的性質(zhì)無關，也與四周有無其他物體無關．②r為兩個物體間距離：A、若物體可以視為質(zhì)點，r是兩個質(zhì)點間的距離。B、若是規(guī)章外形的均勻物體相距較近，則應把r理解為它們的幾何中心的距離。C、若物體不能視為質(zhì)點，則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點的集合，然后按萬有引力定律求出各質(zhì)點間的引力，再按矢量法求它們的合力。③G為萬有引力常量，在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力隨堂練習1.關于萬有引力定律的正確說法是()A.天體間萬有引力與它們的質(zhì)量成正比，與它們之間的距離成反比B.任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離平方成反比C.萬有引力與質(zhì)量、距離和萬有引力恒量都成正比D.萬有引力定律對質(zhì)量大的物體適用，對質(zhì)量小的物體不適用答案：B2、下列說法正確的是()A.萬有引力定律是卡文迪許發(fā)覺的B.中的G是一個比例常數(shù)，是沒有單位的C.萬有引力定律適用于兩個質(zhì)點之間引力計算D.不能看作質(zhì)點的兩物體間不存在萬有引力答案：C3．如圖，兩球的半徑分別為r1和r2，且遠小于r，而球質(zhì)量分布均勻，大小分