§6-2萬有引力定律.doc

62萬有引力定律課時計劃：2節(jié) 累計課時： 授課時間： 月 日 授課類型：講授課第二課時知識目標1、在開普勒第三定律的基礎上，推導得到萬有引力定律，使學生對此定律有初步理解；2、使學生了解并掌握萬有引力定律；3、使學生能認識到萬有引力定律的普遍性（它存在宇宙中任何有質量的物體之間，不管它們之間是否還有其它作用力）能力目標1、使學生能應用萬有引力定律解決實際問題；2、使學生能應用萬有引力定律和圓周運動知識解決行星繞恒星和衛(wèi)星繞行星運動的天體問題情感目標1、使學生在學習萬有引力定律的過程中感受到萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是經歷了幾代科學家的不斷努力，甚至付出了生命，最后牛頓總結了前人經驗的基礎上才發(fā)現(xiàn)的讓學生在應用萬有引力定律的過程中應多觀察、多思考教學難點：萬有引力定律的應用教學重點：萬有引力定律教學建議萬有引力定律的內容固然重要，讓學生了解發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程更重要建議教師在授課時，應提倡學生自學和查閱資料教師應準備的資料應更廣更全面通過讓學生閱讀“萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程”，讓學生根據牛頓提出的幾個結果自己去猜測萬有引力與那些量有關教師在授課時可以讓學生自學，也可由教師提出問題讓學生討論，也可由教師展示出開普勒三定律和牛頓的一些故事引導學生討論教學過程（一）新課教學(20分鐘)1、引言展示第谷、哥白尼，伽利略、開普勒和牛頓等人照片并講述物理學史：十七世紀中葉以前的漫長時間中，許多天文學家和物理學家(如第谷、哥白尼，伽利略和開普勒等人)，通過了長期的觀察、研究，已為人類揭示了行星的運動規(guī)律但是，長期以來人們對于支配行星按照一定規(guī)律運動的原因是什么卻缺乏了解，更沒有人敢于把天體運動與地面上物體的運動聯(lián)系起來加以研究偉大的物理學家牛頓在哥白尼、伽利略和開普勒等人研究成果的基礎上，進一步將地面上的動力學規(guī)律推廣到天體運動中，研究、確立了萬有引力定律從而使人們認識了支配行星按一定規(guī)律運動的原因，為天體動力學的發(fā)展奠定了基礎那么：(1)牛頓是怎樣研究、確立萬有引力定律的呢？(2)萬有引力定律是如何反映物體間相互作用規(guī)律的？以上兩個問題就是這節(jié)課要研究的重點2、通過舉例分析，引導學生粗略領會牛頓研究、確立萬有引力定律的科學推理的思維方法蘋果在地面上加速下落：(由于受重力的原因)：月亮繞地球作圓周運動：(由于受地球引力的原因)；行星繞太陽作圓周運動：(由于受太陽引力的原因)，(牛頓認為)牛頓將上述各運動聯(lián)系起來研究后提出：這些力是屬于同種性質的力，應遵循同一規(guī)律；并進一步指出這種力應存在于宇宙中任何具有質量的物體之間3、引入課題板書：第二節(jié)、萬有引力定律(1)萬有引力：宇宙間任何有質量的物體之間的相互作用(板書)(2)萬有引力定律：宇宙間的一切物體都是相互吸引的兩個物體間的引力大小，跟他們之間質量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比(板書)式中： 為萬有引力恒量 ； 為兩物體的中心距離引力是相互的(遵循牛頓第三定律)（二）應用（例題及課堂練習）學生中存在這樣的問題：既然宇宙間的一切物體都是相互吸引的，哪為什么物體沒有被吸引到一起？（請學生帶著這個疑問解題）例題1、兩物體質量都是1kg，兩物體相距1m，則兩物體間的萬有引力是多少？解：由萬有引力定律得： 代入數(shù)據得： 通過計算這個力太小，在許多問題的計算中可忽略例題2.已知地球質量大約是 ，地球半徑為 km，地球表面的重力加速度 求：（1）地球表面一質量為10kg物體受到的萬有引力？（2）地球表面一質量為10kg物體受到的重力？（3）比較萬有引力和重力？解：（1）由萬有引力定律得： 代入數(shù)據得： （2） （3）比較結果萬有引力比重力大原因是在地球表面上的物體所受萬有引力可分解為重力和自轉所需的向心力（三）課堂練習：教師請學生作課本中的練習，教師引導學生審題，并提示使用萬有引力定律公式解題時，應注意因單位制不同， 值也不同，強調用國際單位制解題請學生同時到前面，在黑板上分別作1、2、3題其它學生在座位上逐題解答此時教師巡回指導學生練習隨時注意黑板上演算的情況（四）小結：1、萬有引力存在于宇宙中任何物體之間(天體間、地面物體間、微觀粒子間)天體間萬有引力很大，為什么？留學生去想（它是支配天體運動的原因）地面物體間，微觀粒子間：萬有引力很小，為什么？它不足以影響物體的運動，故常常可忽略不計2、應用萬有引力定律公式解題， 值選 ，式中所涉其它各量必須取國際單位制（五）布置作業(yè)(3分鐘)：教師可根據學生的情況布置作業(yè)第二課時典型例題星體質量的求解例1 已知地球表面的重力加速度為 ，地球半徑為 ，萬有引力恒量為 ，用以上各量表示，地球質量為 是多少？解：由 得： 星體密度的求解例2 已知地球表面的重力加速度為 ，地球半徑為 ，萬有引力恒量為 ，如果不考慮地球自轉的影響，用以上各量表示，地球的平均密度是多少？解：由萬有引力定律得： 得： 證明星體密度與周期平方乘積為常量例3 行星的平均密度是 ，靠近行星表面的衛(wèi)星的周期是T，試證明 為一個常數(shù)分析：將行星看作一個球體，衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運動的問心力由萬有引力提供解：設半徑為R，則密度 為質量M與體積之比：即： 對衛(wèi)星，萬有引力等于向心力 所以： 即： 因為G為引力常量，所以 是一個對任何行星都適用的常數(shù)點評：從本題結論可以看出，若能觀察到某行星附近的衛(wèi)星運行周期，我們就可以估算出該行星的密度擴展資料萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程自哥白尼建立日心說到開普勒提出行星運動三定律，行星運動的基本規(guī)律已被發(fā)現(xiàn)，給進一步從動力學方面考察行星的運動提供了條件到17世紀后半期，已有一些學者，其中包括著名物理學家胡克。認為天體之間存在著相互作用的引力，行星的運動是由太陽對它們的引力引起的。胡克等人甚至推測到太陽對行星的引力的大小跟行星與太陽之間的距離的平方成反比、但是他們都不能證明行星所做的橢圓運動是平方反比律的結果。對引力大小的數(shù)量級也一無所知。1684年，這個問題在英國皇家學會爭論頗為激烈，天文學家哈雷和數(shù)學家雷恩都不能解決這個疑難，胡克雖然聲稱他已得解，卻拿不出一個公式同年8月，哈雷帶著這個問題來請教牛頓，才知道牛傾已經解決了這個問題。在哈雷的敦促下，牛頓于1684年12月寫出了了論運動一文，闡明了他在地面物體動力學和天體力學方面獲得的成就。1687年，他又發(fā)表了著名的自然哲學的數(shù)學原理，全面地總結了他的研究成果，他所發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，也在這部著作中得到了系統(tǒng)而深刻的論證這些論證對于在物理理論中已經確立的定律，新的假說、實驗觀測和理論推導之間的相互作用，提供了一個極好的范例研究牛頓留給人們的文獻可以看到，他發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思路大體如下：(1)牛頓首先證明了，一個運動物體，如果受到一個指向固定中心的凈力作用，不論這個力的性質和大小如何，它的運動一定服從開普勒第二定律(即等面積定律)；反過來，行星運動都服從開普勒第二定律，它們就都受到一個向心力時作用(2)牛頓又證明，一個沿橢圓軌道運動的物體，如果受到指向橢圓焦點的向心力，這個力一定跟物體與焦點的距離的平方成反比(3)牛頓認為，行星所受的向心力來源于太陽的引力；衛(wèi)星所受的向心力來源于行星的引力而地球吸引月球的引力，跟地球吸引樹上的蘋果和任何一個拋出的物體時顯示出來的重力，是同一種力這就是說，天體的運動跟地面上物體的運動，有著共同的規(guī)律，地球重力，也是隨著與地心距離的增大按平方反比律而減弱的，牛頓通過計算證明，由于月球與地球的距離是地球半徑的60倍，月球軌道運動的向心加速度應該等于地面上重力加速度的1/3600。這就是著名的月地檢驗，它跟實際測量的結果符合得相當好(4)牛頓根據他自己提出的作用和反作用定律，推論引力作用是相互的地球作用在質量是 的物體上的引力大小恰好等于質量為 的物體作用在地球的引力(5)在一定的地點，石塊所受的重力隨石塊的質量 而增加，即 與 成正比，.另一方面，如果行星的質量 改變，石塊所受的重力也必將隨之而改變也就是說，如果石塊與地球的距離 不變，不只有 與 成正比，而且有 與 成正比習題精選1、地球質量約為火星質量的9倍，地球半徑約為火星半徑的2倍，那么在地球表面重力為6000N的人到火星表面上的體重變?yōu)開。2、地球半徑為 ，在離地面 高處和離地面 高處重力加速度之比為_。3、地球表面重力加速度為 ，地球半徑為 ，萬有引力恒量為 ，則地球平均密度的估算式是_。4、月球表面重力加速度只有地球表面重力加速度的1/6，一根繩子在地球表面能拉著3kg的重物產生最大為 的豎直向上的加速度， ，將重物和繩子均帶到月球表面，用該繩子能使重物產生沿月球表面豎直向上的最大加速度為：A、 B、 C、 D、 5、天文觀察到某行星線速度為 ，離太陽距離 ，則可知太陽質量為_，已知地球繞