人教版高中物理必修2《万有引力定律》导学案

3万有引力定律【整体设计】上节学习，学生已经知道太阳与行星间的引力规律，这个规律有无普遍性？这是这节课探讨的中心问题。

课堂教学中，引导学生思考并论证得出地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力与太阳与行星间的作用力是同一性质的力，从而将太阳与行星间的引力规律适用范围进一步扩大。

紧接着将该规律的适用范围进一步推广到自然界中任何两个物体之间，从而得出万有引力定律。

最后指出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。

教学重点：理解万有引力定律教学难点：推导万有引力定律。

【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.掌握万有引力定律的内容、公式及适用条件。

3.知道引力常量的大小和意义过程和方法1.通过猜想提出问题，然后用观测数据进行验证，从而断定地面物体和月球所受的地球引力与太阳行星间的引力性质相同。

2.通过文献和网络查询，了解卡文迪许测量引力常量实验装置的巧妙之处。

情感、态度与价值观1.通过探究学习，学生领悟到科学发现的艰辛，同时体验到科学发现的乐趣。

2.培养学生追求知识、尊重历史的态度和献身科学的精神。

【课时问题设计】1.月—地检验中，检验的命题是什么？2.月—地检验的思路是怎样的？3.万有引力定律中“两个物体的距离”怎样理解？4.引力常量测定有什么意义？【所需教学资源】1.PPT课件2.导学案3.学生课前收集到的有关资料：⑴苹果落地的传说⑵月球和地球的相关数据⑶卡文迪许扭秤实验相关资料【学习活动设计】活动顺序及时间安学生活动教师活动设计意图排活动1回答问题，认真思考。

1.复习提问激发学生兴新课引入太阳与行星间的引力满足怎样的规律？2.简介苹果落地的故事，提出问题：地球对附近物体的吸引力与地球和太阳间的引力是同种性质的力吗？3.引导学生联想到月球绕地球运转，指出月球与地球之间也一定存在着相互作用力，启发学生思考：拉住月球使它绕地球运转的力与地球对物体的引力是同一性质的力吗？趣；用牛顿大胆而敏锐的想法来激发学生学习兴趣。

问题的提出，预示着上节课的结论在本节课将要在适用范围上推广。

活动2“月－地检验”的目1.明确任务检验地球与月球、地球与地面上的物体之间mm月球r引导学生进行“月－地检验”，形成检验的思路。

的及思路的作用力性质相同。

R M 分析2.根据要求计算a月= g1.创设情境设想月球保持质量不变，但体积缩小成苹果大小，挂在苹果树上，象熟透的苹果从树上自由下落。

2.引导分析设地球质量为M，月球质量为m，月球到地心的距离为r。

假定地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力性质相同，都遵从F GMmr2，则F∝11⇒a∝r2r2设月球在高空加速度为a，月从树上下落加速度为g，则有如下推论a R21月==g r26023.投影数据，验证推论是否成立。

已知：月球与地球之间的距离r=3.8×108m，是地球半径的60T倍。

月球的公转周期为 T=27.3 天， 地 面 附 近 的 重 力 加 速 度 g=9.8m/s 2。

活动 3“月－地 各组展示检验过程，进 行组间交流。

1.投影学生的检验过程，一起 点评。

明确“月－地检验”结论，用事检验”形成 结论由 a = r 2ω ， ω = 2π月 得实证明猜想的正 确性，增强学生的a =月4π 2 T 2r 理性认识。

4× 3.142=(27.3× 24× 3600)2 × 3.8×108=2.69×10-3m/sm/s所以 a 1月 = 2.7 ×10—4 ≈g 6022.得出结论地球对月球的引力与地球使 苹果自由下落的力是同一种力， 都遵循“平方反比”律。

活动 4学习万有 引力定律 的内容1.阅读教材，思考讨论 如下问题：⑴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？1. 引导点评学生发表的见 解。

2．板书万有引力定律：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。

1. 通 过 教 师 设问，让学生有目 的的自主阅读并 思考。

2. 通 过 引 导 学生讨论、回答问 题并进行总结，不 仅提高了学生的⑵你认为万有引力定 律的发现有何深远意 表达式： F= G m m 1 r 22语言表达能力，而 且加深了对万有义？2.学生代表发表见解。

3. 强调 r 的物理意义。

引力定律及公式 的理解。

活动 5 引力常量 的测定 1.阅读课本，思考问题 1.引导学生阅读教材 了解引力常 如下： 2.投影并介绍扭秤实验装置， 量 G 的测定使万 ⑴测定引力常量有何 支出此装置的巧妙之处。

有引力定律具有意义？ 了实际意义。

⑵引力常量最初由哪 位物理学家测出的？ 测得的数值是多大？ ⑶引力常量的测定有何实际意义？ 3.点评学生见解。

2.学生代表发表见解。

r活动 6课堂达标 训练应用万有引力定律进 行简单计算。

投影题目： 增强学生对 两个物体的质量分别是 m 1 万有引力定律的和 m 2，当它们相距为 r 时，它们 理解。

之间的引力是 F= ______。

1.若把 m 1 改为 2m 1，其他条 件不变，则引力为____F 。

2.若把 m 1 改为 2m 1，m 2 改为 3m 2 ， r 不 变 ， 则 引 力 为 ____F 。

3.若把 r 改为 2r ，其他条件不 变，则引力为____ F 。

4.若把 m l 改为 3m 1，m 2 改为m 2/2， 改为 r/2，则引力为____F 。

【教学评价】可评价的学习要素1．活动 2、活动 4 和活动 5，体现小组合作探究过程。

评价方法：教师现场评价，学生互评。

评价指标：小组内积极参与，能主动交流，得出正确合理的结论，表述准确简洁。

2．活动 3 和活动 6，学生能发布活动的成果。

评价方法：教师现场评价评价指标：学生思路清晰度，回答问题是否正确和全面，语言表达是否清晰条理。

【巩固练习】A 组（巩固基础）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.使两物体间的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.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 的距离的平方成反比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4.如图，两球的半径分别为 r 1 和 r 2，而球质量分布均匀，大小分别是 m 1 和 m 2，则两球 间的万有引力大小为（）m 1r 1m 2r r 2(r + r )2D. G (r + r + r)2A. G m m1 2r 2B. Gm 1m 2r 21C. G m m1 2 m m1 212B 组（较高难度）125.两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比 m 1∶m 2=p ，轨道半径之比 r 1∶ r 2=q ，则它们的公转周期之比 T 1∶T 2=________，它们受到太阳的引力之比 F 1∶F 2=________.参考答案：1.A B C 2.9/43.B4.D5. q q p q 2【课后作业】1.将课后第 2、3 题做到作业本上。

2.阅读《高中新课程学生自主学习丛书物理 2》第 41—42 页，完成 1—10 题，学有余力 的同学完成 11—13 题。

3.预习《§6-4 万有引力理论的成就》。

【使用建议】成功之处：教案通过创设情境让学生经历牛顿思维的洗礼，感受思考的神奇魅力，从而了解万有引 力的发现过程，对改变学生学习与思考的方式有一些启发与帮助。

遗憾之处：但是由于学生在理解方面和数学方面的能力较弱，对“月－地检验”的推导 处理不是很流畅。

意图说明：本教学设计沿着牛顿的足迹，引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。