廣東省揭陽市高中物理第六章萬有引力與航天6.3萬有引力定律教案新人教版必修2

1、.6.3 萬有引力定律教學(xué)目的1理解萬有引力發(fā)現(xiàn)的思路和過程，知道地球上的重物下落與天體運動的統(tǒng)一性；2知道萬有引力是一種存在于所有物體之間的吸引力，知道萬有引力定律的適用范圍；3會用萬有引力定律解決簡單的引力計算問題，知道萬有引力定律公式中r的物理意義，理解引力常量G的測定在科學(xué)歷史上的重大意義；4理解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義，體會在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜測與求證的重要性。重點難點教學(xué)重點：萬有引力推導(dǎo)的過程；萬有引力公式的體會及應(yīng)用；引力常量的有關(guān)知識。 教學(xué)難點：萬有引力推導(dǎo)的過程；萬有引力公式的體會及應(yīng)用教具準(zhǔn)備電子秤；自制軌道；小球；紙箱；數(shù)碼相機；三角架；多媒體課時安排1教學(xué)過程與教學(xué)

2、內(nèi)容教學(xué)方法、教學(xué)手段與學(xué)法、學(xué)情【新課引入】通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們理解到：行星繞太陽做勻速圓周運動的向心力是由太陽與行星間的引力提供的，引力大小為，與兩星體質(zhì)量的乘積成正比，與兩星體間隔 的平方成反比。牛頓接著又考慮：月球繞地球做勻速圓周運動的向心力是不是類似地由地球與月球間的引力提供？地球和月球間的引力與太陽和行星的引力會不會是同一性質(zhì)的力，遵循同一規(guī)律呢？正當(dāng)牛頓在考慮這個問題時，蘋果偶爾落地引起了他的遐想。蘋果之所以會落回地面是因為地球?qū)μO果的吸引力，還有即使把蘋果放到最高的建筑物或最高的山頂上，蘋果的重力也不會明顯地減弱，說明地球?qū)μO果的吸引力必定延伸到遠(yuǎn)得多的地方。那假如把蘋果放到月

3、球所在的位置，它們應(yīng)該還會受到地球給它的重力。按這樣的說法，月球肯定會受到地球給它的重力的，那我先前考慮的地球?qū)υ虑虻囊蛻?yīng)該就是月球受到的重力，月球繞地球做圓周運動的向心力就是由月球受到的的重力提供的。于是牛頓作了一個大膽的猜測：地球?qū)μO果的力、地球?qū)υ虑虻牧疤枌π行堑牧赡苁峭环N性質(zhì)的力，它們可能遵循一樣的規(guī)律?！拘抡n教學(xué)】猜測與驗證由于當(dāng)時已經(jīng)可以準(zhǔn)確測定地球外表的重力加速度g=9.8m/s2，也能比較準(zhǔn)確地測定月球與地球的間隔 為60倍地球半徑，r=3.8*108m；月球公轉(zhuǎn)的周期為27.3天。所以牛頓就想到了月地檢驗。假如你是牛頓，你如何利用這些量對你的猜測進展驗證呢？分析假

4、如它們是同一種性質(zhì)的力，滿足同一規(guī)律那么對于蘋果必有對于地球?qū)υ虑虻囊聪蛐牧?，那么向心加速度為而根?jù)實驗觀測數(shù)據(jù)T=27.3天，r=3.8*108m，用公式【實驗結(jié)論】：實驗說明，地面物體所受地球的引力，月球所受地球的引力，以及太陽與行星間的引力，真的遵循的規(guī)律三、萬有引力在月地檢驗后，牛頓作了更大膽的設(shè)想：是否任意兩個物體之間都存在這樣的引力？很可能是一般物體的質(zhì)量比天體質(zhì)量小得多，它們之間的引力我們不易覺察罷了。于是牛頓將結(jié)論大膽推廣到宇宙中的一切物體：自然界中任何兩個物體之間都互相吸引，引力大小與m1m2乘積成正比，與r2成反比，即。盡管這個推廣是什么自然的，但仍要承受事實的直接或間

5、接的檢驗。本章后面的討論說明，由此得出的結(jié)論與事實相符，于是它成為科學(xué)史上最偉大的定律之一萬有引力定律。它于1687年發(fā)表在牛頓的傳世之作?自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理?中。萬有引力定律清楚地向人們提醒，復(fù)雜運動的后面隱藏著簡潔的科學(xué)規(guī)律，它明確地向人們宣告，天上和地上的物體都遵循著完全一樣的科學(xué)法那么。萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對物理學(xué)、天文學(xué)的開展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學(xué)文化開展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探究自然的奧秘建立了極大信心，人們有才能理解天地間的各種事物。注意：1此公式適用于可視為質(zhì)點的兩物體間的引力的計算。

6、1假如兩物體間的間隔 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身大小，那么兩物體看作質(zhì)點; 2對于均勻球體，可視為質(zhì)量集中于球心。2對于不能視為質(zhì)點的物體，可以將物體無限分割成無數(shù)個點。3太陽對地球的吸引力與地球?qū)μ柕奈δ膫€大？例1、由公式可知，當(dāng)兩物體間隔 趨向于0時,兩物體之間的引力趨于無窮大。這種觀點對嗎？【解析】：當(dāng)兩物體間間隔 趨于0時，公式已不適用。例2、離地面某一高度h處的重力加速度是地球外表重力加速度的二分之一，那么高度h是地球半徑的 倍。【解析】：地球外表上物體所受重力約等于地球?qū)ξ矬w的引力，那么有，式中G為引力常量，M為地球質(zhì)量，m為物體質(zhì)量， R為軌道半徑。離地面高度為h處，由題意知，兩式相

7、消解得 例3、設(shè)地球的質(zhì)量為，地球半徑為，月球繞地球運轉(zhuǎn)的軌道半徑為，試證在地球引力的作用下：1地面上物體的重力加速度；2月球繞地球運轉(zhuǎn)的加速度?！窘馕觥浚?利用在地球外表重力等于萬有引力，即，2利用萬有引力提供向心力，即， 答案：，例4、證明太陽系中各行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的平方，與公轉(zhuǎn)軌道半徑的三次方的比值是與太陽質(zhì)量有關(guān)的恒量。證明：設(shè)太陽質(zhì)量為M，某行星質(zhì)量為m，行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T，半徑為R。軌道近似看作圓，萬有引力提供行星公轉(zhuǎn)的向心力而， 例5、地球半徑為,地面附近的重力加速度為,試求在地面高度為處的重力加速度。【解析】：在地球外表附近，重力近似等于萬有引力，即，當(dāng)距地面處時，萬有引

8、力提供向心力，四、引力常量牛頓得出了萬有引力定律，但他卻無法用這個公式來計算天體間的引力，因為他不知道引力常量G的值。直到一百多年后英國物理學(xué)家卡文迪許通過實驗比較準(zhǔn)確地測出了G值。根據(jù)公式可推出公式單位為?！締挝弧浚嚎ㄎ牡显S扭秤實驗1儀器：卡文迪許扭秤2原理：如圖 mmmMRSr固定兩個小球的T形架，可以使，之 間微小的萬有引力產(chǎn)生較大的力矩，使石英絲產(chǎn)生一定角度的偏轉(zhuǎn),這是一次放大。m讓光線射到平面鏡M上，在M偏轉(zhuǎn)角后，反射光線偏轉(zhuǎn)2角。反射光點在刻度尺上挪動的弧長，增大，可增大，又一次“放大效應(yīng)。測出，根據(jù)石英絲改變力矩跟改變角度的關(guān)系算出這時的改變力矩，進而求得萬有引力F。觀看動畫：扭

9、秤；卡文迪許實驗；桌面微小形變【牢記】：通常取G=6.67*10-11N*m2/kg2卡文迪許測出G值的意義：1. 證明了萬有引力的存在。2. 使得萬有引力定律有了實用價值。例6、要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，以下方法不可采用的是D A.使兩物體的質(zhì)量各減小一半，間隔 不變B.使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4，間隔 不變C.使兩物體間的間隔 增為原來的2倍，質(zhì)量不變D.使兩物體間的間隔 和質(zhì)量都減為原來的1/4例7、半徑為R,質(zhì)量為M的均勻球體,在其內(nèi)部挖去一個半徑為R/2的小球,在間隔 大球圓心為L處有一個質(zhì)量為為m的小球,求此兩個球體之間的萬有引力.【解析】：化不規(guī)那么為

10、規(guī)那么先補后割或先割后補,等效處理在沒有挖去前，大球?qū)的萬有引力為，該力等效于挖去的直徑為R的小球?qū)的力和剩余不規(guī)那么部分對m的力這兩個力的合力。那么設(shè)不規(guī)那么部分對m的引力為，有【問題】：為什么我們感覺不到旁邊同學(xué)的引力呢？【解析】：下面我們粗略地來計算一下兩個質(zhì)量為50kg，相距0.5m的人之間的引力F=GMm/R2=6.67×10-7N【答案】:那么太陽與地球之間的萬有引力又是多大？【解析】：太陽的質(zhì)量為M=2.0×1030kg，地球質(zhì)量為m=5.9×1024kg，日地之間的間隔 為R=1.5×1011m F=GMm/R2=3.5×1

11、023N五、萬有引力與重力：一、理論：在赤道，向心力最大，重力最??；在兩極，無向心力，重力最大；緯度越高，重力越大，g越大。老師范讀的是閱讀教學(xué)中不可缺少的部分，我常采用范讀，讓幼兒學(xué)習(xí)、模擬。如領(lǐng)讀，我讀一句，讓幼兒讀一句，邊讀邊記；第二通讀，我大聲讀，我大聲讀，幼兒小聲讀，邊學(xué)邊仿；第三賞讀，我借用錄好配朗讀磁帶，一邊放錄音，一邊幼兒反復(fù)傾聽，在反復(fù)傾聽中體驗、品味。二、計算中：因為物體自轉(zhuǎn)向心加速度很小，與重力加速度相比可以忽略，即使是在赤道，向心加速度也只有0.034m/s2，而重力加速度為9.8m/s2。，離地越高，g越小?！纠斡洝浚簩嶋H計算中忽略地球自轉(zhuǎn)影響，近似認(rèn)為物體受到的重力

12、就是地球?qū)ξ矬w的萬有引力。課堂練習(xí)語文課本中的文章都是精選的比較優(yōu)秀的文章,還有不少名家名篇。假如有選擇循序漸進地讓學(xué)生背誦一些優(yōu)秀篇目、精彩段落,對進步學(xué)生的程度會大有裨益。如今,不少語文老師在分析課文時,把文章解體的支離破碎,總在文章的技巧方面下功夫。結(jié)果老師費力,學(xué)生頭疼。分析完之后,學(xué)生收效甚微,沒過幾天便忘的一干二凈。造成這種事倍功半的為難場面的關(guān)鍵就是對文章讀的不熟。常言道“書讀百遍,其義自見,假如有目的、有方案地引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)閱讀課文,或細(xì)讀、默讀、跳讀,或聽讀、范讀、輪讀、分角色朗讀,學(xué)生便可以在讀中自然領(lǐng)悟文章的思想內(nèi)容和寫作技巧,可以在讀中自然加強語感,增強語言的感受力。久而

13、久之,這種思想內(nèi)容、寫作技巧和語感就會自然浸透到學(xué)生的語言意識之中,就會在寫作中自覺不自覺地加以運用、創(chuàng)造和開展。家庭是幼兒語言活動的重要環(huán)境，為了與家長配合做好幼兒閱讀訓(xùn)練工作，孩子一入園就召開家長會，給家長提出早期抓好幼兒閱讀的要求。我把幼兒在園里的閱讀活動及閱讀情況及時傳遞給家長，要求孩子回家向家長朗讀兒歌，表演故事。我和家長共同配合，一道訓(xùn)練，幼兒的閱讀才能進步很快。唐宋或更早之前，針對“經(jīng)學(xué)“律學(xué)“算學(xué)和“書學(xué)各科目，其相應(yīng)傳授者稱為“博士，這與當(dāng)今“博士含義已經(jīng)相去甚遠(yuǎn)。而對那些特別講授“武事或講解“經(jīng)籍者，又稱“講師?！敖淌诤汀爸叹瓰閷W(xué)官稱謂。前者始于宋，乃“宗學(xué)“律學(xué)“醫(yī)學(xué)

14、“武學(xué)等科目的講授者；而后者那么于西晉武帝時代即已設(shè)立了，主要協(xié)助國子、博士培養(yǎng)生徒?！爸淘诠糯粌H要作入流的學(xué)問，其教書育人的職責(zé)也十清楚晰。唐代國子學(xué)、太學(xué)等所設(shè)之“助教一席，也是當(dāng)朝打眼的學(xué)官。至明清兩代，只設(shè)國子監(jiān)國子學(xué)一科的“助教，其身價不謂顯赫，也稱得上朝廷要員。至此，無論是“博士“講師，還是“教授“助教，其今日老師應(yīng)具有的根本概念都具有了。學(xué)生考慮板書6.3 萬有引力定律1、萬有引力：宇宙間任何有質(zhì)量的物體之間的互相作用2、萬有引力定律：宇宙間的一切物體都是互相吸引的兩個物體間的引力大小，跟他們之間質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的間隔 的平方成反比，式中所涉其它各量必須取國際單位制教