《万有引力定律及引力常量的测定》教案

《万有引力定律及引力常量的测定》教案临高中学物理组王贞2013年5月20日学分账号：695567 三维目标
一、知识与技能
1、初步了解开普勒第三定律的内容
2、掌握万有引力定律内容公式及运用的条件
二、过程与方法
通过课件模拟天体运动，说明开普勒三大定律
三、情感态度与价值观
1、认识发现万有引力的重要意义
2、体会科学定律对人类探索未知世界的作用
教学重点：
1、认识开普勒三大定律
2、掌握万有引力定律
教学难点
1、理解万有引力定律及应用条件
教学方法：情境设置法、问题教学法、讨论教学法、自主阅读和合作探究法、比较法
教具:多媒体课件
教学过程
一、新课导入
1、多媒体呈现几张星空图
提问:同学们，看了这几张图有什么感想？
2、“嫦娥飞天”和“屈原天问”图
我国古代关于“飞天”就有很多神话故事，我国古代伟大诗人“屈原”层作过一首诗《天问》，对茫茫的宇宙提出一系列问题。

这些都反映了古人对星空的渴望
2、美国“阿波罗”11号宇宙飞船将人类的足迹首次留在地球上。

3、杨利伟：我国首次载人航天飞行圆满完成。

4、我国探月工程首次发回月球表面的照片。

如今，人类已经有了“特殊”的翅膀来实现飞天的梦想，登上了月球，那么人类如何来实现这些梦想的呢？运用了怎样的知识呢?从这章开始，我们共同来探讨。

二、新课推进
（一）行星运动的规律——开普勒三大定律
导入：我们要探索这个宇宙的秘密，我们的知道宇宙中的天体是怎样运动的，它们遵循什么样的规律？
德国天文学家开普勒用了16年时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录。

于1609年和1619年发表了开普勒三大定律。

1、开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳
处于椭圆的一个焦点上。

适当补充点椭圆知识
因为行星绕太阳运动的轨道上椭圆的。

所以行星有时候会绕道距离太阳最近和最远的点，分别叫近日点和远日点。

2、 开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相
等时间内扫过相等面积。

课件呈现：如图，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积EK AB CD S S S ==
思考：行星绕太阳运行时各店速率相同吗？
结论：当行星离太阳较近时，运行速度较快。

离太阳较近时，运行速度较慢。

3、 开普勒第三定律：所有行星绕太阳运行轨道的半长轴R 的立方
跟其公转周期T 的平方的比值成正比。

K T
R =23
问题：开普勒第三定律中K 值的大小与什么有关呢？
与中心天体有关，与环绕天体无关。

讨论与交流
观察信息窗中行星绕太阳运动的有关数据，结合开普勒三大定律，互相交流你们的看法和体会。

提问：你观察到了什么吗？ ⑴行星到太阳的平均距离越远，行星运行的周期越长。

但是K T
R =23 几乎不变
⑵椭圆的偏心率非常小，椭圆接近圆
呈课件：
虽然行星的运行轨道是椭圆的，并且绕太阳运行的速率不断变
化。

但是由于八大行星偏心率比较小，太阳的位置非常接近圆心，所以可以把它们的运行轨道近似认为圆形轨道。

中学阶段，为了出来问题的方便，我们通常认为行星绕太阳做匀速圆周运动。

学完了开普勒三大定律，我们来想想这几个问题？
1、 行星为什么会如此运行呢？它们为什么既不会脱离太阳，也
不会坠向太阳呢？
2、 是什么力使得地球上的物体总要落回地面？
3、 地球上使树上苹果下落的力，与太阳、地球之间的吸引力是
不是同一种力呢？
即使我们站在最高的山上和最高的建筑上，也会感到重力的作用，
那么这个力势必会延伸到远得多的地方。

它会不会作用到地球
上？
拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力，以及太
阳与众行星之间的作用力是不是同一种力。

牛顿总结前人的研究成果，运用开普勒三大定律和他在力学、数
学方面的研究成果，证明了天体之间的作用力和地球表面使物体
下落力是同一种力，并且提出万有引力定律。

（二）、万有引力定律
1、内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的方向沿
着两个物体的连线，引力的大小F 跟物体质量的乘积和m 1m 2成
正比，跟两个物体之间的距离r 的平方反比。

2、公式 ： 221r
m m G F
3、各物理量的含义:
F－牛顿（N）；
m－千克（kg）
r –米（m）
万有引力常量：G=6.67×10-11N·m2·kg
r的含义：两个物体间的距离
•如果物体的大小比它们的距离小得多，两个物体可以看成质点，这个距离当然就是这两个点的距离
•如果是两个均匀的球体，r就是两球心的距离
4、课堂练习
1）两艘轮船，质量都是1.0×104t,相距10km,它们之间的万有引力多大？
2）太阳的质量为 2.0×1030kg,太阳和地球的平均距离为 1.5×1011m,太阳和地球之间的万有引力是多大？比较2、3题的计算结果，你有什么发现？
5、万有引力定律－－理解
⑴普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到
微观粒子），它是自然界的物体间的基本相互作用之一．
⑵相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作
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，只有在质量巨大的天
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，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计．
(4)万有引力的特殊性：两物体间的万有引力只与他们本身的质量有关，与它们间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其他物体无关.
（5）在地球表面的物体所受到的重力是万有引力的分力，另一个分力提供向心力。

但由于向心力较小，所以在一般计算中可认为万有引力等于重力。

（三）课堂小结
1、开普勒三大定律
2、万有引力定律
（四）板书
开普勒三大定律：
1、 开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳
处于椭圆的一个焦点上。

2、 开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相
等时间内扫过相等面积。

3、 开普勒第三定律：所有行星绕太阳运行轨道的半长轴R 的立方
跟其公转周期T 的平方的比值成正比。

K T
R 23
万有引力定律
1、内容：自然界中任何两个物体都是互相吸引的，引力的方向沿着两个物体的连线，引力的大小F 跟物体质量的乘积和m 1m 2成正比，跟两个物体之间的距离r 的平方反比。

2、公式 ：
3、各物理量的含义:
F －牛顿（N ）；
m －千克（kg ）
r – 米（m ）
万有引力常量：G=6.67×10-11N ·m 2·kg
2
21r m m G F。