万有引力定律教学设计--朱振杰

万有引力定律教学设计

【教学目标】

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。

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、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。

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、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，提高学生科学价值观。

2、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

【教学重点】

1、月-地检验的推到过程。

2、万有引力定律的内容及表达公式。

【教学重点】

1、对万有引力定律的理解。

2、使学生能把地面上的物体所受重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。

【教学设计思想】

在本节课教学，将让学生继续经历上节课的万有引力定律“发现之旅”，为此使整个教学流程力图体现如下规律发现过程:

进一步猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一本源？

月-地检验：这个大胆的想法要由事实检验。

更大胆地猜想：是否任意两个物体之间都存在这样的引力？

得到万有引力定律：（G为引力常量）。

检验万有引力定律的普适性：卡文迪许测定万有引力常量G.

通过这个假想——理论推导——实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。

【教学设计过程】

一、新课引入

教师活动：

通过上节的分析，我们已经知道了我们太阳与行星间的引力规律，那么：

A. 行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？

B. 行星与太阳间的引力与什么因素有关？

C. 可以根据哪些已知规律推导出推出太阳与行星间的引力遵从的是什

么样的规律？

公式中的G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，正是太阳和行星之间的引力使得行星不能飞离太阳。那么大家想到过，又是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？

为了研究这个问题，下面我们继续来体验一下：牛顿发现万有引力定律的思维过程。

学生活动：

（引导学生回答，教师及时纠正补充）

A. 行星与太阳间的引力提供作为行星绕太阳近似圆周运动的向心力，从而使得行星不能飞离太阳。

B. 行星与太阳间的引力F与太阳和行星之间的距离r，行星质量m和太阳质量M有关。

C. 根据开普勒第一、第二定律和牛顿第三定律推出太阳与行星间的引力遵从的规律：。

二、授新课

（一）、进一步猜想

教师活动：

演示：将塑料制成且内部空心的苹果置于某位学生头顶不远处，静止释放。

诱思：

1.苹果为什么只砸向这位同学，而不是砸向其他同学呢？

2.那么受到重力又是怎么产生的呢？

3.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？若是这样，物体离地面越远，其受到地球的引力就应该越小，比如我们爬到高山上时，察觉到我们受到重力减小了？为什么？

4.这样的高度比起天体之间的距离来说，简直太小了。如果我们再往远处设想，物体延伸到月球那么远，物体将会怎么样运动？

于是我们可以提出这样的猜想：太阳对行星的引力，地球对月球的力，地球对地面上物体的力，也许真是同一种力，遵循相同的规律？

学生活动：

（观察苹果的运动，启发学生提出问题，并进行思考讨论）

1.由于重力方向竖直向下，苹果在其重力作用下，在这位同学头顶正上方可认为做竖直向下的自由落体运动。

2.由于地球对苹果的吸引力而产生的。 .

3.可能是同一种力。

没有明显减弱，可能因为还不够远。

4.可能这个物体会象月球那样绕着地球运动。

（二）、月-地检验

教师活动：

假定上述猜想成立，月球和苹果的地位相当，则地球对月球的力与地球对苹果的力应该同样遵从“平方反比”律，即，那么月球轨道上的物体受到的引力比他在地面附近受到的引力要小.

创设情景：

在牛顿时代，重力加速度g、月-地的距离r、月球的公转周期T都能精确

的测定，已知r=3.8×108m,T=27 .3天, g=9.8m/s2，月球轨道半径即月-地的距离r为地球半径R的60倍，那么：

①在月球轨道上的物体受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的几分之一？

②物体在月球轨道上的加速度a（月球公转的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（重力加速度）的几分之一？

可见：用数据说明上述设想的正确性，牛顿的设想经受了事实的检验，地球对月球的力，地球对地面物体的力真是同一种力。至此，平方反比律已经扩展到太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间.

学生活动：

（通过创设情景中数据，让学生进行定量计算）

①设物体的质量为m在月球轨道上的物体受到的引力，物体在地面附近受到的，则有

②设质量为m的物体在月球的轨道上运动的加速度（月球公转的向心加速度）为a，则，，r=60R，得，代入数据解得

（三）、万有引力定律

教师活动：

既然太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间具有与两个物体的质量成正比,跟它们的距离的二次方成反比的引力。那么我们可以更大胆设想：是否任何两个物体之间都存在这样的力？很可能有，只是因为我们身边的物体质量比天体的质量小得多，我们不易觉察罢了，于是