《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