万有引力定律学案

高一物理课堂教学学案年月日
课题：7.3万有引力定律
课型：新授课
教学目标：
知识与技能
1、了解万有引力定律得出的思路和过程。

2、知道任何物体间都存在着万有引力，知道万有引力定律公式适用范围。

3、会用万有引力定律解决简单引力计算问题，知道公式中r 的物理意义。

过程与方法
了解万有引力定律发现的意义，体会在科学规律发现的过程中猜想与求证的重要性。

情感、态度与价值观
通过牛顿在前人基础上发现万有引力定律的过程，说明科学研究的长期性、连续性、艰巨性。

教学重点、难点
教学重点
万有引力定律的理解和应用。

教学难点
万有引力定律得出的思路和过程。

教学方法：探究、讲授、讨论、练习
教学过程：
二、新课教学
这种想法是否正确呢？牛顿做了著名的月地检验实验。

（一）、月地检验
学生活动：阅读P39内容，分组讨论并回答问题。

问题1、月地检验的目的是什么？
问题2、月地检验的原理是怎样的？
问题3、怎样验证?
教师指导：
（1）若假设成立：地球对地面上物体的引力F=mg= ,地球对月球轨道上物体的引力F= 据牛顿第二定律有: g= , a= , 则a/g= ，a= (地表重力加速度：g = 9.8m/s2，月亮轨道半径：r = 60R)
（2）实际观测计算：当时已知的一些量
月亮公转周期：T = ，月球绕地球公转轨道半径：r=3.8×108m
则a=
归纳：
（二）、万有引力定律
万有引力定律
1、内容：
2、表达式：
G为，r为两物体的中心距离。

3、公式适用条件：
牛顿得出了万有引力但并未得出引力常量的值（三）、引力常量
1、 物理学家 测出了G 的值
2、G=
3、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
三、典型例题
例1、粗略的计算一下两个质量为50kg ，相距0.5m 的人之间的引力？
四、跟踪练习：
1.关于万有引力，下列说法中正确得是：( ) A. 万有引力只有在天体之间才体现出来
B.一个苹果由于其质量很小，它受到地球的万有引力几乎可以忽略
C. 地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有力
D.地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近
2. 要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法可采用的是（ ） A. 使两个物体质量各减小一半，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. 使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变
D. 距离和两物体质量都减小为原来的1/4
3. 操场两边放着半径为r 1、r 2，质量分别为m 1、m 2的篮球和足球，两者的直线间距为r ，这两球间的万有引力大小为（ ）
A.
B.
C.
D. 无法判断
4、第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是（ ） A 、英国的胡克 B 、英国的牛顿 C 、意大利的伽利略 D 、英国的卡文迪许
5、 地球的半径为R ，地球表面处物体所受的重力为mg ，近似等于物体所受的万有引力。

关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（ ）
A.离地面高度 R 处为4mg
B.离地面高度 R 处为
C.离地面高度 2R 处为
D.离地面高度 处为4mg
五、课堂小结
万有引力定律 （G ＝ 6.67×10
－11
N·m2／kg2）
公式适用条件：① ② 六、作业布置 七、科学漫步
22
1r m m G 22
1r
m
m G 大于221r
m m G 小于1
2R
平方向上的力，由此确立加在石英丝的力矩，从而求得万有引力的大小． 从质量m 的测量所得的偏离，再根据上面所说到的，由石英丝旋转大小而取得的扭秤的标定，我们可以决定F 之值。

由于我们可以测量F ，r 以及m, m'，现在在方程F = (G * m * m')/(r^2) 中除了G 以外，所有量都是已知的，于是可从方程直接求出G ，其值为G=6.7×10^(-11) (N * m^2)/(kg^2)。

(A^B 表示A 的B 次方) 实验由来
牛顿认为公式中的引力常数G 是普适常数，不受物体的形状、大小、地点和温度等因素
影响引力常数的准确测定对验证万有引力定律将提供直接的证据。

英国物理学家卡文迪许（H.Cavendish 1731-1810）根据牛顿提出的直接测量两个物体间的引力的想法,采用扭秤法第一个准确地测定了引力常数。

卡文迪许实验所用的扭秤是英国皇家学会的米歇尔神父制作的。

米歇尔制作扭秤的目的是为了测定地球的密度，并与卡文迪许讨论过这一问题。

但是，米歇尔还未用它来进行测定，便去世了。

米歇尔去世后，这架仪器几经辗转传到了剑桥大学杰可逊讲座教授沃莱斯顿神父手里，他又慷慨地赠送给了卡文迪许，这时卡文迪许已是年近古稀的老人了。

卡文迪许首先根据自己实验的需要对米歇尔制作的扭秤进行的分析，他认为有些部件没有达到他所希望的方便程度，为此，卡文迪许重新制作了绝大部分部件，并对原装置进行了一些改动。

卡文迪许认为大铅球对小铅球的引力是极其微小的，任何一个极小的干扰力就会使实验失败。

他发现最难以防止的干扰力来自冷热变化和空气的流动。

为了排除误差来源，卡文迪许把整个仪器安置在一个关闭房间里，通过望远镜从室外观察扭秤臂杆的移动。

扭秤的主要部分是一个轻而坚固的T 形架，倒挂在一根金属丝的下端。

T 形架水平部分的的两端各装一个质量是m 的小球，T 形架的竖直部分装一面小平面镜M ，它能把射来的光线反射到刻度尺上，这样就能比较精确地测量金属丝地扭转。

实验时，把两个质量都是m'的大球放在如图所示的位置，它们跟小球的距离相等。

由于m 受到m'的吸引，T 形架受到力矩作用而转动，使金属丝发生扭转，产生相反的扭转力矩，阻碍T 形架转动。

当这两个力矩平衡时，T 形架停下来不动。

这时金属丝扭转的角度可以从小镜M 反射的光点在刻度尺上移动的距离求出，再根据金属丝的扭转力矩跟扭转角度的关系，就可以算出这时的扭转力矩，进而求得m 与m'的引力F 。

他利用扭秤进行了一系列十分仔细的测量，测得引力常量G=6.754×10-11m3kg-1s2，与目前的公认值只差百分之一，在此后得89年间竟无人超过他得测量精度。

卡文迪许完成了这一重要常数的测定两年之后就与世长辞了。

这一成果也就成了卡文迪许用毕生精力进行科学研究的终结和最后的献礼。