《万有引力定律》教案(人教版)

《§7.3 万有引力定律》教案

金乡一中 崔新民

教材分析

万有引力定律的核心地位：万有引力定律是本章的核心，是17世纪自然科学最伟大的成果之一，它为研究天体运动提供了理论依据，彻底使人们对宇宙的探索从被动描述走向主动发现。

万有引力定律承上启下的作用：上承圆周运动，下启卫星的运动。掌握好本节课，对前面知识的加深理解，后面问题的顺利解决，将会起到重要的作用。

[教学目标]

（一）知识目标

1．介绍牛顿发现万有引力定律的思考过程，体会研究物理问题的方法，渗透科学的发现方法。

2．掌握万有引力定律的内容，认识万有引力定律的普遍性。

3．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。

（二）能力目标：会应用万有引力定律解决一般的相关问题。

（三）情感目标

1、本节课重在逻辑思维和渗透物理学的研究方法，因此本节课的教学中应该在学习品质方面对学生 进行教育。让学生感受到万有引力定律的发现是经历了几代科学家不断努力的结果。

3、通过中国飞天第一人杨利伟、神舟六号的资料，激发学生的爱国热情，增强学生建设祖国的神圣 使命感。

[重点难点]

1．万有引力定律的发现过程、应用，是本节课的重点。

2．由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性认识，又无法进行演示实验，故应加强举例。

[重点难点突破]

通过具体事例、例题、习题、多媒体手段加强了重点教学；通过及时复习，突破了难点教学；而且通过探究性活动，使学生对重难点知识的同化过程..在时间和空间上得以延续。

[教学过程]

(一) 引入新课：

课前4分钟开始播放课件中杨利伟的图片、神州六号发射的全过程。创设一个物理情景、进入状态、激发学生的学习欲望。

(二)教学过程

(提问学生，共同回答)。刚才看到的一些图片上的人物是谁呢？(中国飞天第一人杨利伟)。那么

第二段视频记录下的又是什么事件呢？(神州六号发射全过程)。近几年来，我国的航天事业取得了非常大的成就，全国人民欢欣鼓舞，这与我们这一章万有引力定律联系是很密切的，也是近几年来各种大小考试的考试热点和重点。

(展示前辈科学家的人物图片)万有引力定律的发现过程犹如一部壮丽的科学史诗，它歌颂了前辈科学家的科学精神，也展现了科学发展过程中科学家们富有创造而又严谨的科学思维。那么就让我们以现有的知识基础处身于历史的背景下，踏着牛顿的足迹，经历一次发现万有引力定律的过程吧！

一．复习：

人类认识事物总是有一个过程和规律的，第一节中主要介绍了前辈科学家们通过观测得到的行星绕太阳运动的规律――开普勒行星运动定律。分别是几何定律、面积定律、周期定律。进而人们开始进一步的了解其本质原因，牛顿利用他数学方面的才能推理演绎得到了太阳与行星间的引力公。这样就可以很好的解释行星绕太阳运动的原因了。 式满足：2⋅=M m

F G r

二．牛顿的思考：

介绍牛顿苹果树下的思考，吸引学生进入当时的历史情景。引导从苹果落地联想到月球绕地球运动，思考太阳与行星间、地球与月球间、地球与苹果间是不是同一种力？并且如何验证这个猜想？进入月地检验，留给学生自己计算。

然后引导总结，通过月地检验，牛顿的猜想是正确的。然后进一步推广到宇宙中任何物体之间都存在这样的一种引力，即万有引力定律。

三．更进一步推广――万有引力定律：

（1）定律表述：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量成正比，跟它们的距离的二次方成反比．方向在它们连线上。

（2）公式表示：

（介绍表达式中的各个物理量及其单位）

（3）引力常量G适用于任何两个物体;它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m 时的相互作用力.

这么一个猜想推广而来的结论是正确的吗？

海王星冥王星

介绍有力证据：海王星和冥王星的发现，有力的证明了万有引力的正确性。牛顿在44岁时，也就是1687年把他在二十多岁时形成的这一理论发表在了传世之作《自然哲学的数学原理》之中，也希望同学们在二十多岁时也有牛顿这样的发现。

回顾牛顿万有引力定律得到的历程，从观察获得规律→猜想原因→数学演绎得到规律→进一步的猜想→猜想得到验证→更大胆的猜想→得到万有引力定律。

进行情感价值观教育：物理学中许多重大理论的发现，不是简单实验结果的总结，它需要直觉和想象力、大胆的猜想和假设，再引人合理的模型，深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思维，是一个充满艰辛和曲折的过程。

知道前辈科学家得到万有引力定律的艰辛，我们更应该去认真的学习掌握好万有引力定律，来看这样一个问题：

练习一:

1.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4,下列方法不可采用的是:（D）

A.使两物体的质量各减小一半,距离不变

B.使其中一个物体的质量减小到原来的1/4,距离不变

C.使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变

D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4

r m 1m 2

r 12

r (本练习重在万有引力定律的定性应用。)

那么如果我们想知道万有引力的具体数值，可以计算出来吗？不行，G 未知，怎么测G ？公式变形得G 的表达式，只要知道两个物体的质量、距离、万有引力即可。但万有引力多大？能测出来吗？举个例子，两位50kg 同学相距一米时万有引力多大？测一测。能感觉到吗？可见这个G 应该是一个很小大的数值。牛顿当年也曾经设计了好多种方案，很遗憾，最终都失败了。直到一百多年以后，英国的物理学家卡文迪许利用了一个十分巧妙的扭秤装置才比较准确的测得G 的数值

四．万有引力常量G 的测定

介绍装置，播放动画，动态演示。

G 测定的重要意义：1．证明了万有引力的存在．

2．“开创了测量弱力的新时代” （英国物理学家玻印廷语）．

3．使得万有引力定律有了真正的实用价值，可测定远离地球

的一些天体的质量、平均密度等．如根据地球表面的重力加速

度可以测定地球的质量．

展示卡文迪许图片：称量地球的第一人

G 的数值：G ＝6.67×10－11N ·M 2/kg 2

练习二:估算同位两个同学间的万有引力多大？

结果远小于1N ，同时展示其他物体间的万有引力数值。

结论：一般物体间的万有引力可忽略不计，天体间的万有引力则决定了天体的运动。 练习三: 如图,两球的半径分别为r 1和r 2, 而球的质量分布均匀,大小分别为m 1,m 2,则两球间的万有引力大小为( D ) A 、Gm 1m 2/r 2 B 、Gm 1m 2/r 12

C 、Gm 1m 2/(r 1+ r 2)2

D 、Gm 1m 2/(r 1+r + r 2)2 小结：对于质量均匀分布的球体不论距离远近都可以视为质点，由数学家牛顿根据自己创立的微积分得到的结论，让学生感受牛顿的伟大贡献不仅仅在物理方面。

引出万有引力适用条件：质点。

应用时注意普遍性：任何物体之间都存在

相互性：符合牛顿第三定律。(若苹果受地球的2牛顿的吸引力，那么苹果吸引地球

的力多大呢？)

宏观性：宏观物体才有意义。

练习四：思考：课本P71 问题与练习 2

(体会万有引力定律的应用，不要求计算，留到课下做作业。)

五．重力与万有引力

介绍重力与万有引力的关系：重力是万有引力的一个分力。一般情况下可以认为重力与万有引力相等。课下思考在两极和赤道上重力与万有引力的大小方向是怎么样的关系？

(注：关于这里是一个难点，仅仅靠这些介绍是不能达到让学生理解和掌握并会应用的目的的，要在下节课做专门的针对性的练习，以解决学生在这里的难点。这里只是提出这个问题，，作为课下作业，让学生课下研究讨论。)

练习五：知道万有引力常量G 的数值，地球质量就可求得。若已知G ＝6.67×10-11N ·m 2/kg 2 ,g=9.8m/s 2 ,地球半径R ＝6.4×106m,求地球的质量是多少？ 解:物体在地球表面受到的重力可以认为和万有引力相等,则: