小學(xué)教學(xué)教案

《萬有引力定律》教學(xué)設(shè)計。

《萬有引力定律》教學(xué)設(shè)計

【教材分析】

萬有引力定律是本章的核心，從內(nèi)容性質(zhì)與地位上看，本節(jié)內(nèi)容是對上一節(jié)“太陽與行星間的引力”的進一步外推，即：從天體運動推廣到地面上任何物體的運動；又是下一節(jié)掌握萬有引力理論在天文學(xué)上應(yīng)用的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。教材在尊重歷史事實的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學(xué)生以自己現(xiàn)有的知識基礎(chǔ)，經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律的過程。本節(jié)重點內(nèi)容是理解萬有引力定律的推導(dǎo)思路和過程，掌握萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式，知道萬有引力定律得出的意義，知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律。本節(jié)難點是物體間距離的理解。另外本節(jié)內(nèi)容還注重是對學(xué)生“科學(xué)方法”教育和“情感態(tài)度與價值觀”的教育：使學(xué)生認識科學(xué)研究過程中根據(jù)事實和分析推理進行猜想、假設(shè)和檢驗的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力、概括能力和歸納總結(jié)能力；本節(jié)結(jié)合“月—地檢驗”，經(jīng)歷思維程序“提出問題→猜想與假設(shè)→理論推導(dǎo)→實際測量→驗證結(jié)論”培養(yǎng)學(xué)生探究思維能力；使學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家們堅持不懈、勇往直前和一絲不茍的工作精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和善于探索的思維品質(zhì)。

【學(xué)情分析】

上節(jié)內(nèi)容中，學(xué)生用所學(xué)的“圓周運動”、“開普勒行星運動定律”和“牛頓運動定律”知識，經(jīng)歷了一系列科學(xué)探究過程，得出了太陽與行星間的引力特點，學(xué)生對天體運動的研究產(chǎn)生了極大的興趣和求知欲。另一方面我國在航天事業(yè)上成就突出，捷報頻傳，極大的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)宇宙、航天、衛(wèi)星知識的興趣。本節(jié)課教師再引導(dǎo)學(xué)生從太陽與行星間引力的規(guī)律出發(fā)，根據(jù)類比事實將“平方反比關(guān)系”的作用力進行猜想，假設(shè)和推廣，從太陽對行星的引力到地球?qū)υ虑虻囊?，再到任意物體間的吸引力都滿足“平方反比的關(guān)系”。學(xué)生會帶著好奇和探究意識以及必要的檢驗論證，一路探究下去，最終得出萬有引力定律。使學(xué)生在理解掌握萬有引力定律的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了探究思維能力和良好的思維品質(zhì)，為學(xué)生終身發(fā)展打下基礎(chǔ)。

【教學(xué)目標】

一、知識與技能

1.理解萬有引力定律的推導(dǎo)思路和過程。

2.理解掌握萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式，知道萬有引力定律得出的意義。

3.知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規(guī)律。

二、過程與方法

1.認識科學(xué)研究過程中根據(jù)事實和分析推理進行猜想、假設(shè)和檢驗的重要性，訓(xùn)練學(xué)生的推理能力、概括能力和歸納總結(jié)能力。

2.結(jié)合“月—地檢驗”，經(jīng)歷思維程序“提出問題→猜想與假設(shè)→理論推導(dǎo)→實際測量→驗證結(jié)論”訓(xùn)練學(xué)生探究思維能力。

三、情感態(tài)度與價值觀

1.學(xué)習(xí)科學(xué)家們謙遜的美德，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中互相協(xié)作、互相借鑒，培養(yǎng)團隊精神。

2.認識天文觀測、分析推理、歸納總結(jié)等科學(xué)意識和方法的重要性，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實并透過現(xiàn)象看本質(zhì)的認識觀。

3.學(xué)習(xí)科學(xué)家們堅持不懈、勇往直前和一絲不茍的工作精神，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和善于探索的思維品質(zhì)。

【教學(xué)重點】

1.月-地檢驗的推導(dǎo)過程。

2.萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式。

【教學(xué)難點】

1.對萬有引力定律的理解。

2.使學(xué)生能把地面上的物體所受重力與月地之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來。

【教學(xué)方法】

啟發(fā)式教學(xué)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)教學(xué)、合作探究教學(xué)等。

【教學(xué)過程】

一、新課引入

教師活動

學(xué)生活動

自遠古以來，當人們仰望星空時，天空中壯麗璀璨的景象便吸引了他們的注意。智慧的頭腦開始探索星體運動的奧秘。通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了太陽與行星間的引力規(guī)律，提問：表達式是怎樣的？

這一節(jié)我們將繼續(xù)追尋牛頓的足跡“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律。

學(xué)生回答

二、教授新課

（一）萬有引力的猜想

教師活動

學(xué)生活動

展示課件提問是什么原因使行星繞太陽公轉(zhuǎn)而沒有離開太陽？

思考：（1）是什么原因使月球繞地球公轉(zhuǎn)而沒有離開地球？

思考：（2）地面上的物體，被拋出去后總要落回地面，是什么原因使物體不離開地球呢？

猜想：地球和月球之間的吸引力會不會與地球吸引蘋果的力是同一種力？

牛頓推想：如果蘋果樹長得很高，蘋果會不會落地呢？即使在最高的建筑物上和最高的山頂上，也都會感受到重力的作用，那么，這個力必定延伸到很遠的地方，會不會作用到月球上？但月球為何不像蘋果那樣落地呢？

如果從高山上把蘋果水平拋出，在重力作用下將沿拋物線落到了地面，如果拋出的速度再大些呢？當拋出速度足夠大時，蘋果就會繞地球一圈、兩圈、乃至永遠繞地球作圓周運動而不落回到地面上?？梢姡?/p>

地球和月球之間的吸引力與地球吸引蘋果的力可能是同一種力。

繼續(xù)猜想：拉住月球使它繞地球運動的力，與拉著蘋果使它下落的力，以及眾行星與太陽之間的作用力也許真的是同一種力，遵循相同的規(guī)律?

牛頓的猜想：這些力是同一種性質(zhì)的力，并且都遵從與距離的平方成反比的規(guī)律．

學(xué)生回答：太陽對行星的引力使行星繞太陽公轉(zhuǎn)不能飛離太陽

學(xué)生猜想：（1）地球?qū)υ虑虻囊κ乖虑蚶@地球公轉(zhuǎn)而不飛離地球

學(xué)生猜想：（2）地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力使蘋果不離開地球

學(xué)生猜想是同一種力，都遵從相同規(guī)律

設(shè)計說明：通過蘋果自由下落的物理情景，喚醒學(xué)生腦中當年由蘋果落地而引起遐想進而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的故事情景，從而啟發(fā)學(xué)生設(shè)問，使牛頓的想法能夠激發(fā)學(xué)生的興趣與想像力。

（二）萬有引力的檢驗----月-地檢驗

教師活動

學(xué)生活動

課件展示月-地檢驗的目的是為了驗證地球?qū)Φ孛嫔咸O果的引力與地球?qū)υ虑虻囊?yīng)該同樣遵從“平方反比”律，即。

猜想就要驗證，不能實驗，只能理論驗證。引導(dǎo)學(xué)生探討檢驗的思路是先假定猜想成立，理論推導(dǎo)，再看與實際測量的結(jié)果是否一致

課件展示當時已知的一些量：

地表重力加速度：g=9.8m/s2

地球半徑：R=6400×103m

月球周期：T=27.3天

月球軌道半徑：r≈60R

通過這些已知條件如何來證明：蘋果、月球受力也滿足“”的關(guān)系呢？

提問：（1）月球做什么運動？地球?qū)υ虑虻奈τ惺裁醋饔?？請用牛頓第二定律表示此力

（2）蘋果在地面附近受到的地球的吸引力表現(xiàn)為什么力？

（3）要驗證這兩個力是同種力會用到哪個物理量？

學(xué)生討論，最后教師通過課件展示與學(xué)生共同整理思路。學(xué)會當不能直接驗證物理量關(guān)系式可借助其他物理量進行間接驗證。

如若這兩個力是同種力，由已知條件，a向和g應(yīng)有什么關(guān)系？

課件展示：

1、先假定猜想成立，理論推導(dǎo)：

2、實際測量：

可見：用數(shù)據(jù)說明上述設(shè)想的正確性，牛頓的猜想經(jīng)受了事實的檢驗，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力。至此，平方反比規(guī)律已經(jīng)擴展到太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間。

既然天上的月球和地上的蘋果受到同一種性質(zhì)的力，遵循相同的規(guī)律，那么我們可以展開想象的翅膀，更大膽設(shè)想：是否宇宙中的一切物體間都有這樣的力？

若地面上的兩個物體間存在引力，為何兩個物體沒有在引力作用下緊靠在一起？

于是我們把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間。

討論檢驗思路，培養(yǎng)探究思維能力。

思考如何證明蘋果、月亮受力也滿足“平方反比”的關(guān)系

學(xué)生回答：（1）月球做勻速圓周運動，地球?qū)υ虑虻奈μ峁┝讼蛐牧?。F地月=F向=ma向（在副板上書寫）

（2）蘋果在地面附近受到的地球的吸引力表現(xiàn)為重力。F地蘋=G蘋=mg（在副板上書寫）

（3）會用到加速度a（由以上兩個表達式猜想）

學(xué)生分組討論研究a向和g之間的關(guān)系，通過學(xué)生互評、老師點評理清思路，得出結(jié)論。

親身體驗推導(dǎo)過程，猜想得到證實，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情進一步提升。

學(xué)生思考：很有可能

學(xué)生思考：因為我們身邊的物體質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺察罷了

設(shè)計說明：通過創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)學(xué)生定量計算，用無可辯駁的事實證明猜想的正確性，增強學(xué)生的理性認識。[OK語錄網(wǎng) WWW.968Ok.cOM]

（三）萬有引力定律的得出

教師活動

學(xué)生活動

牛頓認為自然界中任何兩個有質(zhì)量的物體間都存在引力.并于1687年在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》

一書中發(fā)表了著名的萬有引力定律。

1.內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小F與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們的距離r的二次方成反比.

指導(dǎo)學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)要學(xué)會對重點字詞的勾畫，提取有用信息，加強理解。

萬有引力定律的數(shù)學(xué)表達式如何？每個符號的單位和物理意義。

教師在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上展示課件

2.公式：

①F---兩個物體間的引力，單位：N．

②m1,m2---兩物體的質(zhì)量，單位：kg

③r---兩物體間的距離，單位：m

④G---比例系數(shù)，叫引力常量，適用于任何物體，G的國際單位

萬有引力定律清楚地向人們提示，復(fù)雜運動的背后隱藏著簡潔的科學(xué)規(guī)律；它明確地向人們宣告，天上和地下都遵循著完全相同的科學(xué)法則。

雖然任何兩物體間都存在引力，但萬有引力定律卻有其適用條件

3.公式的適用條件：

①（理想情況）兩個質(zhì)點間引力大小的計算。

②（實際情況）若兩個物體間的距離遠大于物體本身大小時，兩個物體可看成質(zhì)點。如：太陽與行星間、地球與月球間。

③質(zhì)量分布均勻的兩個球體，可視為質(zhì)量集中于球心。

進一步深入思考：

例.由公式可知，當兩物體之間的距離時,兩個物體可視為質(zhì)點，公式適用，則兩物體之間的引力。當兩物體間的距離時,則兩物體之間的引力,這種觀點對么？為什么？

萬有引力定律是17世紀自然科學(xué)最偉大的成果之一，第一次揭示了自然界中的一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認識自然的歷史上樹立了一座里程碑；使人們建立了有能力理解天地間的各種事物的信心，解放了人們的思想，在科學(xué)文化的發(fā)展史上起了積極的推動作用。

牛頓雖然發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，但卻無法算出兩個天體間的萬有引力大小，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)家卡文迪許才完成了G值的測量。

學(xué)生閱讀定律，尋找有用信息

學(xué)生討論回答教師提問

學(xué)生思考理解

學(xué)生討論得出答案：當兩物體間距離時，物體不能看成質(zhì)點，公式已不再適用。

學(xué)生感知萬有引力定律的意義

設(shè)計說明：啟發(fā)學(xué)生更大膽的猜想，并在教師設(shè)問中，自主閱讀定律，做到有的放矢，自主學(xué)習(xí)，最后引導(dǎo)學(xué)生討論總結(jié)回答問題，再增強學(xué)生的科學(xué)表達能力。

（四）萬有引力定律的檢驗---引力常量G的測量實驗

教師活動

學(xué)生活動

很顯然由萬有引力定律看出引力常量G的測量思路：

由于一般物體間的引力非常小，用實驗測定極其困難。1798年，英國物理學(xué)家卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置,第一次在實驗室里對兩個鉛球間的引力大小F做了精確測量和計算，比較準確地測出了引力常量G的數(shù)值。

卡文迪許之所以會想到扭秤裝置，是因為在18世紀80年代，庫侖為定量研究電荷間的相互作用力而發(fā)明了扭秤裝置，實現(xiàn)了對微小量的巧妙測量?？ㄎ牡显S則巧妙地利用和改進了扭秤裝置，測出了引力常量G。難怪有人形象地稱他們是“天才發(fā)明和天才借鑒”，我們在學(xué)習(xí)中互相協(xié)作、互相借鑒也是具有重要意義的。

引力常量通常取

G的含義—表示兩質(zhì)量m1=m2=1kg的勻質(zhì)小球，相距r=1m時萬有引力的大小。

引導(dǎo)學(xué)生思考引力常量的測定有何實際意義？

學(xué)生體會在學(xué)習(xí)中互相協(xié)作、互相借鑒的意義。

引力恒量G的測定：1、用實驗證明了萬有引力的存在和萬有引力定律的正確性；

2、使萬有引力定律公式有了真正的實用價值

設(shè)計說明：通過圖片展示和教師講解，結(jié)合物理學(xué)史，讓學(xué)生體會引力常量的測定重要實際意義，體會在學(xué)習(xí)中互相協(xié)作、互相借鑒的意義，寓德育教育于教學(xué)中。

（五）課堂小結(jié)

教師活動

學(xué)生活動

今天，我們從太陽與行星間引力的作用出發(fā)，根據(jù)類比事實將“平方反比關(guān)系”的作用力進行猜想和假設(shè)、檢驗和推廣，從而得出萬有引力定律。

請同學(xué)們互相討論總結(jié)這節(jié)課有什么收獲？

課件展示課堂總結(jié)。

學(xué)生踴躍發(fā)言，暢談收獲。

設(shè)計說明：學(xué)生自主討論學(xué)習(xí)收獲。

（六）布置作業(yè)

預(yù)習(xí)第四節(jié)，思考萬有引力定律有哪些應(yīng)用？

延伸閱讀

《萬有引力定律》教學(xué)反思

一名優(yōu)秀的教師在每次教學(xué)前有自己的事先計劃，高中教師要準備好教案，這是高中教師需要精心準備的。教案可以保證學(xué)生們在上課時能夠更好的聽課，有效的提高課堂的教學(xué)效率。您知道高中教案應(yīng)該要怎么下筆嗎？下面的內(nèi)容是小編為大家整理的《萬有引力定律》教學(xué)反思，僅供參考，大家一起來看看吧。

《萬有引力定律》教學(xué)反思

物理規(guī)律是物理基礎(chǔ)知識中最重要的內(nèi)容，是物理學(xué)知識體系的中心。物理規(guī)律是客觀存在的，人們只能通過生產(chǎn)實踐和觀察實驗去發(fā)現(xiàn)規(guī)律，而不能憑主觀意志去創(chuàng)造規(guī)律。物理規(guī)律是觀察、實驗、思維、想象和數(shù)學(xué)推理相結(jié)合的產(chǎn)物，因此物理規(guī)律的教學(xué)是開發(fā)學(xué)生智力、培養(yǎng)學(xué)生能力的重要途徑，在探索發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的過程中，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機、發(fā)展科學(xué)探索的興趣、培養(yǎng)科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。萬有引力定律這節(jié)課正是物理規(guī)律教學(xué)的典型課。經(jīng)歷了本節(jié)課的教學(xué)，我有如下的反思。

一、成功的地方：

本節(jié)課我通過先播放生活實際中的物理情景月球繞地球運轉(zhuǎn)和蘋果自由下落，喚醒學(xué)生腦中當年由蘋果落地而引起遐想進而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的故事情景，激發(fā)學(xué)生的興趣與想像力。為新課的引入做了最好的鋪墊。

月地檢驗這部分是本節(jié)課的難點。我通過創(chuàng)設(shè)問題情景，引導(dǎo)學(xué)生討論探究檢驗思路，進行定量計算，掌握月地檢驗，用無可辯駁的事實證明猜想的正確性，增強學(xué)生的理性認識，學(xué)習(xí)物理規(guī)律提出猜想—理論推導(dǎo)—實驗檢驗的科學(xué)研究方法，同時經(jīng)歷萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣。

萬有引力定律是本節(jié)課的重點。得到萬有引力定律后，我引導(dǎo)學(xué)生體會物理學(xué)許多重大理論的發(fā)現(xiàn)，不是簡單的實驗總結(jié)，它需要直覺、想像力、大膽的猜想和假設(shè)；了解萬有引力定律的內(nèi)容、表達式，思考定律的使用條件；通過介紹卡文迪許的扭秤實驗，使學(xué)生體會精巧的實驗方法，知道科學(xué)研究的長期性，提高學(xué)生的科學(xué)價值觀；通過題目練習(xí)，學(xué)生進行估算和比較，從中鍛煉學(xué)生的估算能力，體會萬有引力常量數(shù)量級的重要性，加深對萬有引力定律的理解。

最后，我通過多媒體展示本節(jié)課的知識網(wǎng)絡(luò)，幫助學(xué)生構(gòu)建好自己的知識框架，完成本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)。

以上各點是本節(jié)課值得發(fā)揚的一些方面，當然本節(jié)課也有不少不足的地方。

二、不足的地方：

本節(jié)課應(yīng)該介紹這部分物理學(xué)史，讓學(xué)生知道多少科學(xué)家在探索，例如：開普勒、伽利略、笛卡兒、哈雷等，他們是怎樣想的，他們做了些什么？為什么牛頓會取得成功！牛頓是怎樣在前人基礎(chǔ)上，一步步推導(dǎo)出萬有引力定律的。讓學(xué)生知道牛頓在科學(xué)史上的崇高地位是舉世公認的。恩格斯曾指出：牛頓由于發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué)，由于進行了光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于建立了二項式定理和無限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué)，由于認識了力的本性而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)。這些介紹給學(xué)生一種震憾，帶著崇敬這份感情色彩再來學(xué)習(xí)萬有引力定律將會留下更深刻的印象，有更深的感觸，會對學(xué)生產(chǎn)生激勵作用。在以后的教學(xué)設(shè)計中應(yīng)該把本部分內(nèi)容融入課堂教學(xué)中。

三、再教設(shè)想：

再教時應(yīng)爭取獲得足夠的教學(xué)時間，由學(xué)生來自主學(xué)習(xí)和經(jīng)歷物理發(fā)現(xiàn)的過程，即由學(xué)生自行查資料或是通過網(wǎng)絡(luò)獲得相應(yīng)知識。保證足夠的時間來由學(xué)生匯報和相互探討，從而使學(xué)生能更好的體會知識的創(chuàng)生，更好的體會物理研究的方法。并在相互的討論中互相促進，互相學(xué)習(xí)。

總體來說，本節(jié)課注重提高全體學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，能從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面培養(yǎng)學(xué)生，為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對現(xiàn)代社會和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)。教學(xué)思路層次分明，脈絡(luò)十分清晰，實際運作的效果十分突出，課堂結(jié)構(gòu)安排嚴謹、環(huán)環(huán)相扣，過渡自然，時間分配合理，密度適中，效率高，整體設(shè)計緊密，較合理，可以借鑒的地方還是有的。

第六章　萬有引力定律（二、萬有引力定律）

教學(xué)目標
1．在開普勒第三定律的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)得到萬有引力定律，使學(xué)生對此規(guī)律有初步理解。

2．介紹萬有引力恒量的測定方法，增加學(xué)生對萬有引力定律的感性認識。

3．通過牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程和卡文迪許扭秤的設(shè)計方法，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)與科學(xué)實驗的方法論教育。

重點難點
1．萬有引力定律的推導(dǎo)過程，既是本節(jié)課的重點，又是學(xué)生理解的難點，所以要根據(jù)學(xué)生反映，調(diào)節(jié)講解速度及方法。

2．由于一般物體間的萬有引力極小，學(xué)生對此缺乏感性認識，又無法進行演示實驗，故應(yīng)加強舉例。

教具

卡文迪許扭秤模型。

教學(xué)過程

一引入新課

1．引課：前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)圓周運動的知識，我們知道做圓周運動的物體都需要一個向心力，而向心力是一種效果力，是由物體所受實際力的合力或分力來提供的。另外我們還知道，月球是繞地球做圓周運動的，那么我們想過沒有，月球做圓周運動的向心力是由誰來提供的呢？(學(xué)生一般會回答：地球?qū)υ虑蛴幸Α?

我們再來看一個實驗：我把一個粉筆頭由靜止釋放，粉筆頭會下落到地面。

實驗：粉筆頭自由下落。

同學(xué)們想過沒有，粉筆頭為什么是向下運動，而不是向其他方向運動呢？同學(xué)可能會說，重力的方向是豎直向下的，那么重力又是怎么產(chǎn)生的呢？地球?qū)Ψ酃P頭的引力與地球?qū)υ虑虻囊κ遣皇且环N力呢？(學(xué)生一般會回答：是。)這個問題也是300多年前牛頓苦思冥想的問題，牛頓的結(jié)論也是：是。

既然地球?qū)Ψ酃P頭的引力與地球?qū)υ虑蛴幸κ且环N力，那么這種力是由什么因素決定的，是只有地球?qū)ξ矬w有這種力呢，還是所有物體間都存在這種力呢？這就是我們今天要研究的萬有引力定律。

板書：萬有引力定律

二教學(xué)過程

1．萬有引力定律的推導(dǎo)

首先讓我們回到牛頓的年代，從他的角度進行一下思考吧。當時“日心說”已在科學(xué)界基本否認了“地心說”，如果認為只有地球?qū)ξ矬w存在引力，即地球是一個特殊物體，則勢必會退回“地球是宇宙中心”的說法，而認為物體間普遍存在著引力，可這種引力在生活中又難以觀察到，原因是什么呢？(學(xué)生可能會答出：一般物體間，這種引力很小。如不能答出，教師可誘導(dǎo)。)所以要研究這種引力，只能從這種引力表現(xiàn)比較明顯的物體──天體的問題入手。當時有一個天文學(xué)家開普勒通過觀測數(shù)據(jù)得到了一個規(guī)律：所有行星軌道半徑的3次方與運動周期的2次方之比是一個定值，即開普勒第

其中m為行星質(zhì)量，R為行星軌道半徑，即太陽與行星的距離。也就是說，太陽對行星的引力正比于行星的質(zhì)量而反比于太陽與行星的距離的平方。

而此時牛頓已經(jīng)得到他的第三定律，即作用力等于反作用力，用在這里，就是行星對太陽也有引力。同時，太陽也不是一個特殊物體，它

用語言表述，就是：太陽與行星之間的引力，與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。這就是牛頓的萬有引力定律。如果改其中G為一個常數(shù)，叫做萬有引力恒量。(視學(xué)生情況，可強調(diào)與物體重力只是用同一字母表示，并非同一個含義。)應(yīng)該說明的是，牛頓得出這個規(guī)律，是在與胡克等人的探討中得到的。

2．萬有引力定律的理解
下面我們對萬有引力定律做進一步的說明：

(1)萬有引力存在于任何兩個物體之間。雖然我們推導(dǎo)萬有引力定律是從太陽對行星的引力導(dǎo)出的，但剛才我們已經(jīng)分析過，太陽與行星都不是特殊的物體，所以萬有引力存在于任何兩個物體之間。也正因為此，這個引力稱做萬有引力。只不過一般物體的質(zhì)量與星球相比過于小了，它們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。所以萬有引力定律的表述是：

板書：任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。用公式表示為：

其中m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，r為它們間的距離。

(2)萬有引力定律中的距離r，其含義是兩個質(zhì)點間的距離。兩個物體相距很遠，則物體一般可以視為質(zhì)點。但如果是規(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。例如物體是兩個球體，r就是兩個球心間的距離。

(3)萬有引力是因為物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力。從萬有引力定律可以看出，物體間的萬有引力由相互作用的兩個物體的質(zhì)量決定，所以質(zhì)量是萬有引力的產(chǎn)生原因。從這一產(chǎn)生原因可以看出：萬有引力不同于我們初中所學(xué)習(xí)過的電荷間的引力及磁極間的引力，也不同于我們以后要學(xué)習(xí)的分子間的引力。

《萬有引力定律》教案分析

《萬有引力定律》教案分析

一、教學(xué)目標
【知識與技能】
了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)思路和過程;知道什么是萬有引力定律;知道萬有引力常量以及它的測量方法。
【過程與方法】
通過逐步建立萬有引力定律的過程，提高演繹思維能力與歸納概括能力，學(xué)習(xí)物理規(guī)律“提出猜想--理論推導(dǎo)--實驗檢驗”的科學(xué)研究方法。
【情感態(tài)度與價值觀】
感受物理學(xué)的科學(xué)魅力，形成嚴謹?shù)乃季S方式。
二、教學(xué)重難點
【重點】
月--地檢驗，萬有引力定律，引力常量。
【難點】
月--地檢驗的思路。
三、教學(xué)過程
環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課
教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧太陽與行星的引力公式。
教師追問：行星與太陽間的引力能使行星不能飛離太陽，那是什么力使地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢?
環(huán)節(jié)二：新課講授
(一)萬有引力的猜想
教師講述牛頓對蘋果思考的故事：蘋果成熟后會受重力掉落在地面，如果蘋果樹長在最高的山頂上，蘋果也會受重力落到地面上，并且這個力沒有明顯的變化，如果蘋果樹延伸到月球上，這個力會不會作用到月球上?
引出猜想：拉住月球使它繞地球運動的力，與拉著蘋果下落的力是否是同種力?

萬有引力定律應(yīng)用和功

總課題期中復(fù)習(xí)總課時第19課時
課題萬有引力定律應(yīng)用和功功率課型復(fù)習(xí)課
教學(xué)
目標1、掌握萬有引力的應(yīng)用
2、掌握功、功率的計算
學(xué)法
指導(dǎo)知識要點回顧、講練結(jié)合、
教學(xué)過程
師生互動補充內(nèi)容或
錯題訂正
一、開普勒三定律:
(1)．開普勒第一定律:
(2)．開普勒第二定律:
(3)．開普勒第三定律:
〖練習(xí)〗有關(guān)開普勒關(guān)于行星運動的描述，下列說法中不正確的是()
A.所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上
B.所有的行星繞太陽運動的軌道都是圓，太陽處在圓心上
C.所有的行星軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等
D.不同的行星繞太陽運動的橢圓軌道是不同的
二、萬有引力定律的理解：
(1)．內(nèi)容：
(2)．表達式：
(2)．適用條件：
【例題1】甲、乙兩個質(zhì)點間的萬有引力大小為F，若甲質(zhì)點的質(zhì)量不變，乙質(zhì)點的質(zhì)量離減為原來的1/2，同時它們間的距增大為原來的2倍，則甲、乙兩個質(zhì)點間的萬有引力大小將變?yōu)椋ǎ?br> A.FＢ.F/2Ｃ.F/4Ｄ.F/8
〖練習(xí)〗某物體在地面上受到地球?qū)λ娜f有引力為F．若此物體受到的引力減小到F/9，則此物體距離地面的高度應(yīng)為（R為地球半徑）
A．RB．2RC．3RD．4R
三、用萬有引力判斷v、ω、T、a與r的關(guān)系:
（1）由
得：a=
（2）由
得：v=
（3）由
得：ω=
（4）由得：T=
【例題2】我國發(fā)射的“風(fēng)云一號”氣象衛(wèi)星是極地衛(wèi)星，衛(wèi)星飛過兩極上空，其軌道平面與赤道平面垂直，周期為12h；我國發(fā)射的“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，周期是24h．兩顆衛(wèi)星都做圓周運動,則學(xué)科網(wǎng)
A．“風(fēng)云一號”氣象衛(wèi)星距地面較遠
B．“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星加速度較大學(xué)科網(wǎng)
C．“風(fēng)云一號”氣象衛(wèi)星運動速度較大
D．“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星的運動角速度較大
〖練習(xí)〗如圖：a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運動的三顆衛(wèi)星，a和b的質(zhì)量相等且小于c的質(zhì)量，則（）
A．b所需向心力最小
B．b、c的周期相同，且大于a的周期
C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度
D．b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度
〖練習(xí)〗啟動衛(wèi)星的發(fā)動機使其速度加大，待它運動到距離地面的高度比原來大的位置，再定位使它繞地球做勻速圓周運動成為另一軌道的衛(wèi)星，該衛(wèi)星后一軌道與前一軌道相比()
A.速率增大B.周期增大C.向心力增大D.加速度增大
〖練習(xí)〗.兩顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，它們的質(zhì)量之比mA：mB＝1∶2，軌道半徑之比rA：rB＝3∶1，某—時刻它們的連線恰好通過地心，下列說法中不正確的是()
A．它們的線速度之比vA：vB＝1∶
B．它們的向心加速度之比aA∶aB＝1∶9
C．它們的向心力之比FA∶FB＝l∶18
D．它們的周期之比TA∶TB＝3∶l
〖練習(xí)〗已知兩顆人造衛(wèi)星A.B繞地球做勻速圓周運動，周期之比為１：８，則軌道半徑之比和運動速率之比分別為()
A.4:1,1:2B.4:1,2:1C.1:4,1:2D.1:4,2:1
〖練習(xí)〗地球表面的重力加速度為g0，物體在距地面上方3R處(R為地球半徑)的重力加速度為g，那么兩個加速度之比g／g0等于()
A.1:1B.1:4C.1:9D.1:16
〖練習(xí)〗尋找地外生命一直是各國科學(xué)家不斷努力的目標,為了探測某行星上是否存在生命,可以向該行星發(fā)射一顆探測衛(wèi)星,衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運動的半徑為R,衛(wèi)星的質(zhì)量為m,該行星質(zhì)量為M,引力常量為G,問
(1)該衛(wèi)星受到的向心力為多少?(2)衛(wèi)星的線速度大小為多少?

四、測中心天體的質(zhì)量
（1）忽略中心天體的自轉(zhuǎn)：由得：M=
（2）天體運行：由=得：M=（提示：向心力表達式用含T的表示）
【例題3】已知引力常量G和下列某幾組數(shù)據(jù)能算出地球的質(zhì)量，這幾組數(shù)據(jù)是（）
A．地球繞太陽運行的周期及地球離太陽的距離
B．月球繞地球運行的周期及月球離地心的距離
C．人造衛(wèi)星在地面附近繞行的速度及運行周期
D．忽略自轉(zhuǎn)，已知地球的半徑及重力加速度
〖練習(xí)〗某一行星有一質(zhì)量為m的衛(wèi)星，以半徑r，周期T做勻速圓周運動，求：
（1）行星的質(zhì)量；（2）衛(wèi)星的加速度；

五、宇宙速度、人造衛(wèi)星：(R地＝6400Km，g地＝9.8m/s2)
（1）第一宇宙速度：（注意求解第一宇宙速度）
第一宇宙速度是最小發(fā)射速度；是最大環(huán)繞速度
（2）人造衛(wèi)星：
同步衛(wèi)星（又稱通訊衛(wèi)星---相對于地面靜止不動）特點:
①定周期；②定軌道（軌道和赤道共面同心圓）；③定軌道半徑
普通衛(wèi)星:只要軌道圓心（一個焦點）和地心重合即可.
【例題4】發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示，當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是（）
A．衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率
B．衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度
C．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度
D．衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度
〖練習(xí)〗同步衛(wèi)星是指相對于地面不動的人造地球衛(wèi)星（）
A.它可以在地面上任一點的正上方，且離地面高度可任意選擇
B.它可以在地面上任一點的正上方，且離地面高度一定
C.它只能在赤道正上方，但離地面高度可任意選擇
D.它只能在赤道正上方，且離地面高度一定
〖練習(xí)〗據(jù)觀察，某行星外圍有一模糊不清的環(huán)。為了判斷該環(huán)是連續(xù)物還是衛(wèi)星群，又測出了該環(huán)中各層的線速度的大小v與該層至行星中心的距離R。以下判斷中正確的是（）
A.若v與R成正比，則環(huán)是連續(xù)物B.若v與R成反比，則環(huán)是連續(xù)物
C.若v2與R成正比，則環(huán)是衛(wèi)星群D.若v2與R成反比，則環(huán)是衛(wèi)星群
3．已知海王星和地球的質(zhì)量比M：m=16：1，它們的半徑比R：r=4：1，求：
（1）海王星和地球的第一宇宙速度之比。
（2）海王星和地球表面的重力加速度之比。
六、功和功率：
（1）功的計算公式：W＝
（2）求總功的方法：；
（3）功率：定義式
物理意義：___________________________；
其他計算公式：平均功率_____________________；
瞬時功率_____________________。
【例題5】如圖所示，光滑斜面的傾角為θ，斜面高度為h，底邊長為L。用水平恒力F將質(zhì)量為m的物體從斜面底端推到斜面頂端時，推力做功為W1=，重力做功為W2=，斜面對物體的彈力做功為W3=。
〖練習(xí)〗質(zhì)量是2kg的物體，從足夠高處自由落下，經(jīng)過5ｓ重力對物體做功的平均功率是______Ｗ，瞬時功率是______Ｗ。（取g＝10ｍ／s2）
〖練習(xí)〗同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平拋面移動相同一段距離時，恒力的功和平均功率分別為、和、，則二者的關(guān)系是（）
A．、B．、
C．、D．、