高二物理必修二《萬有引力定律》教案設(shè)計

1、以精心寫就精品文檔 歡迎下載并關(guān)注筆者高二物理必修二萬有引力定律教案【導(dǎo)語】高二時孤身奮斗的階段，是一個與寂寞為伍的階段，是一個耐力、意志、自控力比拚的階段。但它同時是一個厚實莊重的階段。由此可見，高二是高中三年的關(guān)鍵，也是最難把握的一年。為了幫你把握這個重要階段，高二頻道整理了高二物理必修二萬有引力定律教案希望對你有幫助！【篇一】教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：1、了解萬有引力定律得出的思路和過程。2、理解萬有引力定律的含義并會推導(dǎo)萬有引力定律。3、知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵守相同的規(guī)律能力目標(biāo)：1、培養(yǎng)學(xué)生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。2、訓(xùn)練學(xué)生透過現(xiàn)象(

2、行星的運(yùn)動)看本質(zhì)(受萬有引力的作用)的判斷、推理能力德育目標(biāo)：1、通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學(xué)研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方*教育。2、培養(yǎng)學(xué)生的猜想、歸納、聯(lián)想、直覺思維能力。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：月地檢驗的推倒過程教學(xué)難點(diǎn)：任何兩個物體間都存在萬有引力教學(xué)過程(一)引入：太陽對行星的引力是行星做圓周運(yùn)動的向心力，這個力使行星不能飛離太陽;地面上的物體被拋出后總要落到地面上;是什么使得物體離不開地球呢?是否是由于地球?qū)ξ矬w的引力造成的呢?若真是這樣，物體離地面越遠(yuǎn)，其受到地球的引力就應(yīng)該越小，可是地面上的物體距地面很遠(yuǎn)時受到地球的引力似乎沒有明顯

3、減小。如果物體延伸到月球那里，物體也會像月球那樣圍繞地球運(yùn)動。地球?qū)υ虑虻囊?，地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力，太陽對行星的引力，是同一種力。你是這樣認(rèn)為的嗎?(二)新課教學(xué)：一.牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程(引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材找出發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思路)假想理論推導(dǎo)實驗檢驗(1)牛頓對引力的思考牛頓看到了蘋果落地發(fā)現(xiàn)了萬有引力，這只是一種傳說。但是，他對天體和地球的引力確實作過深入的思考。牛頓經(jīng)過長期觀察研究，產(chǎn)生如下的假想：太陽、行星以及離我們很遠(yuǎn)的恒星，不管彼此相距多遠(yuǎn)，都是互相吸引著，其引力隨距離的增大而減小，地球和其他行星繞太陽轉(zhuǎn)，就是靠劂的引力維持。同樣，地球不僅吸引地面上和表面附近的物體，

4、而且也可以吸引很遠(yuǎn)的物體(如月亮)，其引力也是隨距離的增大而減弱。牛頓進(jìn)一步猜想，宇宙間任何物體間都存在吸引力，這些力具有相同的本質(zhì)，遵循同樣的力學(xué)規(guī)律，其大小都與兩者間距離的平方成反比。(2)牛頓對定律的推導(dǎo)首先，要證明太陽的引力與距離平方成反比，牛頓憑著他對于數(shù)學(xué)和物理學(xué)證明的驚人創(chuàng)造才能，大膽地將自己從地面上物體運(yùn)動中總結(jié)出來的運(yùn)動定律，應(yīng)用到天體的運(yùn)動上，結(jié)合開普勒行星運(yùn)動定律，從理論上推導(dǎo)出太陽對行星的引力F與距離r的平方成反比，還證明引力跟太陽質(zhì)量M和行星質(zhì)量m的乘積成正比，牛頓再研究了衛(wèi)星的運(yùn)動，結(jié)論是：它們間的引力也是與行星p從動力學(xué)角度得出的這一結(jié)果，與前面用運(yùn)動學(xué)公式算出的

5、數(shù)據(jù)完全一致，牛頓證實了關(guān)于地球和物體間、各天體之間的引力都屬于同一種性質(zhì)力，都遵循同樣的力學(xué)規(guī)律的假想是正確的。牛頓把這種引力規(guī)律做了合理的推廣，在1687年發(fā)表了萬有引力定律?？梢杂孟卤韥肀磉_(dá)牛頓推證萬有引力定律的思路。(引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題看書，教師引導(dǎo)總結(jié))(1)什么是萬有引力?并舉出實例。(2)萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律?其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何?(3)萬有引力定律的適用條件是什么?二.萬有引力定律1、內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都是互相吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比;引力的方向沿著二者的連線。2.公式：3.各物理量的含義及單位：F為兩個

6、物體間的引力，單位：N.m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單位：kgr為它們間的距離，單位：mG為萬有引力常量：G=6.6710-11Nm2/kg2，單位：Nm2/kg2.4.萬有引力定律的理解萬有引力F是因為相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力，與初中學(xué)習(xí)的電荷間的引力、磁極間的引力不同。強(qiáng)調(diào)說明：A.萬有引力的普遍性.萬有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體間都存在這種相互吸引的力.B.萬有引力的相互性.兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上.C.萬有引力的宏觀性.在通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的星球間或天

7、體與天體附近的物體間，它的存在才有實際的物理意義.D.萬有引力的獨(dú)立性.兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍有無其他物體無關(guān).r為兩個物體間距離：A、若物體可以視為質(zhì)點(diǎn)，r是兩個質(zhì)點(diǎn)間的距離。B、若是規(guī)則形狀的均勻物體相距較近，則應(yīng)把r理解為它們的幾何中心的距離。C、若物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點(diǎn)的集合，然后按萬有引力定律求出各質(zhì)點(diǎn)間的引力，再按矢量法求它們的合力。G為萬有引力常量，在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力隨堂練習(xí)：1、探究：叫兩名學(xué)生上講臺做兩個游戲：一個是兩人靠攏后離開三次以上，二個是叫兩人設(shè)法跳

8、起來停在空中看是否能做到。然后設(shè)問：既然自然界中任何兩個物體間都有萬有引力，那么在日常生活中，我們各自之間或人與物體之間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢?具體計算：地面上兩個50kg的質(zhì)點(diǎn)，相距1m遠(yuǎn)時它們間的萬有引力多大?已知地球的質(zhì)量約為6.01024kg，地球半徑為6.4106m，則這個物體和地球之間的萬有引力又是多大?(F1=1.667510-7N，F(xiàn)2=493N)(學(xué)生計算后回答)本題點(diǎn)評：由此可見通常物體間的萬有引力極小，一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力(如人與地球)就不能忽略了。2、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4,可采用的方法是()A.使兩物體的質(zhì)量各減少一半,

9、距離保持不變B.使兩物體間距離增至原來的2倍,質(zhì)量不變C.使其中一個物體質(zhì)量減為原來的1/4,距離不變D.使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1/4答案：ABC3.設(shè)地球表面重力加速度為，物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g，則為()A.1B1/9C.1/4D.1/16提示：兩處的加速度各由何力而產(chǎn)生?滿足何規(guī)律?答案：D三.引力恒量的測定牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒有給出引力恒量的數(shù)值。由于一般物體間的引力非常小，用實驗測定極其困難。直到一百多年之后，才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。(1)用扭秤測定引力恒量的方法卡文迪許解決問題的思路是：將不易觀察

10、的微小變化量，轉(zhuǎn)化為容易觀察的顯著變化量，再根據(jù)顯著變化量與微小量的關(guān)系，算出微小變化量。問：卡文迪許扭秤實驗中如何實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化?測引力(極小)轉(zhuǎn)化為測引力矩，再轉(zhuǎn)化為測石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點(diǎn)在刻度尺上移動的距離(較大)。根據(jù)預(yù)先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而求得引力，確定引力恒量的值。卡文迪許在測定引力恒量的同時，也證明了萬有引力定律的正確性。(四)、小結(jié)本節(jié)課重點(diǎn)學(xué)習(xí)了萬有引力定律的內(nèi)容、表達(dá)式、理解以及簡單的應(yīng)用重點(diǎn)理解定律的普遍性、普適性，對萬有引力的性質(zhì)有深層的認(rèn)識對萬有引力定律的理解應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)萬有引力的普遍性。它存在于宇宙中任何有

11、質(zhì)量的物體之間，不管它們之間是否還有其他作用力。(2)萬有引力恒量的普適性。它是一個僅和m、r、F單位選擇有關(guān)，而與物體性質(zhì)無關(guān)的恒量。(3)兩物體間的引力，是一對作用力和反作用力。(4)萬有力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)量分布均勻球體間的相互作用。課后習(xí)題課本71頁：2、3板書萬有引力定律1、萬有引力定律的推導(dǎo)：2、萬有引力定律內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。公式：G是引力常量，r為它們間的距離各物理量的含義及單位：萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義：3.引力恒量的測定4.萬有引力定律的理解萬有引力F是因為相互作用的物體有質(zhì)量而

12、產(chǎn)生的引力，與初中學(xué)習(xí)的電荷間的引力、磁極間的引力不同。強(qiáng)調(diào)說明：A.萬有引力的普遍性.萬有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體間都存在這種相互吸引的力.B.萬有引力的相互性.兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上.C.萬有引力的宏觀性.在通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間，它的存在才有實際的物理意義.D.萬有引力的獨(dú)立性.兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍有無其他物體無關(guān).r為兩個物體間距離：A、若物體可以視為質(zhì)點(diǎn)，r是兩個質(zhì)點(diǎn)間的距離。B

13、、若是規(guī)則形狀的均勻物體相距較近，則應(yīng)把r理解為它們的幾何中心的距離。C、若物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點(diǎn)的集合，然后按萬有引力定律求出各質(zhì)點(diǎn)間的引力，再按矢量法求它們的合力。G為萬有引力常量，在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力【篇二】教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能(1)了解地球表面物體的萬有引力兩個分力的大小關(guān)系，計算地球質(zhì)量;(2)行星繞恒星運(yùn)動、衛(wèi)星的運(yùn)動的共同點(diǎn)：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運(yùn)動的向心力，會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量;(3)了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。2.過程與方法：(1)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到事物的主要因素和次要因素的一

14、般過程和方法;(2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)事件的之間相似性采取類比方法分析新問題的能力與方法;(3)培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。3.情感態(tài)度與價值觀：(1)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì);(2)體會物理學(xué)規(guī)律的簡潔性和普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的優(yōu)美。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)地球質(zhì)量的計算、太陽等中心天體質(zhì)量的計算。教學(xué)難點(diǎn)根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。教學(xué)工具多媒體、板書教學(xué)過程一、計算天體的質(zhì)量1.基本知識(1)地球質(zhì)量的計算依據(jù)：地球表面的物體，若不考慮地球自轉(zhuǎn)，物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，即結(jié)論：只要知道g、R的值，就可計算出地球的質(zhì)量.(2)太陽質(zhì)量的計算依據(jù)：質(zhì)量為m的行

15、星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動時，行星與太陽間的萬有引力充當(dāng)向心力，即結(jié)論：只要知道衛(wèi)星繞行星運(yùn)動的周期T和半徑r，就可以計算出行星的質(zhì)量.2.思考判斷(1)地球表面的物體，重力就是物體所受的萬有引力.()(2)繞行星勻速轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星，萬有引力提供向心力.()(3)利用地球繞太陽轉(zhuǎn)動，可求地球的質(zhì)量.()3.探究交流若已知月球繞地球轉(zhuǎn)動的周期T和半徑r，由此可以求出地球的質(zhì)量嗎?能否求出月球的質(zhì)量呢?【提示】能求出地球的質(zhì)量.利用為中心天體的質(zhì)量.做圓周運(yùn)動的月球的質(zhì)量m在等式中已消掉，所以根據(jù)月球的周期T、公轉(zhuǎn)半徑r，無法計算月球的質(zhì)量.二、發(fā)現(xiàn)未知天體1.基本知識(1)海王星的發(fā)現(xiàn)英國劍橋大學(xué)的學(xué)生

16、亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料，利用萬有引力定律計算出天王星外“新”行星的軌道.1846年9月23日，德國的加勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星海王星.(2)其他天體的發(fā)現(xiàn)近100年來，人們在海王星的軌道之外又發(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個較大的天體.2.思考判斷(1)海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)表明了萬有引力理論在太陽系內(nèi)的正確性.()(2)科學(xué)家在觀測雙星系統(tǒng)時，同樣可以用萬有引力定律來分析.()3.探究交流航天員翟志剛走出“神舟七號”飛船進(jìn)行艙外活動時，要分析其運(yùn)動狀態(tài)，牛頓定律還適用嗎?【提示】適用.牛頓將牛頓定律與萬有引力定律綜合，成功分析了天體運(yùn)動問題.牛頓定律對物體

17、在地面上的運(yùn)動以及天體的運(yùn)動都是適用的.三、天體質(zhì)量和密度的計算【問題導(dǎo)思】1.求天體質(zhì)量的思路是什么?2.有了天體的質(zhì)量，求密度還需什么物理量?3.求天體質(zhì)量常有哪些方法?1.求天體質(zhì)量的思路繞中心天體運(yùn)動的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動，做圓周運(yùn)動的天體(或衛(wèi)星)的向心力等于它與中心天體的萬有引力，利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量.2.計算天體的質(zhì)量下面以地球質(zhì)量的計算為例，介紹幾種計算天體質(zhì)量的方法：(1)若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動的周期為T，半徑為r，根據(jù)萬有引力等于向心力，即(2)若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動的半徑r和月球運(yùn)行的線速度v，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運(yùn)

18、動的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得(3)若已知月球運(yùn)行的線速度v和運(yùn)行周期T，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得(4)若已知地球的半徑R和地球表面的重力加速度g，根據(jù)物體的重力近似等于地球?qū)ξ矬w的引力，得解得地球質(zhì)量為3.計pC.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的線速度v和周期TD.已知地球公轉(zhuǎn)的周期T及運(yùn)轉(zhuǎn)半徑r【答案】ABC歸納總結(jié)：求解天體質(zhì)量的技巧天體的質(zhì)量計算是依據(jù)物體繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動，萬有引力充當(dāng)向心力，列出有關(guān)方程求解的，因此解題時首先應(yīng)明確其軌道半徑，再根據(jù)其他已知條件列出相應(yīng)的方程.四、分析天體運(yùn)動問題的思路【問題導(dǎo)思】1.常用來描述天

19、體運(yùn)動的物理量有哪些?2.分析天體運(yùn)動的主要思路是什么?3.描述天體的運(yùn)動問題，有哪些主要的公式?1.解決天體運(yùn)動問題的基本思路一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動可看做勻速圓周運(yùn)動，所需要的向心力都由中心天體對它的萬有引力提供，所以研究天體時可建立基本關(guān)系式：2.四個重要結(jié)論設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動以上結(jié)論可總結(jié)為“越遠(yuǎn)越慢，越遠(yuǎn)越小”.誤區(qū)警示1.由以上分析可知，衛(wèi)星的an、v、T與行星或衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，僅由被環(huán)繞的天體的質(zhì)量M和軌道半徑r決定.2.應(yīng)用萬有引力定律求解時還要注意挖掘題目中的隱含條件，如地球的公轉(zhuǎn)周期是365天，自轉(zhuǎn)一周是24小時，其表面的重力加速度約為9.8m/s2.例：)據(jù)報道，天文學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)了一顆距地球40光年的“超級地球”，名為“55Cancrie”，該行星繞母星(中心天體)運(yùn)行的周期約為地球繞太陽運(yùn)行周期的4