人教版高中物理必修二第二节 万有引力定律优质教案
《2 万有引力定律》公开课优秀教案教学设计(高中必修第二册)
第七章万有引力与宇宙航行第2节万有引力定律万有引力定律是本章的重点知识，本节内容是对上两节教学内容的进一步延伸，是下一节内容学习的基础；万有引力定律的内容固然重要，但让学生了解发现万有引力定律的过程、了解牛顿时代的科学智慧更为重要．本节课以教师讲授为主、学生探究和展示为辅的教学方式。
讲授过程中以物理学史为主线，让学生以科学家的角度分析、思考问题。
力争抓住这节课的有利时机，渗透“没有绝对特殊的物体”这一引起物理学几次革命性突破的辩证唯物主义观点。
物理观念：知道万有引力是存在于所有物体之间的吸引力，知道万有引力的适用范围。
科学思维：通过学习，培养学生善于观察、善于思考、善于动手的能力科学探究：通过对万有引力的学习，使学生体会在科学规律发现过程猜想与求证的重要性科学态度与责任：理解科学发现、发展的过程和规律；感悟自然界的统一、和谐美；感悟科学家追求和宣传科学真理所表现出的坚定信念和献身精神。
1、教学重点：万有引力定律的内容及数学表达式2、教学难点：万有引力定律发现的思路多媒体课件【新课导入】复习导入：开普勒三大定律1、开普勒第一定律——轨道定律所有行星都分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上2、开普勒第二定律——面积定律对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积;3、开普勒第三定律——周期定律所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
行星绕太阳做的匀速圆周运动，与我们平常生活中见到的匀速圆周运动是否一样也需要向心力？什么力提供了行星做圆周运动的向心力？这种力有什么特点？一、太阳与行星之间的引力许多科学家都对运动的原因提出了各种猜想。
牛顿在前人对惯性研究的基础上，认为：以任何方式改变速度（包括方向）都需要力。
因此，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该是太阳对它的引力，所以，牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系起来了。
高中物理万有引力定律优质教案通用
高中物理万有引力定律优质教案通用一、教学内容本节课选自高中物理教材《普通高中课程标准实验教科书·物理》（人民教育出版社）第二章第六节“万有引力定律”。
详细内容包括：万有引力定律的发现背景、定律表述、公式推导、应用实例等。
二、教学目标1. 让学生掌握万有引力定律的基本概念、公式及其应用。
2. 培养学生运用万有引力定律解决实际问题的能力。
3. 激发学生对物理现象的好奇心和探索精神，培养学生的科学素养。
三、教学难点与重点教学难点：万有引力定律的公式推导和应用。
教学重点：万有引力定律的基本概念、公式及其应用。
四、教具与学具准备1. 教具：地球仪、月球仪、演示用计算器、多媒体设备等。
2. 学具：学生用计算器、练习本、笔等。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过地球仪和月球仪演示地球与月球之间的引力作用，引导学生思考引力的来源和特点。
2. 知识讲解：（1）万有引力定律的发现背景：介绍牛顿发现万有引力定律的历史背景。
（2）万有引力定律的表述：讲解万有引力定律的内容，引导学生理解“万有”的含义。
（3）万有引力定律的公式推导：引导学生根据万有引力定律的表述，推导出万有引力公式。
（4）万有引力定律的应用实例：分析地球与月球之间的引力作用，计算两者之间的引力大小。
3. 例题讲解：讲解一道应用万有引力定律的例题，引导学生掌握解题方法和步骤。
4. 随堂练习：布置两道与例题类似的练习题，让学生当堂巩固所学知识。
六、板书设计1. 万有引力定律2. 内容：（1）万有引力定律的发现背景（2）万有引力定律的表述（3）万有引力定律的公式推导（4）万有引力定律的应用实例七、作业设计1. 作业题目：（1）计算地球与太阳之间的引力大小。
（2）分析地球表面物体受到的引力与物体质量、距离地心的关系。
2. 答案：见附件。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：对本节课的教学效果进行反思，针对学生的掌握情况，调整教学方法。
2. 拓展延伸：引导学生课后查阅资料，了解万有引力定律在现代科学研究中的应用，如航天、卫星等领域。
高中物理 6.3《万有引力定律》教案2 新人教版版必修2
6.3 万有引力定律★新课标要求（一）知识与技能1、了解万有引力得出的思路和过程。
2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律。
3、理解地面上物体所受的重力与天体间的引力是同一性质的力，即服从平方反比定律的万有引力。
记住引力常量G 并理解其内涵。
4、要在思路上明确牛顿是在椭圆轨道下证明了万有引力定律。
（二）过程与方法1、翻阅资料详细了解牛顿的“月――地”检验。
2、根据前面所学内容推导万有引力定律的公式以加深记忆，理解其内容的含义。
（三）情感、态度与价值观通过学习认识和借鉴科学的实验方法，充实自己的头脑，更好地去认识世界，提高科学的价值观。
★教学重点掌握万有引力定律的建立过程，掌握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天体间的引力是同性质的力联系起来 ★教学片段（二）进行新课1、月－地检验教师活动：引导学生阅读教材“月－地检验”部分的内容，投影以下数据：地面附近的重力加速度g =9.8m/s 2，月球绕地球运动的周期为27.3天，地球半径为R =6.4×106m ，试利用教材提供的信息，通过计算，证明课本上提出的假设，即地球对月球的力与地球使苹果自由下落的力的是同一种力，都遵守“反平方”的规律。
学生活动：阅读课文，从课文中找出必要的信息，在练习本上进行定量计算。
教师活动：投影学生的证明过程，一起点评。
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ω2r a =，Tπω2=，r =60R ， 得 22460TR a π= 代入数据解得 g a 26013600180.9=⨯= 点评：引导学生定量计算，用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识。
2、万有引力定律教师活动：引导学生阅读教材，思考问题：1、把太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间，你觉得合适吗？发表自己的见解。
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。
《万有引力定律》教学设计【高中物理必修2(人教版)教案】
《6.3万有引力定律》教学设计 ● 教学模式介绍“传递-接受”教学模式源于赫尔巴特的四段教学法，后来由前苏联凯洛夫等人进行改造传入我国。
在我国广为流行，很多教师在教学中自觉不自觉地都用这种方法教学。
该模式以传授系统知识、培养基本技能为目标。
其着眼点在于充分挖掘人的记忆力、推理能力与间接经验在掌握知识方面的作用，使学生比较快速有效地掌握更多的信息量。
该模式强调教师的指导作用，认为知识是教师到学生的一种单向传递的作用，非常注重教师的权威性。
“传递-接受”教学模式的课程环节：复习旧课——激发学习动机——讲授新知识——巩固运用——检查评价——间隔性复习● 设计思路说明一、新课程标准倡导学生自主学习，重视学生科学探究，在“科学探究”中学生自己不断发现问题、解决问题、体会科学方法、学会交流合作及通过集体的智慧解决问题。
我将发现万有引力定律的过程设计为教师引导和学生探究先后结合的方法。
“地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力，真是同一种力吗？”这个过程中所涉及到的逻辑思维和数学推导给学生带来的困难则由教师适时引导。
当学生亲自动手，计算出月球轨道上物体运动的加速度就是地面物体下落加速度的2601倍时，学生一定会由衷地感叹自然界的和谐统一和科学的无穷魅力。
二、万有引力定律既是一个独立的科学定律，又是牛顿经典力学体系的重要组成部分。
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，是自然界的物体间的基本相互作用之一．对人类认识和探索未知世界有着重要的意义。
教学中要让学生知道学习万有引力定律不只是用来做几道题，而是一个人科学素养的具体体现。
三、我让学生查找关于卡文迪许的资料、做成ppt 并让两到三组同学在课堂展示。
增加学生的学习兴趣，同时锻炼学生的语言组织能力和表达能力。
四、将不易测量的微小量转化为可测量的物理量的方法是物理学中重要且常用的研究方法。
通过卡文迪许扭秤实验对学生进行的物理思想和科学方法的渗透。
高中物理必修二必修2优秀教案万有引力定律
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.教学过程导入新课故事导入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⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=k T a 23:周期定律面积定律椭圆轨道定律2.太阳与行星间的引力⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=∝∝∝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. 问题探究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=224Tπ·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 ∝21R 月球受到地球的引力：F ∝21r因为：G=mg,F=ma 所以22rR g a =又因为：r=60R 所以：36001=g a a=36008.93600=g 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=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 s r=60R=60×6.4×106 m.所以：a=22)3.27243600(14.34⨯⨯⨯×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? 参考解释：“天上”“人间”的力是同性质的力，满足F ∝2r Mm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=2rGMm(M:太阳质量,m:行星的质量) 得出:F=221rm Gm (m 1:物体1的质量,m 2:物体2的质量) 3.由F=212221m m Fr G rm Gm =⇒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. 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=MmFr 2.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=2RMmG,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2RMmG=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2R MmG=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：2R MmG≈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2rMmG=mg,a 向=g,由此可知，重力加速度随高度的增加而减小.例 如图所示,一个质量为M 的匀质实心球,半径为R.如果通过球心挖去一个直径为R 的小实心球,然后置于相距为d 的地方,试计算空心球与实心小球之间的万有引力.分析：实心球挖去一个半径为2R的小实心球后,质量分布不均匀,因此挖去小实心球剩余的部分,不能看成质量集中于球心的质点,直接求空心球和小实心球间的万有引力很困难.假设用与挖去的小实心球完全相同的球填补在挖去的位置,则空心球变成一个实心球,可看作质量集中于球心的质点.解答：假设把挖去的小实心球填补上,则大、小实心球间的万有引力为F=2dMmG 小实心球的质量为m=ρ·M R R 813481)2(3433=∙=πρπ 代入上式得F=228GM填入的小实心球与挖去的小实心球间的万有引力为F 1=2222)21(641)2(R d GM R d m G -∙=- 设空心球与小实心球的万有引力为F 2，则有F=F 1+F 2因此，空心球与小实心球间的万有引力为F 2=F-F 1=2222)2(648R d GM d GM --. 说明：本题属于万有引力与力的合成知识的综合应用.力的合成的实质是等效代替.等效代替是一种重要的物理方法,等效思维运用恰当往往能化难为易,另辟蹊径. 课堂训练如图所示,阴影区域是质量为M 、半径为R 的球体挖去一个小圆球后的剩余部分.所挖去的小圆球的球心O′和大球体球心间的距离是2R.求球体剩余部分对球体外离球心O 距离为2R 、质量为m 的质点P 的引力.(P 在两球心OO′连线的延长线上)解析：本题直接求解是有一定难度的：求出阴影部分的质心位置，然后认为它的质量集中于质心，再用万有引力公式求解.可是万有引力定律只适用于两个质点间的作用，只有对均匀球体，才可将其看作是质量全部集中在球心的一个质点.至于本题中不规则的阴影区，那是不能当作一个质点来处理的.故可用补偿法，将挖去的球补上. 将挖去的球补上，则完整的大球对球外质点P 的引力：F 1=224)2(R GMmR GMm =半径为2R的小球的质量M′=M R M R R 8134)2(34)2(34333=∙=∙ππρπ 补上小球对质点P 的引力：F 2=2225025'4)25('R GMmR m M G R m M G== 因而挖去小球的阴影部分对P 质点的引力F=F 1-F 2=22504R GMmR GMm -. 答案：22504RGMm R GMm - 课堂小结通过本节课的学习,我们掌握了万有引力定律得出的思路和过程,通过月—地检验及其推广,得出万有引力定律的表达式及适用条件.学习了万有引力定律后我们可利用万有引力定律求任意两个物体之间的引力,求重力加速度.学习了引力常量的测定方法及引力常量G 的数值:G=6.67×10-11 N·m 2/kg 2. 布置作业教材“问题与练习”第2、3题.板书设计 3 万有引力定律一、“月—地”检验猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一个本源. 验证:月—地检验.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. 二、万有引力定律1.内容2.表达式3.使用条件4.理解 三、引力常量的测量1.原理介绍2.实验测量3.过程体验活动与探究课题:在研究宇宙发展演变的理论中,有一种说法叫做“宇宙膨胀说”，认为引力常量G 在缓慢地减小.根据这种理论，试推导分析现在太阳系中地球的公转轨道半径、周期、速率与很久很久以前相比变化的情况.推导过程：若地球在半径为R 的圆形轨道上以速率v 运动的过程中，引力常量G 减小了一个微小量，由于m 、M 、R 均未改变，万有引力2R MmG必然随之减小，并小于轨道上该点所需的向心力m Rv 2（速度不能突变），由于惯性，地球将做离心运动，即向外远离太阳，半径R增大.地球在远离太阳的过程中，克服太阳引力做功，引起速率减小，运行周期T=vRπ2增大.由此可以判断，在很久很久以前，太阳系中地球公转的轨道半径比现在小，周期比现在小，速率比现在大，也就是说，随着引力常量G 的缓慢减小，宇宙在不断地膨胀.习题详解1.解答：设两人的质量均为50 kg ，两人的质心相距1 m ，两人间万有引力大小：F=22r m G=6.67×10-11×22150N=1.67×10-7 N人对地面的压力大小等于物体的重力F N =mg=50×9.8N=490 N取人和地面间的动摩擦因数为0.1，则人受地面的最大静摩擦力大小： F′=μF N =0.1×490N=49 N.所以，F<<F′，故两人间的引力无法克服人受地面的摩擦力，所以不可能吸到一起去. 由于F<<F′、F<<mg ，所以分析受力时，物体间的万有引力是可以忽略的. 2.解答：由万有引力定律F=221r m m G =6.67×10-11×N 2843940)103360024365105(100.2100.2⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=1.19×1028N. 答案：1.19×1028 N3.解答：夸克是物质组成的极小的单元，利用万有引力公式计算可知两个夸克间的引力是很小的. 由F=2rMmG得 两夸克间的引力F=6.67×10-11×N 216230)100.1()101.7(--⨯⨯=3.4×10-37N. 设计点评本教学设计沿着牛顿的足迹，带领同学们在现有知识状态下，重新“发现”了万有引力定律.在“发现”万有引力的过程中充分体现了学生学习的主体性，教师仅仅是引导而已.通过学生自己发现万有引力定律及引力常量的测量，增强学生的自信心，只要学好现在的知识，大胆猜想，敢于质疑，敢于发现，就可能有所成功,从而使学生养成良好的科学价值观.。
高中物理《万有引力定律》教案
高中物理《万有引力定律》教案高中物理《万有引力定律》教案1教学重点：万有引力定律的应用教学难点：地球重力加速度问题教学方法：讨论法教学用具：计算机教学过程：一、地球重力加速度问题一：在地球上是赤道的重力加速度大还是两极的加速度大？这个问题让学生充分讨论：1、有的学生认为：地球上的加速度是不变化的．2、有的学生认为：两极的重力加速度大．3、也有的的学生认为：赤道的重力加速度大．出现以上问题是因为：学生可能没有考虑到地球是椭球形的，也有不记得公式的等．教师板书并讲解：在质量为、半径为的地球表面上，如果忽略地球自转的影响，质量为的物体的重力加速度，可以认为是由地球对它的万有引力产生的．由万有引力定律和牛顿第二定律有：则该天体表面的重力加速度为：由此式可知，地球表面的重力加速度是由地球的质量和半径决定的．而又因为地球是椭球的赤道的半径大，两极的半径小，所以赤道上的重力加速度小，两极的重力加速度大．也可让学生发挥得：离地球表面的距离越大，重力加速度越小．问题二：有1kg的物体在北京的重力大还是在上海的重力大？这个问题有学生回答问题三：1、地球在作什么运动？人造地球卫星在作什么运动？通过展示图片为学生建立清晰的图景．2、作匀速圆周运动的向心力是谁提供的？回答：地球与卫星间的万有引力即由牛顿第二定律得：3、由以上可求出什么？①卫星绕地球的线速度：②卫星绕地球的周期：③卫星绕地球的角速度：教师可带领学生分析上面的'公式得：当轨道半径不变时，则卫星的周期不变、卫星的线速度不变、卫星的角速度也不变．当卫星的角速度不变时，则卫星的轨道半径不变．课堂练习：1、假设火星和地球都是球体，火星的质量和地球质量．之比，火星的半径和地球半径之比，那么离火星表面高处的重力加速度和离地球表面高处的重力加速度．之比等于多少解：因物体的重力来自万有引力，所以：则该天体表面的重力加速度为：所以：2、若在相距甚远的两颗行星和的表面附近，各发射一颗卫星和，测得卫星绕行星的周期为，卫星绕行星的周期为，求这两颗行星密度之比是多大解：设运动半径为，行星质量为，卫星质量为．由万有引力定律得：解得：所以：3、某星球的质量约为地球的的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上高处平抛一物体，射程为60米，则在该星球上，从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，射程应为：A、10米B、15米C、90米D、360米解得：（A）布置作业：探究活动组织学生收集资料，编写相关论文，可以参考下列题目：1、月球有自转吗？2、观察月亮高中物理《万有引力定律》教案2教学目标知识目标（1）通过演示实验认识加速度与质量和和合外力的定量关系；（2）会用准确的文字叙述牛顿第二定律并掌握其数学表达式；（3）通过加速度与质量和和合外力的定量关系，深刻理解力是产生加速度的原因这一规律；（4）认识加速度方向与合外力方向间的矢量关系，认识加速度与和外力间的瞬时对应关系；（5）能初步运用运动学和牛顿第二定律的知识解决有关动力学问题。
高中物理《万有引力定律》教案
高中物理《万有引力定律》教案一、教学目标1.知识与技能：o理解万有引力定律的内容，掌握其数学表达式F=G(m1m2)/r^2。
o了解万有引力定律的推导过程，知道万有引力常量G 的含义和测定方法。
o能够运用万有引力定律解释一些天文现象，如行星运动和卫星绕行星运动等。
2.过程与方法：o通过实验和理论推导，让学生感受万有引力定律的存在和重要性。
o引导学生通过逻辑推理和数学计算，深入理解和应用万有引力定律。
3.情感态度与价值观：o激发学生对万有引力定律的兴趣，培养学生的科学思维和探究精神。
o通过小组合作和讨论，培养学生的团队协作和沟通能力。
二、教学重点与难点1.教学重点：万有引力定律的理解和应用。
2.教学难点：万有引力定律的推导和复杂问题的分析。
三、教学准备1.实验器材：行星模型、弹簧测力计、细线等。
2.多媒体课件：包含万有引力定律的定义、推导过程、应用案例、例题解析等。
四、教学过程1.导入新课o通过回顾牛顿第二定律和天体运动规律，引出万有引力定律的主题。
o提问学生：“天体之间为什么会相互吸引？它们之间的引力与什么因素有关？”激发学生的好奇心和探究欲望。
2.新课内容讲解o万有引力定律的内容：解释万有引力定律的内容，即任何两个物体之间都存在引力，这个引力与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。
o万有引力定律的数学表达式：推导并解释万有引力定律的数学表达式F=G(m1m2)/r^2，强调引力常量G 的含义和测定方法。
o万有引力定律的推导过程：通过回顾牛顿第二定律和天体运动规律，引导学生理解万有引力定律的推导过程，知道万有引力是如何从天体运动规律中推导出来的。
3.实验探究o设计并进行实验，验证万有引力定律的正确性。
可以让学生使用行星模型、弹簧测力计、细线等器材，通过测量不同距离下两个物体之间的引力，验证万有引力定律的关系。
o引导学生分析实验数据，绘制图像，如F-1/r^2 图像等，进一步验证万有引力定律的正确性。
高中物理教案一等奖《万有引力定律》4篇
4、高中物理教案一等奖《万有引力定律》一、课题：万有引力定律二、课型：概念课（物理按教学内容课型分为：规律课、概念课、实验课、习题课、复习课）三、课时：1课时四、教学目标（一）知识与技能1.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。
2.知道万有引力定律公式的适用范围。
（二）过程与方法：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。
（三）情感态度价值观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.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。
五、教学重难点重点：万有引力定律的内容及表达公式。
难点：1.对万有引力定律的理解；2.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。
六、教学法：合作探究、启发式学习等七、教具：多媒体、课本等八、教学过程（一）导入回顾以前对月-地检验部分的学习，明确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。
这里进一步大胆假设：是否任何两个物体之间都存在这样的力？引发学生思考：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，于是我们可以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．然后在学生的`兴趣中进行假设论证。
（二）进入新课学生自主阅读教材第40页万有引力定律部分，思考以下问题：1.什么是万有引力？并举出实例。
教师引导总结：万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力。
日对地、地对月、地对地面上物体的引力都是其实例。
2.万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律？其数学表达式如何？并注明每个符号的单位和物理意义。
教师引导总结：万有引力定律的内容是：宇宙间一切物体都是相互吸引的。
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。
人教版高中物理教材必修二《万有引力定律》教学设计
《万有引力定律》教学设计【教材分析】1、从内容性质与地位来看，本节内容是对上一节教学内容的进一步外推，是下一节内容学习的基础；2、是猜想、假设与验证相结合的教学内容；3、是一种思维演绎与思维归纳相结合的推理知识建构结构，教科书的立意还在于物理理论必须接受实践的检验。
【学情分析】1、高一学生已经学习了牛顿的三个定律、圆周运动的知识、开普勒三定律，已经积累了一定的知识。
理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。
2、在上一节中，学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。
【核心素养】在《万有引力定律》建立过程的学习中，让学生掌握发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等科学的研究方法。
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。
让学生体验科学探索的精神与方法，理解科学理论必须受实践的检验，科学理论也是发展的。
【教学目标】1、知道万有引力是存在于所有物体之间的吸引力，知道重物下落与天体运动之间的统一性；2、知道万有引力定律的物理意义，知道万有引力定律的适用范围；3、了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意；4、了解科学发展的曲折性，培养学生具有“严谨、求实”的科学态度和百折不挠的科学精神。
【教学重点】1、万有引力定律的建立过程；2、对万有引力定律内容的理解及应用。
【教学难点】1、统一“天上”的力与“人间”的力这一想法的产生；2、进行逻辑清晰的“月--地检验”。
【教学设计思想】在本节课教学，将让学生继续进行“发现之旅”—追寻牛顿的足迹，为此整个教学流程如下：太阳与行星间的引力—猜想“天上”的力与“人间”的力是同一种力—月地检验—更推广—万有引力定律—卡文迪许测定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。
【教学过程】 一 、新课引入 122m m Gr 设计说明：通过设置两个回忆性问题帮助学生回顾上节课所学的太阳与行星间引力规律，回顾万有引力定律“发现之旅”前半程，并引出本节课的课题及目的。
最新精编高中人教版新课标必修2高中物理万有引力定律公开课优质课教学设计
3 万有引力定律整体设计本节是在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过程中的关键是对万有引力定律公式的解,知道公式的适用条件教师可灵活采用教方法以便加深对知识的解,比如讲授法、讨论法教重点万有引力定律的解及应用教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并解其内涵过程与方法1了解并体会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,了解将直接测量转为间接测量这一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,说明研究的长期性、连续性及艰巨性教过程导入新课故事导入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,一只历史上最著名的苹果落了下,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⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=k T a 23:周期定律面积定律椭圆轨道定律2太阳与行星间的引力⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=∝∝∝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 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,物体总落回地面问题探究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,让生自由讨论交流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,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,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1月—地检验的目的是什么?2月—地检验的验证原是怎样的?3如何进行验证?生交流讨论,回答上述三个问题在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1/6023验证根据验证原,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=224T·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∝21R月球受到地球的引力：F∝21r 因为：G=g,F= 所以22rR g a = 又因为：r=60R 所以：36001=g a =36008.93600=g /2≈27×10-3/2 实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动，向心加速度=ω2r=r T 224π 经天文观察月球绕地球运动的周期T=273天=3 600×24×273r=60R=60×64×106所以：=22)3.27243600(14.34⨯⨯⨯×60×64×106 /2≈27×10-3 /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：在实际教过程中,教师引导生重现牛顿的思维过程,让生体会牛顿当时的魄力、胆识和惊人的想象力物的许多重大论的发现,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,再引入合的模型,需要深刻的洞察力、严谨的处和逻辑思维,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?Mm定律地面上的物体参考解释：“天上”“人间”的力是同性质的力，满足F∝2r质量比起天体说太小了，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：对上述内容在教过程中,教师可灵活采用教方法,可用“辩论赛”的方式让持两种观点的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生处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?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1和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=2r GMm (M 太阳质量,行星的质量) 得出F=221r m Gm (1物体1的质量,2物体2的质量) 3由F=212221m m Fr G r m Gm =⇒可知G 的单位：N·2/g 2 合作探究对万有引力定律的解：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,让生观察体会实验装置的巧妙实验介绍：1798年，英国物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,每个质量为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、平面镜、标尺测出扭转力矩,求得万有引力F,再测出、MFr2和球心的距离r,即可求出引力常量G=Mm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=g ，如图所示F=2RMm G ,F 向=rω2 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2RMm G =Rω2+g 赤,当物体在地球的南北两极时，向心力F′为零，F=F 极，即2R Mm G =g 极 当物体从赤道向两极移动时，根据F 向′=Rω2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：2R MmG ≈g 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2r MmG =g,向=g,由此可知，重力加速度随高度的增加而减小例 如图所示,一个质量为M 的匀质实心球,半径为R 如果通过球心挖去一个直径为R 的小实心球,然后置于相距为d 的地方,试计算空心球与实心小球之间的万有引力分析：实心球挖去一个半径为2R的小实心球后,质量分布不均匀,因此挖去小实心球剩余的部分,不能看成质量集中于球心的质点,直接求空心球和小实心球间的万有引力很困难假设用与挖去的小实心球完全相同的球填补在挖去的位置,则空心球变成一个实心球,可看作质量集中于球心的质点解答：假设把挖去的小实心球填补上,则大、小实心球间的万有引力为F=2dMmG小实心球的质量为=ρ·M R R 813481)2(3433=∙=πρπ代入上式得F=228GM填入的小实心球与挖去的小实心球间的万有引力为F 1=2222)21(641)2(R d GM R d m G -∙=- 设空心球与小实心球的万有引力为F 2，则有F=F 1+F 2因此，空心球与小实心球间的万有引力为F 2=F-F 1=2222)2(648R d GM dGM -- 说明：本题属于万有引力与力的合成知识的综合应用力的合成的实质是等效代替等效代替是一种重要的物方法,等效思维运用恰当往往能难为易,另辟蹊径 课堂训练如图所示,阴影区域是质量为M 、半径为R 的球体挖去一个小圆球后的剩余部分所挖去的小圆球的球心O′和大球体球心间的距离是2R求球体剩余部分对球体外离球心O 距离为2R 、质量为的质点P 的引力(P 在两球心OO′连线的延长线上)解析：本题直接求解是有一定难度的：求出阴影部分的质心位置，然后认为它的质量集中于质心，再用万有引力公式求解可是万有引力定律只适用于两个质点间的作用，只有对均匀球体，才可将其看作是质量全部集中在球心的一个质点至于本题中不规则的阴影区，那是不能当作一个质点处的故可用补偿法，将挖去的球补上将挖去的球补上，则完整的大球对球外质点P 的引力：F 1=224)2(R GMmR GMm = 半径为2R的小球的质量M′=M R M R R 8134)2(34)2(34333=∙=∙ππρπ补上小球对质点P 的引力：F 2=2225025'4)25('R GMmR m M G R m M G == 因而挖去小球的阴影部分对P 质点的引力F=F 1-F 2=22504RGMmR GMm - 答案：22504R GMmR GMm - 课堂小结通过本节课的习,我们掌握了万有引力定律得出的思路和过程,通过月—地检验及其推广,得出万有引力定律的表达式及适用条件习了万有引力定律后我们可利用万有引力定律求任意两个物体之间的引力,求重力加速度习了引力常量的测定方法及引力常量G 的值G=667×10-11 N·2/g 2 布置作业教材“问题与练习”第2、3题板书设计 3 万有引力定律一、“月—地”检验猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一个本 验证月—地检验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 二、万有引力定律1内容 2表达式 3使用条件 4解 三、引力常量的测量1原介绍 2实验测量 3过程体验活动与探究课题在研究宇宙发展演变的论中,有一种说法叫做“宇宙膨胀说”，认为引力常量G 在缓慢地减小根据这种论，试推导分析现在太阳系中地球的公转轨道半径、周期、速率与很久很久以前相比变的情况推导过程：若地球在半径为R 的圆形轨道上以速率v 运动的过程中，引力常量G 减小了一个微小量，由于、M 、R 均未改变，万有引力2RMmG必然随之减小，并小于轨道上该点所需的向心力Rv 2（速度不能突变），由于惯性，地球将做离心运动，即向外远离太阳，半径R 增大地球在远离太阳的过程中，克服太阳引力做功，引起速率减小，运行周期T=vR2增大由此可以判断，在很久很久以前，太阳系中地球公转的轨道半径比现在小，周期比现在小，速率比现在大，也就是说，随着引力常量G 的缓慢减小，宇宙在不断地膨胀习题详解1解答：设两人的质量均为50 g ，两人的质心相距1 ，两人间万有引力大小：F=22r m G=667×10-11×22150N=167×10-7 N人对地面的压力大小等于物体的重力F N =g=50×98N=490 N 取人和地面间的动摩擦因为01，则人受地面的最大静摩擦力大小： F′=μF N =01×490N=49 N所以，F<<F′，故两人间的引力无法克服人受地面的摩擦力，所以不可能吸到一起去由于F<<F′、F<<g ，所以分析受力时，物体间的万有引力是可以忽略的 2解答：由万有引力定律F=221r m m G =667×10-11×N 2843940)103360024365105(100.2100.2⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=119×1028N 答案：119×1028 N3解答：夸克是物质组成的极小的单元，利用万有引力公式计算可知两个夸克间的引力是很小的 由F=2rMmG得 两夸克间的引力F=667×10-11×N 216230)100.1()101.7(--⨯⨯=34×10-37N 设计点评本教设计沿着牛顿的足迹，带领同们在现有知识状态下，重新“发现”了万有引力定律在“发现”万有引力的过程中充分体现了生习的主体性，教师仅仅是引导而已通过生自己发现万有引力定律及引力常量的测量，增强生的自信心，只要好现在的知识，大胆猜想，敢于质疑，敢于发现，就可能有所成功,从而使生养成良好的价值观。
7-2万有引力定律 (教案) -高中物理人教版(2019)必修第二册
物理学家卡文迪许，在实验室里通过测量几个铅球之间的万有引力，比较准确地得出了 G 的数值。
1、引力常量G 的数值标准值 ：G ＝ 6.672 59 × 10 -11 N·m2/kg2，通常取：G=6.67×10－11 N·m2/kg2知识拓展：卡文迪许实验动画演示：卡文迪许实验1、实验原理力矩平衡，即引力矩=扭转力矩2、科学方法：放大法3、科学思想：等效的思想(1)扭秤装置把微小力转变成力矩来反映(2)扭转角度(微小形变)通过光标的移动来反映思考讨论1.既然自然界中任何两个物体都是互相吸引的，为什么我们感觉不到周围物体的引力？ 为什么说万有引力具有宏观性？计算：两个质量为60kg ，相距1m 的物体之间的引力？ 解：=2.4012×10-7N此力不到一粒芝麻重的几千分之一所以根本感觉不到它的存在。
计算：太阳的质量为M=2.0×1030kg ，地球质量为m=6.0×1024kg ，日地之间的距离为R=1.5×1011m 请计算：太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？=3.5×1022N太阳与地球之间的万有引力的大小能竟能拉断直径为9000km 的钢柱，非常巨大通常情况下，万有引力非常小，只有质量巨大的星球间或天体与附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义所以说万有引力还具有宏观性。
思考讨论2:一个篮球的质量为 0.6 kg ，它所受的重力有多大？试估算操场上相距 0.5 m 的两个篮球之间的万有引力。
解：G=mg=0.6×9.8N=5.88N122m m F G r≈9.6×10-11两个篮球万有引力非常小，人们根本无法察觉到，所以万有引力具有宏观性。
2、引力常量物理意义：引力常量在数值上等于两个质量都是1 kg的质点相距1 m时的相互吸引力。
3、引力常量测定的意义（1）卡文迪许利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离，得到了G的数值，验证了万有引力定律的正确性。
人教版高中物理必修二万有引力定律应用优质教案
《万有引力定律应用》教案【教学目标】1.知识与技能(1)会计算天体的质量.(2)会计算人造卫星的环绕速度.(3)知道第二宇宙速度和第三宇宙速度 .2.过程与方法(1)通过自主思考和讨论与交流，认识计算天体质量的思路和方法(2)预测未知天体是万有引力定律最辉煌的成就之一.引导学生让学生经历科学探究的过程，体会科学探究需要极大的毅力和勇气^(3)通过对海王星发现过程的了解，体会科学理论对未知世界探索的指导作用.(4)由牛顿曾设想的人造卫星原理图，结合万有引力定律和匀速圆周运动的知识推出第一宇宙速度.(5)从卫星要摆脱地球或太阳的引力而需要更大的发射速度出发，引出第二宇宙速度和第三宇宙速度.3.情感、态度与价值观(1)体会和认识发现万有引力定律的重要意义.(2)体会科学定律对人类探索未知世界的作用.【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，对天体质量的计算，对天文学的发展起了方大的推动作用，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三条思路要交待清楚。
1 .从天体质量的计算，是发现海王星的成功事例，注意对学生研究问题的方法教育，即提出问题，然后猜想与假设，接着制定计划，应按计划计算出结果，最后将计算结果同实际结合对照....直到使问题得到解决.2.把天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动，即F引=5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。
3.在地面附近把万有引力看成物体的重力，即F^mg.主要用于计算涉及重力加速的问题。
【教学重点】1.人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的2.会用已知条件求中心天体的质量【教学难点】根据已有条件求天体的质量和人造卫星的应用^【教学过程及师生互动分析】自从卡文迪许测出了万有引力常量，万有引力定律就对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应用^（一）天体质量的计算提出问题引导学生思考：在天文学上，天体的质量无法直接测量，能否利用万有引定律和前面学过的知识找到计算天体质量的方法呢？1.基本思路：在研究天体的运动问题中，我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供天体作圆周运动的向心力^M v -du … A/ >G 一胃=m一或G —畀=wsv 3 r2.计算表达式：. 二'例如：已知某一行星到太阳的距离为r,公转周期为T,太阳质量为多少？分析：设太阳质量为M,行星质量为3由万有引力提供行星公转的向心力得:提出问题引导学生思考：如何计算地球的质量？学生讨论后自己解决分析：应选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的轨道半径和周期，利用上式求出地球质量。
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 G C.()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1R 2R RD.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 。
高中物理新课标人教版必修2优秀教案： 万有引力定律
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.教学过程导入新课故事导入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⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=k T a 23:周期定律面积定律椭圆轨道定律2.太阳与行星间的引力⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=∝∝∝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 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.问题探究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=224T π·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 ∝21R 月球受到地球的引力：F ∝21r 因为：G=mg,F=ma 所以22rR g a = 又因为：r=60R 所以：36001=g a a=36008.93600=g 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=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=22)3.27243600(14.34⨯⨯⨯×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?参考解释：“天上”“人间”的力是同性质的力，满足F ∝2r Mm 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=2r GMm(M:太阳质量,m:行星的质量) 得出:F=221rm Gm (m 1:物体1的质量,m 2:物体2的质量) 3.由F=212221m m Fr G rm Gm =⇒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.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=MmFr 2. 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=2RMm G ,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2R Mm G =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2RMm G =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：2R Mm G ≈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2rMm G =mg,a 向=g,由此可知，重力加速度随高度的增加而减小.例 如图所示,一个质量为M 的匀质实心球,半径为R.如果通过球心挖去一个直径为R 的小实心球,然后置于相距为d 的地方,试计算空心球与实心小球之间的万有引力.分析：实心球挖去一个半径为2R 的小实心球后,质量分布不均匀,因此挖去小实心球剩余的部分,不能看成质量集中于球心的质点,直接求空心球和小实心球间的万有引力很困难.假设用与挖去的小实心球完全相同的球填补在挖去的位置,则空心球变成一个实心球,可看作质量集中于球心的质点.解答：假设把挖去的小实心球填补上,则大、小实心球间的万有引力为F=2d Mm G小实心球的质量为m=ρ·M R R 813481)2(3433=•=πρπ 代入上式得F=228GM 填入的小实心球与挖去的小实心球间的万有引力为F 1=2222)21(641)2(R d GM R d m G -•=- 设空心球与小实心球的万有引力为F 2，则有F=F 1+F 2因此，空心球与小实心球间的万有引力为F 2=F-F 1=2222)2(648R d GM d GM --. 说明：本题属于万有引力与力的合成知识的综合应用.力的合成的实质是等效代替.等效代替是一种重要的物理方法,等效思维运用恰当往往能化难为易,另辟蹊径.课堂训练如图所示,阴影区域是质量为M 、半径为R 的球体挖去一个小圆球后的剩余部分.所挖去的小圆球的球心O′和大球体球心间的距离是2R .求球体剩余部分对球体外离球心O 距离为2R 、质量为m 的质点P 的引力.(P 在两球心OO′连线的延长线上)解析：本题直接求解是有一定难度的：求出阴影部分的质心位置，然后认为它的质量集中于质心，再用万有引力公式求解.可是万有引力定律只适用于两个质点间的作用，只有对均匀球体，才可将其看作是质量全部集中在球心的一个质点.至于本题中不规则的阴影区，那是不能当作一个质点来处理的.故可用补偿法，将挖去的球补上.将挖去的球补上，则完整的大球对球外质点P 的引力：F 1=224)2(R GMm R GMm =半径为2R 的小球的质量M′=M R M R R 8134)2(34)2(34333=•=•ππρπ 补上小球对质点P 的引力：F 2=2225025'4)25('R GMm R m M G R m M G== 因而挖去小球的阴影部分对P 质点的引力F=F 1-F 2=22504R GMm R GMm -. 答案：22504R GMm R GMm - 课堂小结通过本节课的学习,我们掌握了万有引力定律得出的思路和过程,通过月—地检验及其推广,得出万有引力定律的表达式及适用条件.学习了万有引力定律后我们可利用万有引力定律求任意两个物体之间的引力,求重力加速度.学习了引力常量的测定方法及引力常量G 的数值:G=6.67×10-11 N·m 2/kg 2.布置作业教材“问题与练习”第2、3题.板书设计3 万有引力定律一、“月—地”检验猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一个本源.验证:月—地检验.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.二、万有引力定律1.内容2.表达式3.使用条件4.理解三、引力常量的测量1.原理介绍2.实验测量3.过程体验活动与探究课题:在研究宇宙发展演变的理论中,有一种说法叫做“宇宙膨胀说”，认为引力常量G 在缓慢地减小.根据这种理论，试推导分析现在太阳系中地球的公转轨道半径、周期、速率与很久很久以前相比变化的情况.推导过程：若地球在半径为R 的圆形轨道上以速率v 运动的过程中，引力常量G 减小了一个微小量，由于m 、M 、R 均未改变，万有引力2R Mm G 必然随之减小，并小于轨道上该点所需的向心力m Rv 2（速度不能突变），由于惯性，地球将做离心运动，即向外远离太阳，半径R 增大.地球在远离太阳的过程中，克服太阳引力做功，引起速率减小，运行周期T=vR π2增大.由此可以判断，在很久很久以前，太阳系中地球公转的轨道半径比现在小，周期比现在小，速率比现在大，也就是说，随着引力常量G 的缓慢减小，宇宙在不断地膨胀.习题详解1.解答：设两人的质量均为50 kg ，两人的质心相距1 m ，两人间万有引力大小：F=22rm G =6.67×10-11×22150N=1.67×10-7 N 人对地面的压力大小等于物体的重力F N =mg=50×9.8N=490 N取人和地面间的动摩擦因数为0.1，则人受地面的最大静摩擦力大小：F′=μF N =0.1×490N=49 N.所以，F<<F′，故两人间的引力无法克服人受地面的摩擦力，所以不可能吸到一起去. 由于F<<F′、F<<mg ，所以分析受力时，物体间的万有引力是可以忽略的.2.解答：由万有引力定律 F=221r m m G =6.67×10-11×N 2843940)103360024365105(100.2100.2⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=1.19×1028N. 答案：1.19×1028 N3.解答：夸克是物质组成的极小的单元，利用万有引力公式计算可知两个夸克间的引力是很小的.由F=2rMm G 得 两夸克间的引力F=6.67×10-11×N 216230)100.1()101.7(--⨯⨯=3.4×10-37N. 设计点评本教学设计沿着牛顿的足迹，带领同学们在现有知识状态下，重新“发现”了万有引力定律.在“发现”万有引力的过程中充分体现了学生学习的主体性，教师仅仅是引导而已.通过学生自己发现万有引力定律及引力常量的测量，增强学生的自信心，只要学好现在的知识，大胆猜想，敢于质疑，敢于发现，就可能有所成功,从而使学生养成良好的科学价值观.。
人教版高中物理必修二万有引力定律应用优质教案
《万有引力定律应用》教案【教学目标】1．知识与技能（1）会计算天体的质量.（2）会计算人造卫星的环绕速度.（3）知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.2．过程与方法（1）通过自主思考和讨论与交流，认识计算天体质量的思路和方法（2）预测未知天体是万有引力定律最辉煌的成就之一.引导学生让学生经历科学探究的过程，体会科学探究需要极大的毅力和勇气.（3）通过对海王星发现过程的了解，体会科学理论对未知世界探索的指导作用.（4）由牛顿曾设想的人造卫星原理图，结合万有引力定律和匀速圆周运动的知识推出第一宇宙速度.（5）从卫星要摆脱地球或太阳的引力而需要更大的发射速度出发，引出第二宇宙速度和第三宇宙速度.3．情感、态度与价值观（1）体会和认识发现万有引力定律的重要意义.（2）体会科学定律对人类探索未知世界的作用.【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，对天体质量的计算，对天文学的发展起了方大的推动作用，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三条思路要交待清楚。
1．从天体质量的计算，是发现海王星的成功事例，注意对学生研究问题的方法教育，即提出问题，然后猜想与假设，接着制定计划，应按计划计算出结果，最后将计算结果同实际结合对照....直到使问题得到解决.2．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。
3．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的问题。
【教学重点】1．人造卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的2．会用已知条件求中心天体的质量【教学难点】根据已有条件求天体的质量和人造卫星的应用.【教学过程及师生互动分析】自从卡文迪许测出了万有引力常量，万有引力定律就对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应用.(一）天体质量的计算提出问题引导学生思考：在天文学上，天体的质量无法直接测量，能否利用万有引定律和前面学过的知识找到计算天体质量的方法呢？1．基本思路：在研究天体的运动问题中，我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动看作匀速圆周运动，万有引力提供天体作圆周运动的向心力.2．计算表达式：例如：已知某一行星到太阳的距离为r，公转周期为T，太阳质量为多少？分析：设太阳质量为M，行星质量为m，由万有引力提供行星公转的向心力得：，∴提出问题引导学生思考：如何计算地球的质量？学生讨论后自己解决分析：应选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的轨道半径和周期，利用上式求出地球质量。
高二物理人教版必修2万有引力定律教案
高二物理人教版必修2万有引力定律教案重/难点重点：1. 了解月-地检验及其意义2. 万有引力定律的内容、公式及运用条件难点：1.万有引力的计算2.万有引力与重力、向心力的关系重/难点剖析重点剖析：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，从猜想——数学推导——月-地检验——外推到一切物体之间，表达了迷信肉体，是培育先生迷信思想的重要时机。
要正确了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，对质量散布平均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。
难点剖析：万有引力的计算只适用于质点，关于质量散布平均的球体可以看成位于球心的质点，关于质量散布不平均的球体，可采用〝填补法〞、〝等效法〞等停止计算。
正是由于地球的吸引，地上的人才干一边随地球一同转动〔做匀速圆周运动，需求一个向心力〕，一遍又有兢兢业业的觉得〔脚压在地上，空中发作形变，发生向上的支持力，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，而是垂直于外地的水平面。
打破战略1．梳理牛顿发现万有引力定律的进程，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进程中有地检验，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，契合相反规律，从而外推至任何物体之间都有万有引力月-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，与距离的平方成正比〞的关系，停止实际推导，依据F am =，计算出苹果落地的减速度g 和月球绕地球公转的减速度a ， 由于事先曾经知道地月距离约为地球半径的60倍，所以可以计算出月球的减速度为322.710/m s -⨯，计算进程如下：地球对苹果的引力: 2M m F GR =地果地 苹果下落的减速度: 229.8/M F a G m s m R ==≈地果地第一步：发现效果第二步：提出猜想第三步：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减速度： 第二步：实践测量。
7.2 万有引力定律(教学设计)高一物理(人教版2019必修第二册)
第2节万有引力定律教学设计思考与讨论：各行星都围绕太阳运行，说明太阳与行星之间引力是使行星如此运动的主要原因。
引力的大小和方向能确定吗？1.模型建构2.推导太阳对行星的引力（1）若已知质量为m的某行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为r，线速度为v，求太阳对行星的向心力。
（2）天文观测可得到行星的公转周期T，线速度v与公转周期T的关系是怎样的？写出用公转周期T表示的向心力的表达式。
(3)不同行星的公转周期是不同的，引力跟太阳与行星间的距离关系的表达式中不应出现周期T，如何消去周期T?3.结论（1）太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.（2）行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳之间的距离的二次方成反比.（3）太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比，方向：沿着太阳与行星间的连线。
二、月-地检验思考与讨论：(1)为什么月球不会飞离地球呢？(2)什么力使得苹果不能离开地球?(3)拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力是不是同一种力，遵循相同的规律?1.检验目的与原理：(1)检验目的：地球和月球之间的吸引力是否与地球吸引苹果的力为同一种力．(2)检验原理：假设是同一性质的力。
①根据牛顿第二定律，结合地球和月球之间的吸引力，推导月球绕地球做圆周运动的向心加速度是多少？②根据牛顿第二定律，结合地球和苹果之间的吸引力，推导苹果自由落体加速度是多少？③若r＝60R，则以上两个加速度之比是多少？2.数据计算验证下列是当时可以测量的数据，地表重力加速度：g = 9.8m/s2；地球半径：R = 6400×103m；月亮周期：T = 27.3天≈2.36×106s；月亮轨道半径：r ≈ 60R=3.84×108m，如何证明地球表面的物体受力满足“平方反比”的关系？结论归纳：数据表明，地面物体所受地球的引力，月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，真的遵从相同的规律！三、万有引力定律1.万有引力定律的内容(1)内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m 1和m 2的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。
3.万有引力定律-人教版必修2教案
3.万有引力定律-人教版必修2教案一、教学目标1.了解万有引力定律的概念、公式及其应用范围；2.掌握万有引力定律的计算方法；3.知道万有引力定律与牛顿第二定律、万有引力定律与开普勒定律之间的关系。
二、教学重点1.万有引力定律的概念、公式及其应用范围；2.万有引力定律的计算方法。
三、教学难点1.掌握万有引力定律计算方法；2.运用万有引力定律解决实际问题。
四、教学方法讲授法、示范演示法、实验演示法。
五、教学内容及时间安排1. 万有引力定律的概念和公式（1课时）1.学生通过课堂讨论、问题导入的方式初步认识万有引力定律；2.教师讲解万有引力定律的公式；3.通过课堂练习、小组讨论的方式巩固万有引力定律的理解。
2. 万有引力定律的计算方法（2课时）1.教师通过实验演示的方式介绍万有引力定律的计算方法；2.教师讲解万有引力定律的具体计算方法，讲解一个典型的例子；3.学生通过小组合作的方式，完成相关计算练习，掌握计算方法。
3. 万有引力定律的应用（3课时）1.通过示例和问题导入的方式，让学生熟悉万有引力定律的应用；2.学生通过绘制力的图示和计算，解答示例问题；3.学生运用万有引力定律解决实际问题，达到应用目标。
4. 万有引力定律与牛顿第二定律（1课时）1.教师介绍牛顿第二定律的概念；2.通过问题导入和小组合作的方式，让学生发现万有引力定律与牛顿第二定律之间的联系。
5. 万有引力定律与开普勒定律（2课时）1.教师讲解开普勒定律的概念；2.教师通过示例和绘制图示的方式，讲解万有引力定律与开普勒定律之间的关系。
六、教学评价1.课堂练习、小组合作等方式的平时评价；2.思维导图、笔记卡片等方式的作业评价；3.小组演示、实验报告等方式的考核评价。
七、教学资源1.万有引力定律实验器材及工具；2.《人教版必修2》教材；3.电子白板、多媒体课件。
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第二节万有引力定律●本节教材分析这节课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证明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。
并为高中阶段无法证明椭圆轨道的情况而只能近似以圆轨道来处理的一种“近似”的物理思路.这是一种极好的研究物理的方法.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，且遵循相同的规律.二、能力目标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、德育目标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.●教学用具投影仪、投影片●教学步骤一、导入新课请同学们回忆一下上节课的内容，回答如下问题：1.行星的运动规律是什么？2.开普勒第一定律、第三定律的内容？同学们回答完以后，老师评价、归纳总结.同学们回答得很好，行星绕太阳运转的轨道是椭圆，太阳处在这个椭圆的一个焦点上，那么行星为什么要这样运动？而且还有一定的规律？这类问题从17世纪就有人思考过，请阅读课本，这个问题的答案在不同的时代有不同的结论，可见，我们科学的研究要经过一个相当长的艰巨的过程.二、新课教学1.同学们阅读完以后，知道到了牛顿时代的一些科学家，如胡克、哈雷等，对这一问题的认识更进了一步，把地面上的运动和天体的运动统一起来了.事实上，行星运动的椭圆轨道离心率很接近于1，我们把它理想化为一个圆形轨道，这样就简化了问题，易于我们在现有认知水平上来接受.根据圆周运动的条件可知行星必然受到一个太阳给的力.牛顿认为这是太阳对行星的引力，那么，太阳对行星的引力F 应该为行星运动所受的向心力，即：r T m T T r v r v m F 2224/2ππ=⇒⎪⎭⎪⎬⎫==而 再根据开普勒第三定律K T r =23代入上式 可得到：2232)(4r m T r F π= 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，跟行星到太阳的距离的二次方成反比.即：F ∝2rm 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：F ∝2rm M ⋅ 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.用公式表述：2rMm G F = 公式中的G 是一个常数，叫万有引力常量.进而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，于是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.2.万有引力定律：（1）内容：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，跟它们的距离的二次方成反比.(2)公式：221rm m G F = （3）疑问：在日常生活中，我们各自之间或人与物体间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？这是因为一般物体的质量与星球的质量相比太小了，它们之间的引力太小了，所以我们不易感觉到.下一节课的卡文迪许的精巧的扭秤实验将为我们验证.（4）各物理量的含义及单位r 表示两个具体物体相距很远时，物体可以视为质点.如果是规则形状的均匀物体，r 为它们的几何中心间的距离.单位为“米”.G 为万有引力常量，G =6.67×10-11，单位为N ·m 2/kg 2.这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪许测出来的，我们下节课就要学习.(5) 扩展思路牛顿想验证地面上的物体的重力与月地间、行星与太阳间的引力是同种性质的力，他做了著名的“月——地”检验，请同学们阅读课本第105页有关内容.然后归纳一下他的思路.①如果重力与星体间的引力是同种性质的力，都与距离的二次方成反比关系，那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600.牛顿计算了月球的向心加速度，结果证明是对的.②如果我们已知地球质量为5.89×1024kg.地球半径为6.37×106m.同学们试计算一下月球绕地球的向心加速度是多大？ 同学们通过计算验证，.3600g a =③为了验证地面上的重力与月球绕地球运转的向心力是同一性质的力，还提出一个理想实验：设想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当然就应该等于它在山顶处所受的重力.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速度下落.如果它所受的向心力不是重力，那么它就将在这两种力的共同作用下以更大的速度下落，这是与我们的经验不符的.所以，是同性质的力.（6）万有引力定律发现的重要意义万有引力定律的发现，对物理学、天文学的发展具有深远的影响.它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来.在科学文化发展上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物.三、巩固练习（用投影片出示题目）1.要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是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.距离和质量都减为原来的1/42.火星的半径是地球半径的一半，火星的质量约为地球质量的1/9；那么地球表面50 kg 的物体受到地球的吸引力约是火星表面同质量的物体受到火星吸引力的 倍.3.两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起时，它们之间的万有引力为F .若两个半径为原来2倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为A.4FB.2FC.8FD.16F参考答案：1.D2.2.253.D四、小结（用投影片出示内容）通过这节课的学习，我们了解并知道：1.得出万有引力定律的思路及方法.2.任何两个物体间存在着相互作用的引力的一般规律：即221rm m G F = 其中G 为万有引力常量，r 为两物间的距离.五、作业1.P 107，2，3，42.思考题：(1)某星球的质量约为地球的9倍，半径约为地球的一半，若从地球上高h 处平抛一物体，射程为60米，则在该星球上，从同样高度，以同样的初速度平抛同一物体，射程应为多少？ (2)已知地球的半径为R ，自转角速度为ω，地球的表面的重力加速度为g ,在赤道上空相对地球静止的同步卫星离开地面的高度是多少？ 参考答案：(1)10米 (2)R gR -322ω六、板书设计第二节 万有引力定律⎪⎩⎪⎨⎧牛顿第三定律应用开普勒第三定律的综合向心力公式万有引力定律的推导⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⋅⨯==-2211221/kg m N 106.67G :G ., ;,.:::为万有引力常量为它们几何中心的距离如是规则物体就可把物体看作质点距离很远指两物体间的距离万有引力任何两物体间都存在着说明公式内容万有引力定律r r r m m G F 七、素质能力训练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.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 .3.下列说法正确的是( )A.万有引力定律是卡文迪许发现的B. 221rm 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4.地球对月球有相当大的万有引力，而且月球对地球也有万有引力，为什么它们不靠在一起，其原因是( )A.不仅地球对月球有万有引力，而且月球对地球也有万有引力，这两个力大小相等方向相反，互相平衡B.地球对月球的引力还不够大C.不仅地球对月球有万有引力，而且太阳系里其他星球对月球也有万有引力，这些力的合力为零D.万有引力不断改变月球的运动方向，使得月球绕地球运行5.如图所示，两球的半径分别为r 1和r 2，且远小于r ,而球质量均匀分布，大小分别为m 1和m 2，则两球间的万有引力大小为( )A.221r m m GB.2121r m m GC.22121)(r r m m G +D.22121)(r r r m m G ++⋅ 6.行星绕太阳做圆周运动的向心力都是由 提供的.7.太阳质量约为月球质量的2.7×107倍，太阳离地球的距离约为月球离地球距离的3.9×102倍，试比较太阳和月球对地球的引力.参考答案：1.B2.0.16 N;103.1 N 3.C4.D5.D6.太阳对行星的万有引力7.太阳对地球的引力为月球对地球引力的177.5倍。