高中物理《6.3 万有引力定律》教学设计新人教版必修2

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人教版物理-必修2-6.3《万有引力定律》教学设计

第六章《万有引力与航天》第三节《万有引力定律》教学设计教学设计思想万有引力定律的发现堪称人类文明与理性探索进程中最壮丽的诗篇，它体现出来的科学智慧和震撼力，至今仍为世人所叹服。

因此，万有引力定律的教学绝不能仅限于物理知识的理解与应用，更应强调人类对天体运动的认识以及建立万有引力定律的探究过程，把教学重点放在“引导学生体会万有引力定律发现过程中的思路和方法”上。

从知识建构的进程来看，通过上节课的学习，学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，根据学生的认知心理特点，通过进一步引导，很容易在学生的脑海中形成这样一个问题：地球对月球的引力与地球对苹果的引力会不会就是同一种力呢？是否也遵循“平方反比”规律呢？从而为进一步探究万有引力定律的发现过程确定了切入点，在此基础上再引导学生进入互动探究教学也就顺理成章了。

在本节课的教学中，教师可通过“月—地检验” 的思维方法及推导过程，引导学生经历提出问题→猜想与假设→设计验证方案→收集观测数据→分析论证的思维程序，让学生在物理情景中主动参与知识的构建过程，体会科学探究方法的作用和意义，从而培养学生善于探索、追求真理的科学品质。

教学内容分析本节教学内容主要包括六个知识点：（1）万有引力定律发现的历程;（2）万有引力定律的内容及表达式;（3）万有引力的特点及万有引力定律的意义;（4）万有引力定律的简单应用;（5）万有引力常量的测定方法;（6）万有引力常量的意义。

本节内容是本章的重点和核心,它既是对上一节“太阳与行星间的引力”的进一步推广和延伸，即：从天体运动推广到地面上物体的运动；又是下一节“万有引力理论的成就”的学习基础。

因此，本节课的教学有着承上启下的地位和作用。

通过本节课的教学，一方面可以使学生体会到物理学中每一个重大规律的发现都凝聚了科学家高超的智慧和艰辛的探索。

另一方面有利于学生体会提出问题→猜想与假设→设计验证方案→收集观测数据→分析论证的科学探究方法在物理学研究中的作用和意义。

人教版必修2物理：6.3 万有引力定律教案设计

第3节万有引力定律―重难点创新教学方法一．教学重点1. 地球上的重物下落与天体运动的统一性，即万有引力的检验――月－地检验；2. 正确理解万有引力定律，及其适用范围。

3. 会用万有引力定律解决简单的引力计算问题。

二．教学难点1. 知道地球上的物体下落与天体运动的统一性，知道万有引力是一种存在于所有物体间的吸引力，即万有引力定律的得出。

2. 应用万有引力定律解决简单的引力计算问题时对表达式中“两个物体间的距离”的正确理解。

3. 引力常量的值的测定。

三．教学准备动画、视频素材：关于牛顿发现万有引力的动画或视频；关于卡文迪许扭秤装置实验的视频或动画。

四．教学过程（一）新课引入教师先引导学生一起回忆上一节课“太阳与行星间的引力”的主要内容：引力的表达式及其各量的物理含义。

（二）新课讲授学生观看视频:先安排学生观看有关万有引力及其定律的视频或动画素材，让学生对万有引力及定律的发现历程先有个整体认识。

然后再引导学生沿着牛顿当年对万有引力的猜想也亲自思考思考。

学生思考：猜想1：太阳与行星间的引力使得行星不能飞离太阳；而地面上的物体，如苹果，被抛出后总是要落回地面，是什么力使得苹果不离开地球呢？是否也是由于地球对苹果的引力造成的？猜想2：地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力呢？教师引导学生思考分析：若地球对苹果的引力和太阳对行星的引力真是同一种力，物体离地面越远，其受到地球的引力就应该越小，可地面上的物体距地面很远时，如在高山上，但引力似乎没有明显的减弱！难道高山上还不够远？再往远处设想，如果物体延伸到月球那么远，物体是否也会像月球那样围绕地球运动？教师给学生引出牛顿的理想实验：牛顿为论证地面上物体所受的力与天体间的引力是同一性质的力时，提出一个理想实验：设想有一个小月球非常接近地球，以至于几乎触及地球上最高的山顶，那么使这个小月球保持轨道运动的向心力就应该等于它在山顶处所受的重力。

如图所示教师引导学生思考：如果小月球突然停止做轨道运动，它就应该同山顶处的物体一样以相同的速度下落。

高中物理人教版必修二6.3【教学设计】《万有引力定律》

《万有引力定律》万有引力定律是本章的核心，从内容性质与地位上看，本节内容是对上一节“太阳与行星间的引力”的进一步外推，即：从天体运动推广到地面上任何物体的运动,同时回顾了天体之间的引力探究问题，重力加速度的应用问题，重力与纬度高度关系的计算方法；又是下一节掌握万有引力理论在天文学上应用的学习的基础。

本节重点内容是理解万有引力定律的推导思路和过程，掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义，知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

本节难点是物体间距离的理解。

另外本节内容还注重是对学生“科学方法”教育和“情感态度与价值观”的教育：使学生认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力；本节结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。

一、知识与技能1.了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。

2.理解掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

4.理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。

二、过程与方法1.认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力。

2.结合“月—地检验”，经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。

3.培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

三、情感态度与价值观1.经过万有引力常量测定的学习，让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要性2.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。

3.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。

高中物理6.3 万有引力定律教案新人教版必修2

6.3 万有引力定律一、教学目标1、了解万有引力定律得出的思路和过程；2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律；3、掌握万有引力定律，能解决简单的万有引力问题。

二、重点难点重点：万有引力定律的推导及表达公式；难点：万有引力定律的理解及应用。

三、巩固练习1、关于万有引力定律的正确说法是( )A.天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比B.任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离平方成反比C.万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比D.万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用2、下列说法正确的是( )A.万有引力定律是卡文迪许发现的B. 221r m m G F =中的G 是一个比例常数，是没有单位的C.万有引力定律只是严格适用于两个质点之间D.两物体引力的大小与质量成正比，与此两物间距离平方成反比3、如图所示，两球的半径远小于R ，而球质量均匀分布，质量为1m 、2m ，则两球间的万有引力大小为（）A ．2121R m m G B.2221R m m GC.()22121R R m m G + D.()22121R R R m m G ++4、引力常量很小，说明了（）A.万有引力很小B.万有引力很大C.很难观察到日常接触的物体间有万有引力，是因为它们的质量很小D.只有当物体的质量大到一定程度时，物体之间才有万有引力5、下列关于万有引力定律的适用范围说法正确的是（）A.只适用于天体，不适用于地面物体B.只适用于质点，不适用于实际物体C.只适用于球形物体，不适用与其他形状的物体D.适用于自然界中任意两个物体之间6、如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）A.行星同时受到太阳的万有引力和向心力B.行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力C.行星受到太阳的万有引力与它运动的向心力不等D.行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力7、地球的质量为5.89×1024kg ，月球的质量是7.27×1022kg.月球表面到地球的距离是3.84×108m.月球的半径为 1.68×106m ，则月球表面上质量为60kg 的人，受到地球的引力为，受到月球的引力为。

人教版高中物理必修二教案：6.3 万有引力定律

万有引力定律班课教案【学习目标】1．了解地心说与日心说．2．明确开普勒三大定律，能应用开普勒三大定律分析问题．3．知道太阳与行星间的引力与哪些因素有关．理解引力公式的含义并会推导平方反比规律． 4．理解万有引力定律的含义并掌握用万有引力定律计算引力的方法知识回顾：1. 古代人们怎么看待地球，月亮，太阳，星星之间的关系的？答：古人认为月亮，行星，太阳都是以地球为中心绕地球运动。

2. 近代16世纪人们怎么看待地球，月亮，太阳，星星之间的关系的？答：近代人们以哥白尼为代表认为，地球，星星都绕着太阳运动。

3. 现代人们怎么看待地球，太阳，行星，月亮之间关系的？答：现代人们认为，月亮绕着地球运动，地球和其余的八大行星绕着太阳运动，太阳绕着银河系转动。

银河系处在一个星团中（星团有，猎户座，射手座，巨蟹座，等诸多星团）知识点二、万有引力定律内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F 与这两个物体质量的乘积12m m 成正比，与这两个物体间距离r 的平方成反比。

公式：122m m F Gr=，其中G 为万有引力常量，11226.6710/G N m kg -=⨯⋅ 适用条件：适用于相距很远，可以看作质点的物体之间的相互作用。

质量分布均匀的球体可以认为质量集中于球心，也可以用此公式计算，其中r 为两球心之间的距离。

重力与万有引力的关系：在地球(质量为M)表面上的物体所受的万有引力F 可以分解成物体所受的重力mg 和随地球自转而做圆周运动的向心力F '，其中2RMm G F =，而2ωmr F ='。

（1）当物体在赤道上时：F 、mg 、F '三力同向，此时F '达到最大值2maxωmR F ='，重力加速度达到最小值22min ωR RMG m F F g -='-=（2）当物体在两极的极点时：0F '=，此时重力等于万有引力F mg =，重力加速度达到最大值，此最大值为2max R MGg =。

高中物理必修二教案-6.3万有引力定律16-人教版

万有引力定律教学设计一、教学分析1 课标要求:知道万有引力定律。

认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。

2 学习对象分析1) 学生的年龄特点和认知特点高一的学生学习兴趣浓厚，他们的观察不只停留在一些表面现象，具有更深层次的探究愿望。

在思维方式上由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡。

2)学习者在学习本课之前应具备的基本知识和技能学习本节内容学生应具备圆周运动、牛顿定律等相关知识。

3、学习者在即将学习的内容前已经具备的水平。

学生学习了太阳对行星的引力，不能把物体在地球上受到的重力与太阳对星体的引力本质上是一样的进行迁移。

3 教学内容分析本节教材首先回忆太阳与行星间的引力，进而引出地球对月亮、地球对地表的物体的引力本质是否相同的问题，然后进行地-月检验，强调规律得出的严谨性和科学性，接下来介绍万有引力的内容，最后介绍万有引力常数的测定。

二、教学目标1知识与技能目标1）知道万有引力定律内容、公式、各物理量的含义及定律的适用条件。

2）知道万有引力常量的测定方法及其常量在物理学上的重要意义。

能根据开普勒第三定律和牛顿第三定律推导太阳对行星引力的表达式2过程与方法目标通过地-月检验体会引力的普遍性3情感态度与价值观体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。

四、一）复习推导过程二）问题引申太阳对行星的引力我们推导出来了，那么行星对卫星的引力，地球表面物体的重力之间是什么关系，月亮绕地球转为什么不会掉下来，地球表面的物体为什么都掉下来？三）月-地检验进一步研究发现，卫星绕行星的运动也遵从同样的规律，这时，(3)式中的m为卫星的质量，r是卫星的轨道半径，则是仅由该行星决定的常量。

这说明，太阳对行星(如地球)的作用力与行星对卫星(如地球对月球)的作用力属同一性质的力。

牛顿设想地球作用于地面上物体的重力也是这一性质的力。

他巧妙地把地面上的重力推广到月球轨道上。

月球绕地球的运动可以似看成匀速圆周运动，设月球运转周期为T月，月地距离为R，则月球的向心加速度为若重力也遵从平方反比规律，则月球轨道处的重力加速度g月与地面重力加速度g的比值为牛顿时代人们已测知R月≈60R。

高二物理人教版必修2 6.3万有引力定律教案

万有引力定律重/难点重点：1. 理解月-地检验及其意义2. 万有引力定律的内容、公式及使用条件难点：1.万有引力的计算2.万有引力与重力、向心力的关系重/难点分析重点分析：月-地检验证明了，使行星做椭圆运动的引力与使苹果落地的引力是同种性质的力，回忆万有引力发现历程，从猜测——数学推导——月-地检验——外推到所有物体之间，表达了科学精神，是培养学生科学思维的重要时机。

要正确理解万有引力公式中的各个物理量的意义，尤其是万有引力的适用对象是质点，对质量分布均匀的球体可以看成位于球心的质点。

同时要掌握一些计算不规那么物体间引力的方法——割补法。

难点分析：万有引力的计算只适用于质点，对于质量分布均匀的球体可以看成位于球心的质点，对于质量分布不均匀的球体，可采用“填补法〞、“等效法〞等进展计算。

正是由于地球的吸引，地上的人才能一边随地球一起转动〔做匀速圆周运动，需要一个向心力〕，一遍又有脚踏实地的感觉〔脚压在地上，地面发生形变，产生向上的支持力，大小等与重力〕，所以重力和向心力都是万有引力的分作用，即2=+F F G rm mg ω=+万向。

但是在两极，物体所受向心力为零，万有引力等于重力，即=F mg 万极；在赤道上，由于万有引力、重力、向心力都指向地心，三力数量关系为=+F F mg 万向赤；在除了两极和赤道的其它位置，由于地球是两极略扁、中间略鼓的球体，重力并不指向地心，而是垂直于当地的程度面。

打破策略1．梳理牛顿发现万有引力定律的过程，体会月-地检验的意义。

我们可以体会到月-地检验在万有引力定律发现过程中有地检验，证明“使月球绕地球运动的力〞与“使苹果落地的力〞是同种性质的力，符合一样规律，从而外推至任何物体之间都有万有引力的月-地检验分为三步：第一步：假定“使月球绕地球运动的力〞与“使苹果落地的力〞是同种性质的力，都满足“与质量的乘积成正比，与间隔的平方成反比〞的关系，进展理论推导，根据F am =，计算出苹果落地的加速度g 和月球绕地球公转的加速度a ，因为当时已经知道地月间隔约为地球半径的60倍，所以可以计算出月球的加速度为322.710/m s -⨯，计算过程如下：地球对苹果的引力: 2M m F GR =地果地苹果下落的加速度: 229.8/M F a G m s m R ==≈地果地第一步：发现问题第二步：提出猜测第三步：公式推导第四步：月-地检验第五步：外推至任何物体之间地球对月球的引力: 2260M m M m F G G r (R )==地月地月地月地月球绕地球公转的加速度：第二步：实际测量。

新人教高中物理必修二6.3万有引力定律精品教案

GMm =mg0 R2源自①离地心 4R 处：
GMm =mg (4 R) 2
②
由①②得
g 1 〖答案〗D g 0 16
GMm =mg 中的重力加速度 g 是是在离中心天体 M 中心距离为 r 处的 r2
〖方法总结〗关系式：重力加速度。〖变式训练 4〗
离地面某一高度 h 处的重力加速度是地球表面重力加速度的 1/2,则高度 h 是地球半径的几倍? 〖答案〗( 2 -1)R
Gm 2 . 4r 2
4 3
3
大球的半径是小铁球的 2 倍，由 M=ρ V=ρ × ( 2 r )
得其质量关系为：M=8m
故两个大铁球间的万有引力：F/= 〖答案〗D
GM 2 =16F (2 R) 2
〖方法总结〗要准确理解万有引力定律公式中各量的意义并能灵活应用，本题准确判定小球与大球的质量、球心距离关系是关键。〖变式训练 2〗有两个大小一样，同种材料制成的均匀球体紧靠在一起，它们之间的万有引力为 F，若用上述材料制成的两个半径更小的靠在一起的均匀球体，它们之间的万有引力将： A、等于 F B、小地 F C、大于 F D、无法比较
63 万有引力定律
〖精讲精析〗〖知识精讲〗知识点 1、万有引力定律对万有引力定律的理解（1）万有引力定律：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的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，两物体间引力的方向沿着二者的连线。（2）公式表示：F=
Gm1 m2 。 r2
（3）引力常量 G：①适用于任何两物体。 ②意义：它在数值上等于两个质量都是 1kg 的物体（可看成质点）相距 1m 时的相互作用力。 ③G 的通常取值为 G=6。67×10-11Nm2/kg2。是英国物理学家卡文迪许用实验测得。（4）适用条件：①万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远大于每个物体的尺寸时，物体可看成质点，直接使用万有引力定律计算。 ②当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可以直接用公式计算，但式中的 r 是指两球心间的距离。 ③当所研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力。（此方法仅给学生提供一种思路）（5）万有引力具有以下三个特性： ①普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一。 ②相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力，符合牛顿第三定律。 ③宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义，在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力可以忽略不计。 1、测定引力常量 G 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”——英国物体学家玻印廷语。（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。〖例 1〗设地球的质量为 M，地球的半径为 R，物体的质量为 m，关于物体与地球间的万有引力的说法，正确的是： A、地球对物体的引力大于物体对地球的引力。 A、物体距地面的高度为 h 时，物体与地球间的万有引力为 F=

6.3万有引力定律优秀教案优秀教学设计高中物理必修2新课第六章：万有引力定律

6.3万有引力定律整体设计本节是在学习了太阳与行星间的引力之后,探究地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力是否与太阳与行星间的作用力是同一性质的力,从而得出了万有引力定律.根据万有引力定律而得到的一系列科学发现,不仅验证了万有引力定律的正确性,而且表明了自然界和自然规律是可以被认识的.万有引力定律是所有有质量的物体之间普遍遵循的规律,引力常量的测定不仅验证了万有引力定律的正确性,而且使得万有引力定律能进行定量计算,显示出真正的实用价值.教学过程中的关键是对万有引力定律公式的理解,知道公式的适用条件.教师可灵活采用教学方法以便加深对知识的理解,比如讲授法、讨论法.教学重点万有引力定律的理解及应用.教学难点万有引力定律的推导过程.课时安排1课时三维目标知识与技能1.了解万有引力定律得出的思路和过程.2.理解万有引力定律的含义并掌握用万有引力定律计算引力的方法.3.记住引力常量G并理解其内涵.过程与方法1.了解并体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用.2.认识卡文迪许实验的重要性,了解将直接测量转化为间接测量这一科学研究中普遍采用的重要方法.情感态度与价值观通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程,说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性.教学过程导入新课1666年夏末一个温暖的傍晚,在英格兰林肯郡乌尔斯索普,一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里,坐在一颗树下,开始埋头读他的书.当他翻动书页时,他头顶的树枝中有样东西晃动起来,一只历史上最著名的苹果落了下来,打在23岁的伊萨克·牛顿的头上.恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？（如下图所示）正是从思考这一问题开始，他找到了这些问题的答案——万有引力定律.这节课我们将共同“推导”一下万有引力定律.复习导入复习旧知：1.开普勒三大定律2.太阳与行星间的引力太阳对行星的引力使得行星围绕太阳运动，月球围绕地球运动，是否能说明地球对月球有引力作用?抛出的物体总要落回地面，是否说明地球对物体有引力作用？推进新课课件展示：画面1:八大行星围绕太阳运动.画面2:月球围绕地球运动.画面3:人造卫星围绕地球运动.画面4:地面上的人向上抛出物体,物体总落回地面.⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=k T a 23:周期定律面积定律椭圆轨道定律⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=∝∝∝2222:'::r Mm G F r Mm F r M F r m F 或太阳与行星间的引力行星对太阳的引力太阳对行星的引力1.行星为何能围绕太阳做圆周运动?2.月球为什么能围绕地球做圆周运动?3.人造卫星为什么能围绕地球做圆周运动?4.地面上物体受到的力与上述力相同吗?5.根据以上四个问题的探究,你有何猜想?教师提出问题后,让学生自由讨论交流.明确：1.太阳对行星的引力使得行星保持在绕太阳运行的轨道上.2.月球、地球也是天体,运动情况与太阳和行星类似,因此猜想是地球对月球的吸引使月球保持在绕地球运行的轨道上.3.人造卫星绕地球运动与月球类似,也应是地球对人造卫星的引力使人造卫星保持在绕地球运行的轨道上.4.地面上的物体之所以落回来,是因为受到重力的作用,在高山上也是如此,说明重力必定延伸到很远的地方.5.由以上可猜想:“天上”的力与“人间”的力应属于同一种性质的力.讨论交流由上述问题的探究我们得出了猜想：“天上”的力与“人间”的力相同，我们能否将其作为一个结论呢？讨论：探究上述问题时我们运用了类比的方法得出了猜想，猜想是否正确需要进行检验，因此不能把它作为结论.课件展示：牛顿的设想：苹果不离开地球，是否也是由于地球对苹果的引力造成的？地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力呢？若真是这样，物体离地面越远，其受到地球的引力就应该越小.可是地面上的物体距地面很远时,如在高山上,似乎重力没有明显地减弱,是物体离地面还不够远吗?这样的高度比起天体之间的距离来,真的不算远!再往远处设想,如果物体延伸到月球那样远,物体是否也会像月球那样围绕地球运动?地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力,也许真是同一种力!一、月—地检验问题探究1.月—地检验的目的是什么?2.月—地检验的验证原理是怎样的?3.如何进行验证?学生交流讨论,回答上述三个问题.在学生回答问题的过程中,教师进行引导、总结. 明确：1.目的:验证“天上”的力与“人间”的力是同一种性质的力.2.原理:假定上述猜想成立,即维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力,同样遵从“平方反比”律，那么，由于月球轨道半径约为地球半径（苹果到地心的距离）的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力，比它在地面附近时受到的引力要小，前者只有后者的1/602.根据牛顿第二定律,物体在月球轨道上运动时的加速度(月球公转的向心加速度)也就应该是它在地面附近下落时的加速度(自由落体加速度)的1/602.3.验证:根据验证原理,若“天上”“人间”是同种性质的力，由“平方反比”律及地球表面的重力加速度，可求得月球表面的重力加速度.根据人们观测到的月球绕地球运动的周期,及月—地间的距离,可运用公式a =·r 求得月球表面的重力加速度.若两次求得结果在误差范围内相等,就验证了结论.若两次求得结果在误差范围内不相等,则说明“天上”与“人间”的力不是同一种性质的力.理论推导：若“天上”的力与“人间”的力是同一种性质的力，则地面上的物体所受重力应满足：G ∝ 月球受到地球的引力：F ∝因为：G =mg ,F =ma 所以又因为：r =60R 所以： a =m/s 2≈2.7×10-3m/s 2. 实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动，向心加速度a =ω2r = 224T π21R 21r 22rR g a =36001=g a 36008.93600=g r T224π经天文观察月球绕地球运动的周期T =27.3天=3 600×24×27.3 sr =60R =60×6.4×106 m.所以：a =×60×6.4×106 m/s 2≈2.7×10-3 m/s 2. 验证结论：两种计算结果一致，验证了地面上的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力，即“天上”“人间”的力是相同性质的力.点评：在实际教学过程中,教师引导学生重现牛顿的思维过程,让学生体会牛顿当时的魄力、胆识和惊人的想象力.物理学的许多重大理论的发现,不是简单的实验结果的总结,它需要直觉和想象力、大胆的猜想和假设,再引入合理的模型,需要深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思维,常常是一个充满曲折和艰辛的过程.进行情感态度与价值观的教育.二、万有引力定律通过以上内容的学习,我们知道:太阳与行星间有引力作用,地球与月球间有引力作用,地球与地面上的物体间也有引力作用.问题1：地面上的物体之间是否存在引力作用?组织学生交流讨论,大胆猜想.可能性1：不存在.原因:太阳对行星的引力使行星围绕太阳做圆周运动,地球对月球或卫星的引力也是如此,地球对地面上物体的引力使物体靠在地面上,上抛之后还要落回.若两个物体之间有引力,那些引力既没使一个物体围绕另一个物体转动,也没有使两个物体紧贴在一起,故此力不存在.可能性2：此力存在.原因:太阳、行星、地球、月球、卫星、物体,均是有质量的物体,太阳与行星间,地球与月球或卫星间.地球与物体间均存在这种引力,说明这种引力是有质量的物体普遍存在的,故两个物体之间应该有引力.问题2：若两个物体间有引力作用,为何两个物体没有在引力作用下紧靠在一起?22)3.27243600(14.34⨯⨯⨯参考解释：“天上”“人间”的力是同性质的力，满足F ∝定律.地面上的物体质量比起天体来说太小了，这个力我们根本觉察不到.两物体之所以未吸在一起是因为两物体间的力太小,不足以克服摩擦阻力或空气阻力.任意两个物体之间都存在着相互引力.点评：对上述内容在教学过程中,教师可灵活采用教学方法,可用“辩论赛”的方式让持两种观点的学生代表阐述自己的观点及依据，然后对方提出问题进行互辩，此过程让一般同学作补充说明，一直到一个观点被另一个观点击败为止.这样可提高学生处理问题的综合能力问题：1.用自己的话总结万有引力定律的内容.2.根据太阳与行星间引力的表达式,写出万有引力定律的表达式.3.表达式中G 的单位是怎样的?学生思考后回答.总结：1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与物体的质量m 1和m 2的乘积成正比,与它们之间距离r 的二次方成反比.2.表达式:由F =(M :太阳质量，m :行星的质量) 得出:F =(m 1:物体1的质量，m 2:物体2的质量)3.由F =可知G 的单位：N·m 2/kg 2. 合作探究对万有引力定律的理解：1.万有引力的普遍性.因为自然界中任何两个物体都相互吸引,所以万有引力不仅存在于星球间,任何有质量的物体之间都存在着相互作用的吸引力.2.万有引力的相互性.因为万有引力也是力的一种,力的作用是相互的,具有相互性,符合牛顿第三定律.3.万有引力的宏观性.在通常情况下,万有引力非常小,只有质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际的物理意义,故在分析地球表面物体受力时,不考虑地面物体之间的万有引力,只考虑地球对地面物体的引力.2r Mm 2r GMm 221rm Gm 212221m m Fr G rm Gm =⇒知识拓展万有引力定律的适用条件:1.公式适用于质点间引力大小的计算.2.对于可视为质点的物体间的引力求解也可以利用万有引力公式.如两物体间距离远大于物体本身大小时,物体可看成质点.说明：均匀球体可视为质量集中于球心的质点.3.当研究对象不能看成质点时,可以把物体假想分割成无数个质点,求出两个物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力,然后求合力.三、引力常量的测量引导学生设计测量引力常量的方法并交流,然后教师介绍卡文迪许实验方法,通过课件展示卡文迪许的扭秤装置,让学生观察体会实验装置的巧妙.实验介绍：1798年，英国物理学家卡文迪许在实验室里利用“扭秤”，通过几个铅球之间万有引力的测量，比较准确地得出了引力常量G 的数值.课件展示：卡文迪许的“扭秤”实验装置.扭秤实验装置结构图图中T 形框架的水平轻杆两端固定两个质量均为m 的小球,竖直部分装有一个小平面镜,上端用一根石英细丝将这杆扭秤悬挂起来,每个质量为m 的小球附近各放置一个质量均为M 的大球,用一束光射入平面镜.由于大、小球之间的引力作用,T 形框架将旋转,当引力力矩和金属丝的扭转力矩相平衡时,利用光源、平面镜、标尺测出扭转力矩,求得万有引力F ,再测出m 、M 和球心的距离r ,即可求出引力常量G =. 大小球之间的引力非常小,这里巧妙地改测定力为测定力矩的方法.引力很小,但是加长水平杆的长度增加了力臂,使力矩增大,提高了测量精度.同时又利用了平面镜反射光光点的移动的方法,精确地测定了石英丝的扭转角,从而第一次在实验室较精确地测出了引力常量.卡文迪许的测量方法非常精巧,在以后的八、九十年间竟无人能赶超他的测量精度.卡文迪许MmFr 2在实验室测出了引力常量,表明万有引力定律同样适用于地面的任意两个物体,用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适性.同时,引力常量的测出,使得包括计算星体质量在内的关于万有引力的定量计算成为可能.知识拓展1.地面上物体所受重力.在地球表面上的物体随地球的自转而做圆周运动，物体受到指向圆周圆心（圆心位于地球的自转轴上）的向心力作用，此向心力由地球对物体的万有引力在指向圆心方向的分力提供.而万有引力的另一分力，即物体所受的重力G =mg ，如图所示.F =,F 向=mrω2 物体位于赤道时，向心力指向地心，三力同向，均指地心,满足F =F 向′+G 赤,即 =mRω2+mg 赤,当物体在地球的南北两极时，向心力F ′为零，F =F 极，即=mg 极. 当物体从赤道向两极移动时，根据F 向′=mRω2知，向心力减小，则重力增大，只有在两极时物体所受的万有引力才等于重力.从赤道向两极，重力加速度增大.而且重力的方向竖直向下，并不指向地心，只有在赤道和两极，重力的方向才指向地心.2.不考虑地球自转的情况下，物体在地球表面上所受的万有引力跟重力相同，若考虑，由于向心力很小，重力近似等于万有引力.即地球表面近似认为：≈mg. 3.地球的人造卫星.卫星所受的万有引力等于重力.由于万有引力提供向心力，所以卫星向心加速度等于重力加速度，卫星处于完全失重状态,即=mg ,a 向=g ,由此可知，重力加速度随高度的增加而减小.2R Mm G 2R Mm G 2RMm G 2R Mm G2r Mm G。

人教版高二中物理必修二教案-6.3万有引力定律

“万有引力定律”教学设计内容简析本节课教学，是在学习了行星绕太阳运动规律的基础上，继续追寻着牛顿探索的足迹，用自己的手和脑，重新“发现”万有引力定律。

本节课的思维过程按以下流程展开，力图体现规律得出的过程。

科学猜想：“天上”的力与“人间”的力是否来自同一本源，是否两个物体之间都存在这样的引力？用卡文迪许扭秤实验检验万有引力定律的普适性。

这样通过——理论推导——实验检验——更大胆的猜想过程，让学生在物理情境中主动参与知识的构建，让学生体会大胆的猜想，巧妙验证的科学探索精神与方法从认识结构来看，在学习万有引力之前，学习已经对力、质量、速度、加速度和向心力，向心加速度等概念有了比较好的理解，并且掌握了自由落体、抛体和匀速圆周等运动学规律，能熟练运用牛顿运动定律解决运动学问题。

在此基础上，进一步学习万有引力定律，加强学生对力和运动知识的应用。

万有引力定律在高中物理中占有重要地位，是教学的重点，也是难点。

目标定位一、知识与技能（1）了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。

（2）理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。

（3）知道万有引力定律公式的适用范围，理解万有引力定律中常量的意义。

二、过程与方法（1）通过万有引力定律发现的科学过程，发展学生的科学思维能力。

（2）培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

三、情感、态度与价值观（1）通过对牛顿等科学家发现万有引力过程的介绍和体验，让学生领略科学家对自然奥秘不屈不挠的探索精神和一丝不苟的科学研究态度，感悟科学的结论总是在顽强曲折的科学实践中获得。

（2）培养学生的科学意识、科学精神、科学价值观。

通过科学探究的教学方法，激发学生的求知欲，鼓励学生勇于探索方法阐释牛顿说过：“没有大胆的猜想，就不可能有伟大的发现。

”这一节课的教学在安排上按照科学探究的思路展开，重在介绍万有引力的定律推理的过程，让学生在经历与科学家相似的研究过程中获取知识、领悟科学思想观念和科学家研究自然所用的方法。