高中物理 3.3万有引力定律的应用(教案)教科版 必修2
高二物理必修二《万有引力定律》教案
高二物理必修二《万有引力定律》教案【导语】高二时孤身奋斗的阶段，是一个与寂寞为伍的阶段，是一个耐力、意志、自控力比拚的阶段。
但它同时是一个厚实庄重的阶段。
由此可见，高二是高中三年的关键，也是最难把握的一年。
为了帮你把握这个重要阶段，无忧考网高二频道整理了《高二物理必修二《万有引力定律》教案》希望对你有帮助！！【篇一】教学目标知识目标：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、知道任何物体间都存在着万有引力，且遵守相同的规律能力目标：1、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。
2、训练学生透过现象(行星的运动)看本质(受万有引力的作用)的判断、推理能力德育目标：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，渗透科学发现的方*教育。
2、培养学生的猜想、归纳、联想、直觉思维能力。
教学重难点教学重点：月――地检验的推倒过程教学难点：任何两个物体间都存在万有引力教学过程(一)引入：太阳对行星的引力是行星做圆周运动的向心力，，这个力使行星不能飞离太阳;地面上的物体被抛出后总要落到地面上;是什么使得物体离不开地球呢?是否是由于地球对物体的引力造成的呢?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受到地球的引力似乎没有明显减小。
如果物体延伸到月球那里，物体也会像月球那样围绕地球运动。
地球对月球的引力，地球对地面上的物体的引力，太阳对行星的引力，是同一种力。
你是这样认为的吗?(二)新课教学：一.牛顿发现万有引力定律的过程(引导学生阅读教材找出发现万有引力定律的思路)假想――理论推导――实验检验(1)牛顿对引力的思考牛顿看到了苹果落地发现了万有引力，这只是一种传说。
但是，他对天体和地球的引力确实作过深入的思考。
牛顿经过长期观察研究，产生如下的假想：太阳、行星以及离我们很远的恒星，不管彼此相距多远，都是互相吸引着，其引力随距离的增大而减小，地球和其他行星绕太阳转，就是靠劂的引力维持。
教科版高一物理必修二教案：3.2万有引力定律
万有引力定律教学目标知识目标1、在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此定律有初步理解；2、使学生了解并掌握万有引力定律；3、使学生能认识到万有引力定律的普遍性（它存在宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其它作用力）．能力目标1、使学生能应用万有引力定律解决实际问题；2、使学生能应用万有引力定律和圆周运动知识解决行星绕恒星和卫星绕行星运动的天体问题．情感目标1、使学生在学习万有引力定律的过程中感受到万有引力定律的发现是经历了几代科学家的不断努力，甚至付出了生命，最后牛顿总结了前人经验的基础上才发现的．让学生在应用万有引力定律的过程中应多观察、多思考．教学难点：万有引力定律的应用教学重点：万有引力定律一、引入新课提问：公元150年前后（东汉汉桓帝时期），古希腊学者托勒密《天文学大成》地心说公元1543年（明。
嘉靖时期），波兰哥白尼《天球运动论》日心说开普勒（明。
万历时期）1609年，《新天文学》第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
第二定律：，从太阳到的行星的连线在相等时间内扫过相等的面积1619年,《宇宙的和谐》第三定律：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比是一个常量开普勒解决了长期对天体的运动充满神秘。
模糊的认识，是早期利用数学公式表达物理规律的人之一，从此用数学公式表达物理定律的基本方法。
运行天体如何绕中新天体的转动？，因此开普勒被称为天体运动的“立法者”。
那么问题来了。
运行天体问什么会绕中新天体的转动？新课教学一、有代表的学说。
这个问题同样萦绕在开普勒的脑海：受到了来自太阳的类似于磁效应的作用法国数学家迪卡尔，以太说。
哈雷和胡克的观点二、万有引力定律1687年（清，雍正时期）于《自然哲学的数学原理》万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用．(板书)万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的．两个物体间的引力大小，跟他们之间质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比．(板书) 221rm m k F =三、地月检测四、卡文迪许扭力称式中：为万有引力恒量；为两物体的中心距离．引力是相互的(遵循牛顿第三定律)．经过几代科学家的共同努力，终于完善了万有引力定律，使得该定律均有了实用意义。
教科版必修2课堂设计高中物理3.3万有引力定律的应用学案
第3节 万有引力定律的应用[导学目标] 1.了解重力等于万有引力的条件.2.会用万有引力定律求中心天体的质量.3.了解万有引力定律在天文学上的重要应用.4.会应用万有引力定律结合圆周运动的知识求解天体运动的有关物理量．行星绕太阳运动的线速度、角速度、周期和向心加速度 行星绕太阳的运动可以简化为________运动，做圆周运动的向心力由________________提供，则：1．由G Mm r 2＝m v 2r 可得：v ＝________，r 越大，v______；2．由G Mmr 2＝m ω2r 可得：ω＝________，r 越大，ω______；3．由G Mm r 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 可得：T ＝______，r 越大，T____；4．由G Mmr 2＝ma 向可得：a 向＝______，r 越大，a 向______；说明 ①式中G 是比例系数，与太阳和行星______； ②太阳与行星间引力的方向沿着________________； ③万有引力定律F ＝G Mmr2也适用于地球和某卫星之间.一、重力与万有引力的关系 [问题情境]在地球表面上的物体所受的万有引力F 可以分解成物体所受到的重力G 和随地球自转而做圆周运动的向心力F′，如图1所示．其中F ＝G MmR2，而F′＝mr ω2.图1根据图请分析以下三个问题．(1)当物体在赤道上时，向心力和重力的大小如何？ (2)当物体在两极的极点时，向心力和重力的大小如何？ (3)当物体由赤道向两极移动的过程中，向心力和重力的大小如何变化？[要点提炼]1．无论如何，都不能说重力就是地球对物体的万有引力．但是，重力和万有引力的差值并不大．所以，在不考查地球自转的情况下，一般将在地球表面的物体所受的重力近似地认为等于地球对物体的引力，mg ＝G MmR2，即GM ＝gR 2.2．在地球表面，重力加速度随纬度的增大而增大．在地球上空，重力加速度随高度的增大而减小．3．重力的方向竖直向下，并不指向地心，只有在赤道和两极时，重力的方向才指向地心．[即学即用]1．地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有( )A ．物体在赤道处受的地球引力等于在两极处受到的地球引力，而重力小于两极处的重力B ．赤道处的角速度比南纬30°的大C ．地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处的大D ．地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力2．火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目．假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期为T 1，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为T 2，火星质量与地球质量之比为p ，火星半径与地球半径之比为q ，则T 1和T 2之比为( )A. pq 3B. 1pq 3C.pq 3D. q 3p3．某人在一星球上以速率v 竖直上抛一物体，经时间t 落回手中．已知该星球半径为R ，则至少以多大速度围绕星球表面运动，物体才能不落回该星球( )A.vtR B. 2vR t C.vRt D. vR 2t二、计算天体质量 [问题情境]请同学们阅读教材，思考并回答下面4个问题：1．天体实际做什么运动？而我们通常可以认为做什么运动？描述匀速圆周运动的物理量有哪些？2．根据环绕天体的运动情况求解其向心加速度有几种求法？3．应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力，求解天体的质量有几种表达式？各是什么？各有什么特点？4．应用上面的方法能否求出环绕天体的质量？[要点提炼]应用万有引力计算某个天体的质量，有两种方法：一种是知道这个天体表面的重力加速度，根据公式M ＝gR 2G 求解；另一种方法是知道这个天体的一颗行星(或卫星)运动的周期T 和半径r ，利用公式M ＝4π2r 3GT 2求解． [问题延伸]请同学们思考，在根据上述两种途径求出质量后，能否求出天体的平均密度？请写出计算表达式．例1 我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，大约用十年左右时间完成，这极大地提高了同学们对月球的关注程度．以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请你解答：(1)若已知地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，月球绕地球运动的周期为T ，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动．试求月球绕地球运动的轨道半径．(2)若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球某水平表面上方h高处以速度v0水平抛出一个小球，小球落回到月球表面的水平距离为x.已知月球半径为R月，万有引力常量为G.试求月球的质量M月．例2设土星绕太阳的运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为R，土星绕太阳运动的周期为T，万有引力常量G已知，根据这些数据能够求出的物理量是( )①土星线速度的大小②土星加速度的大小③土星的质量④太阳的质量A．①②③ B．①②④C．①③④ D．②③例3若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比M 日M 地为( )A.R 3t 2r 3T 2B.R 3T 2r 3t 2C.R 2t 3r 2T 3D.R 2T 3r 2t 3 [即学即用]4．一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上．已知引力常量为G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为( )第3节 万有引力定律的应用课前准备区匀速圆周 太阳对行星的引力 1.GMr 越小 2.GMr 3越小 3．2πr 3GM越大 4.GMr2 越小 ①无关 ②二者中心的连线 课堂活动区 核心知识探究 一、 [问题情境](1)当物体在赤道上时，F 、G 、F′三力同向，此时F′达到最大值F max ′＝mR ω2，重力达到最小值：G min ＝F －F′＝G MmR2－mR ω2.(2)当物体在两极的极点时，此时F′＝0，F ＝G ，此时重力等于万有引力，重力达到最大值，此最大值为G max ＝G MmR2.(3)当物体由赤道向两极移动的过程中，向心力减小，重力增大，只有物体在两极的极点时物体所受的万有引力才等于重力．[即学即用]1．A [由F ＝G MmR2可知，物体在地球表面任何位置受到的地球的引力都相等，此引力的两个分力一个是物体的重力，另一个是物体随地球自转的向心力．在赤道上，向心力最大，重力最小，A 对．地表各处的角速度均等于地球自转的角速度，B 错．地球上只有赤道上的物体向心加速度指向地心，其他位置的向心加速度均不指向地心，C 错．地面上物体随地球自转的向心力是万有引力与地面支持力的合力，D 错．]2．D [设地球的质量为m ，地球的半径为r ，则火星的质量为pm ，火星的半径为qr ，根据万有引力提供向心力得G Mm r 2＝mr 4π2T 2，故有T ＝4π2r 3GM∝ r 3M ，则T 1T 2＝ 3r 3·mpm ＝ q 3p，故D 选项正确．]3．B 二、 [问题情境]1．天体实际是沿椭圆轨道运动的，而我们通常情况下可以把它的运动近似处理为圆形轨道，即认为天体在做匀速圆周运动．在研究匀速圆周运动时，为了描述其运动特征，我们引进了线速度v 、角速度ω、周期T 三个物理量．2．根据环绕天体的运动状况，求解向心加速度有三种求法，即(1)a ＝v 2r ；(2)a ＝ω2r ；(3)a ＝4π2r T2.3．应用天体运动的动力学方程——万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度的三种表达方式可得三种形式的方程，即(以月球绕地球运行为例)(1)若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T ，半径为r ，根据万有引力等于向心力，即GM 地m 月r 2＝m 月r ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2，可求得地球质量M地＝4π2r 3GT 2.(2)若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径r 和月球运行的线速度v ，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得G M 地m 月r 2＝m 月v 2r. 解得地球的质量为M 地＝rv 2G.(3)若已知月球运行的线速度v 和运行周期T ，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得G M 地m 月r 2＝m 月v 2πT . G M 地m 月r 2＝m 月v 2r. 以上两式消去r ，解得 M 地＝v 3T 2πG.4．从以上各式的推导过程可知，利用此法只能求出中心天体的质量，而不能求环绕天体的质量，因为环绕天体的质量同时出现在方程的两边，已被约掉．[问题延伸](1)利用天体表面的重力加速度来求天体的平均密度． 由mg ＝G Mm R 2和M ＝43πR 3ρ得：ρ＝3g4πGR其中g 为天体表面的重力加速度，R 为天体的半径． (2)利用天体的卫星来求天体的平均密度．设卫星绕天体运动的轨道半径为r ，周期为T ，天体半径为R ，则可列出方程：G Mm r 2＝m 4π2T 2r M ＝ρ·43πR 3解得ρ＝3πr 3GT 2R3例1 (1) 3gR 2T 24π2 (2)2hR 2月v 20Gx 2解析 (1)设月球绕地球做圆周运动的轨道半径为r ， 则有：GMm 月r 2＝m 月4π2T 2·r，对地球表面的物体，有：GMmR 2＝mg由以上两式可得：r ＝ 3gR 2T 24π2.(2)设小球从平抛到落地的时间为t ，竖直方向：h ＝12g 月t 2水平方向：x ＝v 0t 可得：g 月＝2hv 20x2对月球表面的物体，有mg 月＝GM 月mR 2月可得：M 月＝2hR 2月v 2Gx 2.例2 B [由于v ＝2πR T 可知①正确；而a ＝ω2R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2R ＝4π2R T 2，则②正确；已知土星的公转周期和轨道半径，由GMm R 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2R ，则M ＝4π2R 3GT 2，M 应为中心天体——太阳的质量，无法求出m ——土星的质量，③错误，④正确，由此可知B 正确．]例3 A [由G M 日M 地R 2＝M 地4π2T 2R 得：M 日＝4π2R 3GT 2，由G M 地M 月r 2＝M 月4π2t 2r 得：M 地＝4π2r 3Gt 2，可求出：M 日M 地＝R 3t 2r 3T 2.故A 正确．][即学即用]4．D [本题意在考查考生运用万有引力定律和牛顿第二定律解决天体运动问题的能力．对于物体，根据牛顿第二定律：G Mm R 2＝m 4π2T 2R 和ρ＝M43πR 3得：T ＝3πG ρ，选项D 正确．]。
教科版高中物理必修二《万有引力定律》教案-新版
3.2《万有引力定律》教案
教学目标
知识与技能
1.了解人类对天体运动探索的发展历程。
2.了解开普勒三大定律。
3.了解万有引力定律的发现过程。
4.知道万有引力定律。
5.知道引力常数的大小和意义。
过程与方法
1.通过对“地心说”与“日心说”争论的评述，提高交流、合作能力。
2.以科学探究的方式，了解牛顿是怎样发现万有引力定律的。
情感、态度与价值观
1.由人类对天体运动的探究过程，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度。
2.让学生认识到科学的想象力建立在对事物长期深入的思考基础上。
3.树立把物理事实作为证据的观念，形成根据证据、逻辑和既有知识进行科学解释的思维方法。
教学重点
万有引力定律及其建立过程
教学难点
万有引力定律的发现过程。
牛顿将天体间的力与地面物体受到的重力想象成同一性质的力，而这种想象是建立在十分抽象的逻辑推理之上的。
教学准备
CAI课件
教学步骤。
教科版物理必修2 3.3万有引力定律的应用(教案设计)
3.3万有引力定律的应用教学设计思路：秉承关注全体学生的发展、“有层次无淘汰”的教育理念，我不断在思考：课怎样备？怎样上？学生怎样学？本节课主要采取启发引导和学生自主思考讨论的教学方式，使学生在问题思考、讨论交流中 , 了解太阳系各大行星的发现过程 , 体会科学定律对人类探索未知世界的作用．寻找中央天体的计算方法过程中 , 不仅要加深学生对万有引力定律的理解，还要使学生对万有引力定律在解决天体运动问题中的基本思想有所体会．教学设计力求做到内容丰富充实、思路简洁扼要、主次分明，既符合整体逻辑又给学生留有适当的思维空间．在交流中师生对话平等；在讨论中教师做好指导．学习任务分析：该节包含了预言未知星体和彗星回归、计算天体质量两部分内容．与《全日制普通高级中学教科书（实验修订本）物理第一册（必修）》相比发生了以下变化：1．在顺序安排上将预言未知星体部分移到了计算天体质量之前，更符合学生由易到难的认知规律．2．在内容上增补了冥王星的发现和预言哈雷彗星回归的内容．这不仅能让学生更加信服万有引力定律的权威性，还能使学生领略自然界的奇妙与和谐，增强将物理知识应用于实践的意识．此外, 计算天体质量部分增加了另一种由g、G、R估算地球质量的方法，起到拓宽学生思路、丰富教学内容的作用． 3．新教材在发展空间还增加了一个估测太阳密度的活动．为学有余力的学生提供材料，满足学生个性化发展的需要．天体质量计算部分不仅提出了所有行星绕恒星或卫星绕行星的运动都可以近似看成是匀速圆周运动的模型，而且将本章一个重要的处理问题的方法即F万＝F向呈现出来，为下一节内容的展开做了一个很好的铺垫．所以本节内容在本章当中起了一个承上启下的作用，是本章的重点．学习者分析：本节课是万有引力定律在天文学上的应用 , 学生已学习过了牛顿运动定律、万有引力定律、圆周运动等知识，知道做圆周运动的物体需要向心力 , 并会寻找向心力的来源 , 已经具备了研究天体运动的知识和能力．教学目标：一、知识与技能1．通过了解万有引力定律在天文学上的重要应用，体会科学定律对人类认识世界的作用．2．知道天体间的相互作用主要是万有引力，以及如何应用万有引力定律计算天体质量的方法．二、过程与方法1．预测未知天体是万有引力定律最辉煌的成就之一，通过对海王星发现过程的了解，体会科学理论对探索未知世界思想的指导作用．2．通过自主思考和讨论与交流，掌握计算天体质量的思路和方法三、情感态度与价值观1. 利用万有引力定律可以预言未知天体和彗星回归，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义．知道实践是检验真理的唯一标准．2. 利用万有引力定律计算太阳、地球的质量，发展学生对科学的好奇心与求知欲，体验探索自然规律的艰辛和喜悦．教学准备：多媒体设备一套：可供PPT课件播放、实物投影等．教学过程：复习引入：1.万有引力定律的内容是什么？任何两个物体之间都存在相互作用的引力，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与这两个物体之间的距离的平方成反比。
高中物理必修2《万有引力定律》教案
高中物理必修2《万有引力定律》教案教学目标知识目标：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、知道任何物体间都存在着万有引力，且遵守相同的规律能力目标：1、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。
2、训练学生透过现象(行星的运动)看本质(受万有引力的作用)的判断、推理能力德育目标：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，渗透科学发现的方法论教育。
2、培养学生的猜想、归纳、联想、直觉思维能力。
教学重难点教学重点：月——地检验的推倒过程教学难点：任何两个物体间都存在万有引力教学过程(一) 引入：太阳对行星的引力是行星做圆周运动的向心力，，这个力使行星不能飞离太阳;地面上的物体被抛出后总要落到地面上;是什么使得物体离不开地球呢?是否是由于地球对物体的引力造成的呢?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受到地球的引力似乎没有明显减小。
如果物体延伸到月球那里，物体也会像月球那样围绕地球运动。
地球对月球的引力，地球对地面上的物体的引力，太阳对行星的引力，是同一种力。
你是这样认为的吗?(二)新课教学：一.牛顿发现万有引力定律的过程(引导学生阅读教材找出发现万有引力定律的思路)假想——理论推导——实验检验(1) 牛顿对引力的思考牛顿看到了苹果落地发现了万有引力，这只是一种传说。
但是，他对天体和地球的引力确实作过深入的思考。
牛顿经过长期观察研究，产生如下的假想：太阳、行星以及离我们很远的恒星，不管彼此相距多远，都是互相吸引着，其引力随距离的增大而减小，地球和其他行星绕太阳转，就是靠劂的引力维持。
同样，地球不仅吸引地面上和表面附近的物体，而且也可以吸引很远的物体(如月亮)，其引力也是随距离的增大而减弱。
牛顿进一步猜想，宇宙间任何物体间都存在吸引力，这些力具有相同的本质，遵循同样的力学规律，其大小都与两者间距离的平方成反比。
高中物理第三章3万有引力定律的应用教案2教科版必修2
第3节万有引力定律的应用教学准备：相应问题的图片资料，学生可能提到的相关问题背景的资料．教学环节教学内容教学说明（一）设置问题，引起思考（二）同学讨论，提出问题学生讨论：通过问题讨论和交流，提出各自的问题．由教学实践归纳主要问题如下．学生问：我可用的资源还有什么？教师回答：地球是太阳的卫星，月球是地球的卫星．学生问：知道地球和月球之间的距离吗？教师回答：假设知道，设为 R．学生问：月球绕地球的运动轨道可以看成圆轨道吗？教师回答：可以看成圆轨道．学生问：使月球绕地球做圆周运动的向心力只有万有引力吗？重力有影响吗？教师回答：只有万有引力，此时的重力就是万有引力．由学生自由发问，教师回答学．价值不大的问题没有显示．（三）同学讨论，提出自己的测量想法学生讨论，并提出想法如下．学生想法一：月球相对地球的重力就是万有引力，因而，由此可以算出地球的质量．有学生问： m 、 M 是分别谁的质量？提出想法的学生回答： m 是月球质量， M 是地球质量．教师不做说明，不加肯定成否定，将其写在黑板上．后面学生提出的想法，教师均作如上处理．学生想法二：地球是太阳的卫星，地球绕太阳做圆周运动的向心力是万有引力提供的，所以有如下模型：教师板书学生的想法：5种想法提出后就被质疑肯定错误的方法没有显示．显示图片．并且学生指出： m 是地球的质量， M 是太阳的质量．学生争论： m 应是太阳的质量，M 应是地球的质量，所以 M 可忽略不计．个别学生看法：不知道地球绕太阳运动的线速度．学生想法三：学生想法四：知道月球绕地球运动的周期是一个月，能不能用周期代替v？老师问：怎么代替？（四）共同分析、讨论 1 、 2 、3 、4 、5 的想法，理解体会应该怎样求地球的质量．共同来看黑板上的 5 种想法，看看哪种想法可行、合理．教师问：大家觉得哪种方法能求出地球的质量？学生回答：有较多的学生会同意想法三，个别同学提议用五与三结合，还会有一部分同学支持想法一……教师要求：想好同意哪一个方法，并说明理由．逐一讨论、分析、体会、理解．支持想法三、五的学生，对于这两种想法加以完善，然后得出结论．学生的基本想法：让学生相互“批判”，表达观点，尽量让学生表达得充分些．支持想法一的同学，同意上述观点，但认为想法一也可以求出地球的质量，且方法简单：教师问：有没有人不同意上面想法？有学生回答：有．老师问：为什么不同意？有同学问：月球处的重力加速度还是 g 吗？教师回答：不是．学生疑惑：上式能用吗？（五）难点讨论，师生共同分析对式的几点讨论：1．上式从理论上看可行不可行？回答肯定：可行．2．上式有哪些问题不能解释？月球是绕地球运动的，上式中的月球是静止的，这样合理吗？试问：有同学能解释吗？如果有，学生解释，如果没有显示图片教师解释．教师解释：1．如果地球对月球的吸引力是重力，那么这个力应是月球做圆周运动的向心力，也就是说： g 应设为月球运动的向心加速度，将上式改为：，同样可以求出地球质量，其中 R 是月、地距离，但需要知道月球绕地球做圆周运动的向心加速度．（ 2 ）换一种思路思考：如果是地球表面的某一质量为m 的物体，可以近似认为，也可以估算出地球的质量，（其中 r 为地球半径）此时也经常被写为：（六）梳理本节课内容，布置作业1．应用万有引力定律“测”地球质量的方法如下．方法一：根据月球运转的周期，有：方法二：根据月球的向心加速度，有：方法三：根据地球表面物体受到的重力近似等于万有引力 , 有：2．作业（ 1 ）阅读教材第 50 页内容，看图 3-3-1 ，你能应用万有引力定律预测彗星下次光临地球的时间吗？（ 2 ）你知道为什么海王星被称为“笔尖上发现的行星”吗？查阅相关资料．（ 3 ）查找相关数据，计算地球的质量．（ 4 ）万有引力在我们的现实生活中有哪些应用？问题小组提出的问题很多，课堂上师生探究的仅仅是其中的一部分．教学流程图：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
教科版高一物理必修二教案：3.2 万有引力定律
（3）适用条件：质点（4）引力常量G=
3、行星绕太阳运动的原因是什么？
一名同学回答问题。
开阔学生的思维，建立匀速圆周运动模型。
4、介绍引力发现史
观看PPT
牛顿站在巨人的肩膀上，以旧越的才能建立万有引力。
5、采用讲授式与问题启发式等教学方法，帮助学生了解万有引力的理论推导过程。
思考、参与
了解万有引力的发现过程
6、通过引导，让学生知道能过上面的方法推导出来的公式只适用于天体，那么地球与月球之间，地球与苹果之间的引力是不是也符合该规律呢？
4、万有引力定律是能过天体运动推导出来的，不具有一般的普适性，通过月地检验的学习，让学生们知道万有引力定律不仅适用于天体，也适用于地球和物体之间的力，进而说明万有引力定律具有普遍性，能过这样的方式让学生体会到严谨的科学态度，实事求是。
5、以生为本，尽量设计一些环节让学生能够参与进来，避免唱独角戏。
文
（2）在推导万有引力定律过程中，引导学生经历物理概念的建构过和物理规律的形成过程，培养学生的科学思维。
3、为什么万有引力可以称之为万有引力，通过月地检验的学习，让学生知道引力公式不仅适用于太阳对行星的引力，也适用于地球与月亮之间，地球与物体之间的力，基于证据和逻辑对问题作出合理解释，培养学生具有准确表述问题，并且也可以培养学生科学探究的能力，激发学生的学习兴趣。
教
学
设
计
理
念
本节课主要是以高中物理学科核心素养为理论依据，进行本节课的教学设计
高中物理课程是普通高中自然科学领域的一门基础课程，旨在落实立德树人根要任务，进一步提升学生的物理学科核心素养，为学生的终身发展奠定基础。
物理学科核心素养包括，物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。而物理观念的形成多是通过概念和规律在头脑中的提炼与升华。
2020_2021学年高中物理第三章万有引力定律2万有引力定律教案教科版必修2
第二节万有引力定律【教材分析】本节课内容主要讲述了万有引力发现的过程及牛顿在前人工作的基础上，凭借他超凡的数学能力推证了万有引力的一般规律的思路与方法.这节课的主要思路是：由圆周运动和开普勒运动定律的知识，得出行星和太阳之间的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也应与太阳的质量成正比.这个定律的发现把地面上的运动与天体运动统一起来，对人类文明的发展具有重要意义。
本节内容包括：发现万有引力的思路及过程、万有引力定律的推导.【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.2.理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记住引力常量G并理解其内涵.3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律.二、过程与方法1.培养学生在处理问题时，要抓住主要矛盾，简化问题，建立模型的能力与方法.2.培养学生的科学推理能力.三、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.【教学重点】1.万有引力定律的推导.2.万有引力定律的内容及表达公式.【教学难点】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的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.【教学方法】1.对万有引力定律的推理——采用分析推理、归纳总结的方法.2.对疑难问题的处理——采用讲授法、例证法.【教学用具】多媒体课件【教学设计】导入本节课主要以启发式教学为主。
首先回顾前面知识问题设置：师提问: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?【新课教学】一、关于行星运动原因的猜想吉尔伯特：猜想行星是依靠太阳发出的磁力维持着绕日运动开普勒：受到了来自太阳的类似于磁力的作用笛卡尔：漩涡假设布利奥：首先提出平方反比假设。
认为每个行星受太阳发出的力支配，力的大小跟行星与太阳距离地平方成反比。
2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天3万有引力定律(2)教案新人教版必修2
4.该物体的质量为：F / G = 10 N / 6.67 * 10^-11 N * m^2 / kg^2 = 1.5 * 10^26 kg。
5.地球和太阳之间的引力为：G * (M * M') / r^2 = 6.67 * 10^-11 N * m^2 / kg^2 * (5.97 * 10^24 kg * 1.99 * 10^30 kg) / (1.496 * 10^11 m)^2 = 4.07 * 10^27 N。
-使用不同的字体或颜色来区分万有引力定律的不同应用领域，如航天、地球物理学等。
课后作业
1.请计算地球和月球之间的引力，假设地球的质量为5.97×10^24千克，月球的质量为7.35×10^22千克，地球和月球之间的平均距离为384400千米。
2.假设一个物体的质量为2千克，距离地球表面100千米，计算该物体受到的地球引力。
教学方法与策略
为了达到本节课的核心素养目标，并适应学生的学情，我们将采用多种教学方法与策略，以提高教学效果。
1.教学方法：
-讲授法：教师将运用讲授法向学生传授万有引力定律的基本概念和数学表达式，以及引力计算的方法。
-案例研究法：通过分析地球与月球之间的引力案例，让学生理解万有引力定律在实际问题中的应用。
4.科学交流：鼓励学生在课堂上积极发言，与他人交流自己的观点和思考，培养学生的科学交流能力。
学情分析
在进入本节课的学习之前，我们需要对学生的学情进行深入分析，以便更好地设计教学活动和指导学生学习。
1.学生层次：本节课面向的是高中一年级的学生，他们在之前的学习中已经掌握了基本的数学运算技能，具备一定的逻辑推理能力。他们对物理学科有一定的兴趣，但可能在实际问题的解决上还缺乏一定的经验。
高中物理教学设计
高中物理教学设计高中物理教学设计1一、内容人教版普通高中课程标准试验教科书物理必修2第六章第4节《万有引力理论的成就》二、教学分析1.教材分析本节课是《万有引力定律》之后的一节，内容是万有引力在天文学上的应用。
教材主要安排了“科学真是迷人”、“计算天体质量”和“发现未知天体”三个标题性内容。
学生通过这一节课的学习，一方面对万有引力的应用有所熟悉，另一方面通过卡文迪许“称量地球的质量”和海王星的发现，促进学生对物理学史的学习，并借此对学生进行情感、态度、价值观的学习。
2．教学过程概述本节课从宇宙中具有共同特点的几幅图片入手，对万有引力提供天体圆周运动的向心力进行了复习引入万有引力在天体运动中有什么应用呢？接下来，通过“假设你成为了一名宇航员，驾驶宇宙飞船……发现前方未知天体”，围绕“你有什么办法可以测出该天体的质量吗”全面展开教学。
密度的计算以及海王星的发现自然过渡和涉及。
在教材的处理上，既立足于教材，但不被教科书所限制，除了介绍教科书中重要的基本内容外，关注科技新进展和我国天文观测技术的发展，时代气息浓厚，反映课改精神，着力于培养学生的科学素养。
三、教学目标1.知识与技能（1）通过“计算天体质量”的学习，学会估算中数据的近似处理办法，学会运用万有引力定律计算天体的质量；（2）通过“发现未知天体”，“成功预测彗星的回归”等内容的学习，了解万有引力定律在天文学上的重要应用。
2.过程与方法运用万有引力定律计算天体质量，体验运用万有引力解决问题的基本思路和方法。
3.情感、态度、价值观（1）通过“发现未知天体”、“成功预测彗星的回归”的学习，体会科学定律在人类探索未知世界的作用；（2）通过了解我国天文观测技术的发展，激发学习的兴趣，养成热爱科学的情感。
四、教学重点1.中心天体质量的计算；2.“称量地球的质量”和海王星的发现，加强物理学史的教学。
五、教学准备实验器材、PPT课件等多媒体教学设备六、教学过程（一）、图片欣赏复习引入通过几张宇宙图片的欣赏，学生体验宇宙中螺旋的共同特点，万有引力提供向心力是天体都遵循的规律。
高中物理第三章3万有引力定律的应用教案3教科版必修2
第3节万有引力定律的应用教学准备：多媒体设备一套：可供PPT课件播放、实物投影等．教学过程：环节一：创设情景引入课题环节二：回顾行星发展史( 打出 PPT2)教师：到底谁首次发现了水星、木星、金星、火星和土星已无从考察．但发现天王星、海王星、冥王星的天文学家永远记载于历史史册中．（板书）一、预言未知星体教师：1781年，威廉·赫歇尔借助自己制造的高倍天文望远镜，观测到了太阳系中的一颗新行星——天王星．（注：屏幕上打出威廉·赫歇尔照）思考一：人们发现天王星的实际轨道与由万有引力算出的理论轨道有较大的偏差，引发了人们的各种猜想，你能举出一个印象较深刻的“猜想”吗？教师（引导学生猜想）：（ 1 ）万有引力定律是错误的．（ 2 ）天王星外还有一颗未知行星，它对天王星有较大的引力作用．人们根据猜想（ 2 ），用万有引力定律计算出天王星外未知星体的轨道半径 , 果然在所算出的位置发现海王星——人们称它为“笔尖下发现的行星”．多媒体演示：在 PPT2 上按时间顺序打出三位海王星的发现者照片并介绍海王星的发现过程．思考二：你觉得勒威耶能发现新的行星——海王星，最难能可贵的是什么？对你有什么启？学生活动：思考三：汤博用什么方法发现了第九颗行星——冥王星？（ PPT2 打出汤博照片，字幕：美国天文学家汤博发现冥王星．）海王星的引力部分解释了天王星轨道的误差，但不能完全解释之一决问题，天文学家相信海王星轨道之外还存在一颗未知行星．但这颗神秘行星太远太暗了，经过几代人近一个世纪的努力，才于 1930 年出现在美国天文学家汤博的视野里．这颗远离太阳的行星被称为冥王星．至此，“太阳系九大行星”的格局坚持了70多年．思考四：本文提到的科学家都运用了一种共同的科学研究方法，你知道是什么方法吗？学生活动：教师：发现海王星有什么意义？学生活动：教师总结：（ 1 ）进一步验证了万有引力定律的正确性．（ 2 ）根据同样的方法美国天文学家汤博发现了冥王星．（ 3 ）说明科学理论具有预见性． ( 一个成功的理论不仅要能解释已知的事实 , 更重要的是能预言未知现象 )学生举例说明：哈雷彗星回归．（板书）二、预言彗星的回归．教师：（打出 PPT3 ）哈雷，英国著名天文学家、数学家．哈雷彗星的发现者．过渡：万有引力定律作为一个自然界最基本的定律，无论是在理论研究还是工程设计方面都有着极其广泛的应用．宇宙物理中常常以测定天体的万有引力产生的效应来断定天体的位置和质量；在电磁探测受局限的地域，可以通过万有引力的测量计算，来探知地下物质的密度，从而断定地下矿藏的分布或是地下墓穴的规模和位置．环节三：复习准备 , 为计算天体的质量做铺垫教师：（回顾 PPT1 ）太阳系中的各大行星围绕不同半径的轨道运行 , 请你用圆周运动的有关知识分析它们的线速度 v 、角速度ω、向心加速度 a 、周期 T 与轨道半径 r 大小的关系．学生讨论与交流：（学生将讨论结果通过实物投影展示）（环节四：天体质量的计算方法）过渡：像太阳、地球这些天体，我们无法直接测量它们的质量 , 现在我们是否能用万有引力定律找出计算天体质量的方法？（板书）三、天体质量的计算方法【问题】（ 1 ）若地球 m 围绕太阳 M 做圆周运动的周期为 T ，圆周运动的轨道半径为 r ，万有引力常量为 G ， M ＝？学生讨论交流：①计算天体质量的基本方法：a. 天体（卫星、行星、恒星）之间存在着万有引力；b. 卫星绕行星、行星绕恒星的椭圆运动近似可看成匀速圆周运动；c. 匀速圆周运动的向心力来自它们之间的万有引力．②计算天体质量的基本思路：讨论与交流：变化 1：地球 m 围绕太阳 M 做圆周运动的线速度为 v ，圆周运动的轨道半径为 r. 求 M ＝？变化 2：若地球 m 围绕太阳 M 做圆周运动的线速度为 v ，圆周运动的周期为 T, M ＝？学生活动：自主思考，充分讨论，展示自己的解决方法，体验解决问题的喜悦．教师：如果知道太阳的半径 R, 如何估测太阳的平均密度？讨论交流：( 学生可能会混淆地球运行轨道半径 r 和太阳半径 R ，教师注意纠正 )教师：同学们运用万有引力定律求解天体质量的方法，能求出地球的质量吗？如果能，需要知道哪些量？怎样才能求出地球的质量？学生活动：自主思考并做答．（ 2 ）若已知万有引力常量 G 、地球半径 R 和重力加速度 g, 并认为地球表面的物体受到的重力等于地球对物体的万有引力 , 求地球的质量．学生讨论交流：基本思路：教师：计算中央天体质量时采用哪些方法？请同学归纳一下．学生活动：（环节五：拓展（根据实际教学情况进行）——第 52 页“发展空间中”估测太阳密度．环节六：课后小结这节课我们运用万有引力定律和圆周运动的规律, 讨论了两种计算天体质量的基本思路和方法．万有引力定律还有哪些应用？通过实例复习万有引力定律和圆周运动知识教学流程图：学习效果评价：（略）根据教学实际设计教学反思：1．在处理行星发展史教学环节上重描了一下．捕捉、搜集了大量天文学家的事迹，对这些教学资源信息进行甄别、筛选、优化整合，制作PPT课件，成为本节的一大亮点，激活学生学习的兴奋点，营造课堂教学氛围．2．天体质量的计算方法部分 , 将教师教转变为学生的学 , 教学环节的设计从学生的实际情况出发 , 力求充分调动学生的积极性，使他们积极参与问题的分析、讨论、交流、体验，强调教学互动 , 体现学生的自主合作学习．2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，磁性白板放置在水平地面上，在白板上用一小磁铁压住一张白纸。
高中物理必修二教案-3.3 万有引力定律的应用1-教科版
《3.2万有引力定律的应用》教学案学习目标知识脉络1.掌握解决天体运动问题的基本思路．(重点)2．会灵活计算天体的质量和密度．(重点)3．了解万有引力定律在天文学上的重要应用.万有引力定律对天文学的作用[先填空]1．预言彗星回归1743年，克雷洛预言彗星于1759年4月份经过近日点得到了证实，1986年此彗星又一次临近地球，下一次来访将是年．2．预言未知星体根据已发现的天体的运行轨道结合推算出未知星体的轨道，如、就是这样发现的．[再判断]1．海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性．() 2．天王星是人们依据万有引力定律计算的轨道发现的．()3．科学家在观测双星系统时，同样可以用万有引力定律来分析．() [后思考]如何通过天文观测计算月球绕地球转动时的向心加速度呢？[合作探讨]1846年9月23日晚，德国的伽勒发现了海王星．探讨：你知道海王星是如何发现的吗？[核心点击]万有引力定律对天文学的发展起到了非常大的推动作用，根据万有引力定律可以计算天体的轨道、周期、质量和位置等，万有引力定律的发现，给天文学的研究开辟了一条新的道路．1．下列说法正确的是()A．海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的B．天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的C．海王星是人们经过长期的太空观测而发现的D．天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此人们发现了海王星2．科学家们推测，太阳系内除八大行星之外还有另一颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”．由以上信息可以确定()A．这颗行星的公转周期与地球相等B．这颗行星的半径等于地球的半径C．这颗行星的密度等于地球的密度D．这颗行星上同样存在着生命计算天体质量[先填空]1．地球质量的计算选择地球表面的物体为研究对象，若不考虑地球自转，质量为m的物体的重力等于地球对物体的，即mg＝，则M＝，只要知道g、R的值，就可计算出地球的质量．2．太阳质量的计算选择某一行星为研究对象，质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动，行星与太阳间的充当向心力，即G M s mr2＝4π2mrT2，由此可得太阳质量M s＝，由此式可知只要测出行星绕太阳运动的和就可以计算出太阳的质量．[再判断]1．地球表面的物体，重力就是物体所受的万有引力．()2．绕行星匀速转动的卫星，万有引力提供向心力．()3．利用地球绕太阳转动，可求地球的质量．()[后思考]若已知月球绕地球转动的周期T和半径r，由此可以求出地球的质量吗？能否求出月球的质量呢？[合作探讨]1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗在月球上烙下了人类第一只脚印(如图所示)，迈出了人类征服宇宙的一大步．探讨1：宇航员在月球上用弹簧秤测出质量为m的物体重力为F.怎样利用这个条件估测月球的质量？探讨2：宇航员驾驶指令舱绕月球表面飞行一周的时间为T，怎样利用这个条件估测月球质量？[核心点击]1．天体质量的计算“自力更生法”“借助外援法”情景已知天体(如地球)的半径R和天体表面的重力加速度g行星或卫星绕中心天体做匀速圆周运动思路物体的重力近似等于天体(如地球)与物体间的万有引力：mg＝GMmR2行星或卫星受到的万有引力充当向心力：GMmr2＝mv2r或GMmr2＝mω2r或GMmr2＝m⎝⎛⎭⎪⎫2πT2r结果天体(如地球)质量：M＝gR2G中心天体质量：M＝r v2G或M＝r3ω2G或M＝4π2r3GT2若天体的半径为R，则天体的密度ρ＝M 43πR3将M＝4π2r3GT2代入上式得ρ＝3πr3GT2R3.特别地，当卫星环绕天体表面运动时，其轨道半径r等于天体半径R，则ρ＝3πGT2.3．(多选)由下列哪一组物理量可以计算地球的质量()A．月球的轨道半径和月球的公转周期B．月球的半径和月球的自转周期C．卫星的质量和卫星的周期D．卫星离地面的高度、卫星的周期和地球的半径4．若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为T，引力常量为G，那么该行星的平均密度为()A.GT23π B.3πGT2 C.GT24π D.4πGT25．火星绕太阳的运动可看作匀速圆周运动，火星与太阳间的引力提供火星运动的向心力，已知火星运行的轨道半径为r，运行周期为T，引力常量为G，试写出太阳质量的表达式．1．计算天体质量的方法不仅适用于地球，也适用于其他任何星体．注意方法的拓展应用．明确计算出的是中心天体的质量．2．要注意R、r的区分．R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径．以地球为例，若绕近地轨道运行，则有R＝r.。
2020-2021学年高中物理 第三章 万有引力定律 2 万有引力定律教案3 教科版必修2
第2节万有引力定律学情分析学生对天体的运动，既知晓现象但又不知道原因，知这正是这节课吸引学生的地方。
教学目标知识与技能1.了解万有引力定律的发现过程。
2.知道万有引力定律。
3.知道引力常数的大小和意义。
过程与方法以科学探究的方式，了解牛顿是怎样发现万有引力定律的。
情感、态度与价值观1.让学生认识到科学的想象力建立在对事物长期深入的思考基础上。
2.树立把物理事实作为证据的观念，形成根据证据、逻辑和既有知识进行科学解释的思维方法。
教学重点万有引力定律及其建立过程教学难点万有引力定律的发现过程。
牛顿将天体间的力与地面物体受到的重力想象成同一性质的力，而这种想象是建立在十分抽象的逻辑推理之上的。
教学准备PPT课件课时安排1课时教学步骤意图教师活动学生活动可能出现的问题导入新课人类在自己的发展过程中首先就遇到了时间的测量，如一年为什么有春夏秋冬季节的更替，为什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么时候开始等等。
为了解决这些问题，人类通过对天体——太阳、月亮、行星和恒星的观察，找到了解决问题的办法，人类就这样开始对天体的位置和运动的研究。
回答问题：地球公转、地球自转新课教学一、天体究竟做怎样的运动(一)古人对天体运动的看法及发展过程1、A.让同学自己阅读天体究竟做怎样的运动这一小节，提出问题：（1）人们对天体运动的探索过程存在哪些看法?（2）这些看法的观点是什阅读课文,并从课文中找出相应的答案.1.地心说—日心说—圆周运动—与事实矛盾—椭圆运动—开普勒对行星运动的[来源:学+科+网Z+X+X+K]么？[投影显示]“地心说”和“日心说”课件B.深入探究[投影显示][来源:学+科+网]请同学们在前面的基础上讨论:1.“地心说”为什么能占领较长的统治时间?2.俗话说“眼见为实”,这种说法是否绝对正确?试举例.3.“日心说”为什么能战胜“地心说”?4.“日心说”的观点是否正确?5. “地心说”和“日心说”理论提出后，即使是错误的理论也包含一定的价值，对人们的生活、生产产生了哪些影响？（同学们课外查找资料了解）C.教师总结事实上从“地心说”向“日心说”的过渡经历了漫长的时间,描述2.“地心说”认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳\,月亮以及其他行星都绕地球运动;“日心说”认为太阳是宇宙的中心,地球\,月亮以及其他行星都在绕太阳运动.1.“地心说”占领统治地位时间较长的原因是由于它比较符合人们的日常经验,如:太阳从东边升起,从西边落下;同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神并且科学家们付出了艰苦的奋斗,哥白尼的“日心说”观点不符合当时欧洲统治教会的利益,因而受到了教会的迫害。
高中物理 第三章 万有引力定律 2 万有引力定律教案2
第2节万有引力定律教学环节教师活动学生活动设计说明引入新课新课教学引导学生阅读教材第47 页，由向心力公式和开普勒第三定律推导出：一、若把行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，太阳与行星间的引力规律的推导．学生讨论并回答：太阳对行星的引力 F 为行星运动所受的向心力，即其中m 为行星的质量，r 为行星轨道半径，即太阳与行星的距离．由上式可得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星与太阳的距离的二次方成反比．即：根据牛顿第三定律，太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的相互作用力．既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，那么行星对太阳也有作用力，也应与太阳的质量M 成正比，即：让学生参与论证牛顿的猜想讨论与思考课堂讨论学生分析引导学生阅读教材第49 页“物理在线”牛顿的月地检验的内容对此问题，英国科学家牛顿做了深入的思考与分析，下面就让我们一起来经历一下这个思考过程．二、牛顿的猜想（一）猜想一——关于苹果和月亮受力关系的猜想苹果与月亮受到的力可能是同一种力．1．树上脱落的苹果为什么会落地而不飞向天空？2．如果苹果树长得像山一样高，结果如何？3．如果苹果树长到月亮轨道的高处，结果又如何？4．那么天上的月亮为什么掉不下来？5．如果月亮停止转动，月亮也会掉下来吗？6．如果苹果具有抛射速度，是否会像月亮一样落不下来呢？牛顿的抛体设想：将物体抛出，速度越大，抛射越远，当速度大到一定值，物体将绕地飞行，永不触及地球．（二）猜想二——关于苹果和月亮受力规律的猜想既然月亮绕地球运行的方式与行星绕太阳的运行方式相似，那么地球对月亮的引力和太阳对行星的引力就有可能是同一种力，如果这种猜想成立，再结合上一猜想，那么苹果受到的力与月亮用文字表述为：太阳与行星之间的引力，与它们质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比．牛顿还研究了月地间的引力、许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律，他把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，即具有划时代意义的万有引力定律．学生答：1．苹果受重力作用．2．依然落地．3．依然落地．4．月球绕地球旋转，所受地球引力提供向心力．5．是的6．是的结论：苹果受到的力与月亮受到的力应该是同一种力．课堂思考介绍牛顿的工作牛顿的功绩万有引力定律受到的力应遵从“平方反比”的关系．如何来检验进一步的猜想呢？下面列出的是当时可以测量的物理量，根据这些量，请你分析怎样可以检验地球对月亮的引力与距离的平方成反比的关系？（三）猜想三——大胆合理外推既然苹果与地球、月亮与地球以及行星与太阳之间的力都是同一种的力，那么你有何想法？牛顿利用他发明的微积分解决了式中 r 的含义， r 是指两星体球心间的距离．他运用相当复杂的几何方法根据开普勒第二定律，证明了这个规律在行星进行椭圆轨道运行时仍然成立．牛顿在 17 世纪 60 年代到 17 世纪 80 年代的 20 年中，把引力思想不断扩展最终扩展到宇宙万物中：任意两个物体之间都存在吸引力．牛顿的理论著作：1687 年发表《自然哲学的数学原理》，对猜想进行严格地理论证明．三、万有引力定律（一）内容任何两个物体之间都存在相互作用的引力，这个力的大小与这两个物体的学生回答：月球轨道处的加速度结论：苹果受到的引力与月亮受到的引力应该遵从“平方反比”的关系．学生回答：地球对卫星也遵守平方反比关系．体会牛顿的思维过程万有引力的验证万有引力常量的测量引导学生阅读教材第质量的乘积成正比，与两物体之间的距离的二次方成反比．（二）表达式：式中： G 为万有引力常量， r 为两物体中心的距离．相距很远的物体可以看成质点，对球形物体而言， r 为球心距离．（三）适用条件：两质点之间四、万有引力的验证（一）哈雷彗星回归预测（二）万有引力常量的测量虽然万有引力的准确性被验证了，但人们还是被一些问题困扰着：物体间的引力能否测出？万有引力常量 G 数值为多大？1798 年卡文迪许通过精巧设计的实验测出万有引力常量．1．实验原理简介：模拟卡文迪许扭秤实验的实验过程．该实验设计有什么巧妙之处？学生记笔记．学生介绍课下查找的资料．1682 年 8 月，天空出现一颗特殊彗星，它非常明亮且拖着长长的彗尾．哈雷认真观测了这颗彗星，并与历史上的记录做了比较，发现曾经有两颗彗星与这颗彗星很像，很可能是同一颗彗星．于是哈雷大胆地猜想：彗星会回归，且具有固定的周期和轨道．但当时牛顿还没提出万有引力定律，哈雷无法具体证明这种猜想．等万有引力定律正式提出后，哈雷进行计算，算出椭圆轨道和周期，并预测 76 年后彗星会回归．1758 年 12 月 2 5 日晚，那颗彗星果真被人们所发现．哈雷的预言成功了，牛顿的万有引力定律也得到了有力的验证！实验原理简介①将两个小球固定在杆上，并用金属细丝悬挂起来，当两个大球分别靠近小球时，杆转动，金属细了解地月检验49 页“课外阅读”卡文迪许扭秤实验播放动画课堂思考生活实例思考问题2．利用光的反射巧妙地将微小形变进行了放大这个实验从设计到测量对科学家都是极大的挑战，卡文迪许研究了整整 50年才成功．3．实验数据当时测量的G值为，现在公认的 G 值为G 值的物理含义：两个质量为 1kg的物体相距 1m 时，它们之间万有引力为 6.67×10-11 N．生活实例：两个质量为 50kg 的同学相距0.5m 时的相互吸引力有多大？太阳与地球之间的引力大约是 1022N可见：一般物体之间的万有引力太小了，因此通常不考虑．4．扭秤实验的意义证明了万有引力的存在，使万有引力定律进入了真正实用的时代，卡文迪许是第一个在实验室里称出地球质量的人．万有引力定律发现的意义是什么？五、万有引力定律发现的意义：（一）第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律．（二）把地上的力与天上的力统一起来，提供了研究天体运动的理论基础，在文化发展史上重大意义，使人们有信心理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起到了积极的推动作用．思考：1．万有引力与重力的关系是什么？2．万有引力定律在天文学上有哪些丝扭转，与杆的转动相抗衡，平衡时杆不再转动．金属细丝转过的角度与大小球之间的引力对应，通过转角可以求出引力．②在金属丝上装上一块平面镜，随金属细丝一起旋转，光线射到平面镜后反射，在较远的光屏观察光斑的移动，就可以测出金属细丝转过的角度．学生答：利用光的反射巧妙地将微小形变进行了放大．学生回答：依据：学生回答：体会万有引力定律发现的意义理体第二节万有引力定律一、若将行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，太阳与行星间的引力规律的推导：二、牛顿的猜想结论1：苹果受到的力与月亮受到的力应该是同一种力．结论2：苹果受到的引力与月亮受到的引力应该遵从“平方反比”的关系．结论3：任意两个物体之间都存在吸引力．三、万有引力定律（一）内容：任何两个物体之间都存在相互作用的引力，这个力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与两物体之间的距离的二次方成反比．（二）表达式：式中：G为万有引力常量，r为两物体中心的距离．相距很远的物体可以看成质点，对球形物体而言，r为球心距离．（三）适用条件：严格地，适用于质点间的相互作用；近似地，用于两个物体间的距离远远大于物体而言，本身的大小时；特殊地，用于两个均匀球体， r 是两球心的距离．四、万有引力定律的验证（一）哈雷彗星回归预测：（二）万有引力常量的测量：测量 G 值为，现在公认的 G 值为G 值的物理含义：两个质量为 1kg 的物体相距 1m 时，它们之间的引力为6.672×10-11 N五、万有引力定律发现的意义（一）第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律．（二）把地上的力与天上的力统一起来，提供了研究天体运动的理论基础，在文化发展史上有重大意义，使人们有信心理解天地间的各种事物，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起到了积极的推动作用．教学流程图：学习效果评价：本节课内容充实，创设情景，引导学生积极参与，使学生经历万有引力定律的科学探究与发现的过程，充分调动了学生的学习兴趣，特别注意培养学生的自学与表达能力，本课的设计可使学生很好地掌握知识，深入地体会科学方法，培养学生良好的思维习惯，使学生更喜爱学习物理．教学反思：本教学设计充分考虑了新教材的特点，教学目标的制定符合课标要求和学生实际，特别突出了过程与方法的指导、渗透．在教学资源方面，充分挖掘了编者的设计意图，并且结合学生层次进行了处理，资源充足、适用．需特别指出的是，本节课将万有引力定律的推导过程留给学生比教师带着推导更能调动学生思维，更方便发现学生的问题．对万有引力常量的处理方法根据新教材的变动做出了相应的调整，既降低了学生学习的难度，又能够加深对万有引力定律的理解．本设计能调动学生的积极性，课堂氛围活跃，参与面广，并且学生能提出一些有意义的问题和见解．本教学设计特别注重体现新课程改革中新的教学理念和教学方式，创设情景，让学生参与讨论交流，使其体验科学探究的过程，领略科学家的风采，学会利用教材资源，培养了学生的自学能力，提高了学生的思维水平．。
物理：3.3《万有引力定律的应用》教案(教科版必修2)
第3节 万有引力定律的应用一、知识目标1．会利用万有引力定律计算天体的质量。
2．理解并能够计算卫星的环绕速度。
3．知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义。
二、情感、态度与价值观：1．了解万有引力定律在探索宇宙奥秘中的重要作用，感受科学定律的巨大魅力。
2．体会科学探索中，理论和实践的关系。
3．体验自然科学中的人文精神。
三、能力目标培养学生对万有引力定律的理解和利用有限的已知条件进行近似计算的能力。
四、教学重点：1．利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法2．发现海王星和冥王星的科学案例3．计算环绕速度的方法和意义4．第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义五、教学难点：天体质量计算教学方法：自主讨论思考、推导、引导分析课时安排：1课时教学步骤：一、导入新课牛顿通过对前人研究结果的总结和假设、推理、类比、归纳，提出了万有引力定律 122m m F G r在一百多年后，由英国科学家卡文迪许精确测定了万有引力常数G ，从那时候起，万有引力才表现出巨大的威力。
尤其在天体物理学计算、天文观测、卫星发射和回收等天文活动中，万有引力定律可称为最有力的工具。
二、新课教学投影月球绕地转动的动画演示，提出问题：若月球绕地球做匀速圆周运动，其周期为T，已知月球到地心距离为r，如何通过这些条件，应用万有引力定律计算地球质量？（要求学生以讨论小组为单位就此问题展开6分钟讨论，讨论出结果后，提供计算基本思路、计算过程和结果、并总结万有引力定律计算天体质量的方法，教师在教室巡回，找出两个结果比较完整，讨论思路清晰但计算过程略有不同的组，要求其对所讨论的问题进行回答。
）显示：匀速圆周运动，周期T、月球到地心距离r，求：地球质量M教师总结两组的讨论过程和结果，比较后，对所讨论的问题得出一个更加完善的答案。
板书演示，重现这一完整过程，并对问题的答案做出总结。
要求各小组将这个结果和自己小组的结果进行两分钟比较讨论。
（总用时约6分钟）提出问题：利用这种方法，是否可以计算不带卫星的天体的质量？为什么？学生回答，教师总结。
2019-2020年高中物理《万有引力定律的应用》教案6 鲁科版必修2
2019-2020年高中物理《万有引力定律的应用》教案6 鲁科版必修2【教育目标】一、知识目标1．了解万有引力定律的重要应用。
2．会用万有引力定律计算天体的质量。
3．掌握综合运用万有引力定律和圆周运动等知识分析具体问题的基本方法。
二、能力目标通过求解太阳、地球的质量，培养学生理论联系实际的能力。
三、德育目标利用万有引力定律可以发现未知天体，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点。
【重点、难点】一、教学重点对天体运动的向心力是由万有引力提供的理解二、教学难点如何根据已有条件求中心天体的质量【教具准备】太阳系行星运动的挂图和FLASH动画、PPT课件等。
【教材分析】这节课通过对一些天体运动的实例分析，使学生了解：通常物体之间的万有引力很小，常常觉察不出来，但在天体运动中，由于天体的质量很大，万有引力将起决定性作用，对天文学的发展起了很大的推动作用，其中一个重要的应用就是计算天体的质量。
在讲课时，应用万有引力定律有两条思路要交待清楚.1.把天体（或卫星）的运动看成是匀速圆周运动，即F引=F向，用于计算天体（中心体）的质量，讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题.2.在地面附近把万有引力看成物体的重力，即F引=mg.主要用于计算涉及重力加速度的问题。
这节内容是这一章的重点，这是万有引力定律在实际中的具体应用.主要知识点就是如何求中心体质量及其他应用，还是可发现未知天体的方法。
【教学思路设计】本节教学是本章的重点教学章节，用万有引力定律计算中心天体的质量，发现未知天体显示了该定律在天文研究上的重大意义。
本节内容有两大疑点：为什么行星运动的向心力等于恒星对它的万有引力？卫星绕行星运动的向心力等于行星对它的万有引力？我的设计思想是，先由运动和力的关系理论推理出行星（卫星）做圆周运动的向心力来源于恒星（行星）对它的万有引力，然后通过理论推导，让学生自行应用万有引力提供向心力这个特点来得到求中心天体的质量和密度的方法，并知道在具体问题中主要考虑哪些物体间的万有引力；最后引导阅读相关材料了解万有引力定律在天文学上的实际用途。
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第3节 万有引力定律的应用
一、知识目标
1．会利用万有引力定律计算天体的质量。
2．理解并能够计算卫星的环绕速度。
3．知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义。
二、情感、态度与价值观：
1．了解万有引力定律在探索宇宙奥秘中的重要作用，感受科学定律的巨大魅力。
2．体会科学探索中，理论和实践的关系。
3．体验自然科学中的人文精神。
三、能力目标
培养学生对万有引力定律的理解和利用有限的已知条件进行近似计算的能力。
四、教学重点：
1．利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法
2．发现海王星和冥王星的科学案例
3．计算环绕速度的方法和意义
4．第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义
五、教学难点：
天体质量计算
教学方法：
自主讨论思考、推导、引导分析
课时安排：1课时
教学步骤：
一、导入新课
牛顿通过对前人研究结果的总结和假设、推理、类比、归纳，提出了万有引力定律 122m m F G r
在一百多年后，由英国科学家卡文迪许精确测定了万有引力常数G ，从那时候起，万有引力才表现出巨大的威力。
尤其在天体物理学计算、天文观测、卫星发射和回收等天文活动中，万有引力定律可称为最有力的工具。
二、新课教学
投影月球绕地转动的动画演示，
提出问题：若月球绕地球做匀速圆周运动，其周期为T，已知月球到地心距离为r，如何通过这些条件，应用万有引力定律计算地球质量？（要求学生以讨论小组为单位就此问题展开6分钟讨论，讨论出结果后，提供计算基本思路、计算过程和结果、并总结万有引力定律计算天体质量的方法，教师在教室巡回，找出两个结果比较完整，讨论思路清晰但计算过程略有不同的组，要求其对所讨论的问题进行回答。
）
显示：匀速圆周运动，周期T、月球到地心距离r，求：地球质量M
教师总结两组的讨论过程和结果，比较后，对所讨论的问题得出一个更加完善的答案。
板书演示，重现这一完整过程，并对问题的答案做出总结。
要求各小组将这个结果和自己小组的结果进行两分钟比较讨论。
（总用时约6分钟）
提出问题：利用这种方法，是否可以计算不带卫星的天体的质量？为什么？
学生回答，教师总结。
讲解例题（课本练习1）：已知地球绕太阳做匀速圆周运动的周期为365天，地球到太阳的距离为1.5×1011m，取G＝6.67×10－11N·m2/km，求太阳的质量。
提问学生，将学生的思路地月系扩展到太阳系。
提问学生太阳系目前观测到有多少颗行星？他们分别是哪些呢？
学生回答后，投影出太阳系九大行星运行图，并展示部分行星的照片。
提出：引入美国天文学家发现的可能的太阳系的第十颗行星，及海王星和冥王星发现的故事，要求学生就这些案例，联系认识宇宙范围越大，所需探索时间越长这个事实，经过三分钟讨论，谈谈自身获得什么启示。
并鼓励学生查阅相关资料，了解更多的关于行星的知识，激发学生对这一问题的兴趣，鼓励学生利用已有条件，探索宇宙的奥秘。
将课堂引回地月系，从地月系的环绕关系，引入地球卫星。
提问有关卫星的一些问题。
例如：卫星发射速度、卫星轨道形状、卫星运行速度等等。
讲述卫星的理论模型在牛顿年代已经出现，并演示这一模型。
让学生接受环绕速度的概念。
通过万有引力定律和向心力公式联系，解出地球附近的环绕速度的值，板书这一题设和计算推理过程。
提出问题：如果发射速度大于环绕速度会有什么结果？提醒学生结合卫星的椭圆形轨道，作出讨论猜想，学生讨论出结果之后，提供不同情况下的卫星运行演示。
引入大于环绕速度的两个特殊发射速度：第二宇宙速度、第三宇宙速度。
再用演示和计算结合的方法引导学生得到环绕速度是卫星运行的最大速度，也是最小发射速度这一结论。
教师总结指出这里学生常常出现的错误，并加以强调。
提供地球上不同纬度地区单位质量物体所受重力的值（相当于提供重力加速度），和地球表面单位质量物体所受地球的万有引力的值，要求学生作出比较，讨论，学生可以得到两者近似相等的结论：地面附近mg=GMm/R2,即gR2=GM这一结论。
例题（课本练习3）如果近似地认为地球对地面物体地引力等于其重力mg，你能否据此推出环绕速度？提问后，再讲解。
三、小结：本节课的重点问题：
1．利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法
2．了解发现海王星和冥王星的科学案例
3．计算环绕速度的方法和意义
4．知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义
课后作业：本节课后练习1、3两道题。
教学总结
本节课主要通过万有引力定律在三个方面的重要应用，让学生看到理论和实际之间的重要联系，体会理论与实践的关系。
一方面培养学生逻辑思维能力和人文精神，另一方面培养学生对天体物理学的兴趣。