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萬有引力定律教學設(shè)計思想篇一

（一）知識與技能

1．了解萬有引力定律在天文學上的重要應(yīng)用。

2．會用萬有引力定律計算天體質(zhì)量。

3．理解并運用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法。

（二）過程與方法

1．通過萬有引力定律推導出計算天體質(zhì)量的公式。

2．了解天體中的知識。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

體會萬有引力定律在人類認識自然界奧秘中的巨大作用，讓學生懂得理論來源于實踐。

【】

1．行星繞太陽的運動的向心力是由萬有引力提供的。

2．會用已知條件求中心天體的質(zhì)量。

【】

根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。

教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。

【】

課件、計算機、地球儀、投影儀等多媒體教學設(shè)備。

【】

一、引入新課

教師活動：上節(jié)我們學習了萬有引力定律的有關(guān)知識，現(xiàn)在請同學們回憶一下，萬有引力定律的內(nèi)容及公式是什么？公式中的g又是什么？g的測定是誰完成的？

學生活動：思考并回答上述問題：

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，跟它們的距離的平方成反比。

公式：f=g．

公式中的g是引力常量，它在大小上等于質(zhì)量為1 kg的兩個物體相距1 m時所產(chǎn)生的引力大小，經(jīng)測定其值為6．67×10—11 n·m2/kg2。g的測定是由卡文迪許完成的。

教師活動：（播音部分）牛頓（1643—1727）是英國著名的物理學家、數(shù)學家和天文學家，是十七世紀最偉大的科學巨匠。牛頓一生對科學事業(yè)所做的貢獻，遍及物理學、數(shù)學和天文學等領(lǐng)域。牛頓在物理學上最主要的成就，是創(chuàng)立了經(jīng)典力學的基本體系，對于光學，牛頓致力于光的顏色和光的本性的研究，也作出了重大貢獻。牛頓在數(shù)學方面，總結(jié)和發(fā)展了前人的工作，提出了“流數(shù)法”，建立了二項式定理，創(chuàng)立了微積分。在天文學方面，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，創(chuàng)制了反射望遠鏡，并且用它初步觀察到了行星運動的規(guī)律。

上面用了兩個字“發(fā)現(xiàn)”，不是發(fā)明！正如幼兒園有一個小朋友造句：我爸爸發(fā)現(xiàn)了我的媽媽，然后發(fā)明了我。

萬有引力發(fā)現(xiàn)后，再經(jīng)過了一百多年，才確定引力常量?？ㄎ牡显S扭秤的主要部分是一個輕而堅固的t型架，倒掛在一根金屬絲的下端。t形架水平部分的兩端各裝一個質(zhì)量是m的小球，t形架的豎直部分裝一面小平面鏡m，它能把射來的光線反射到刻度尺上，這樣就能比較精確地測量金屬絲的扭轉(zhuǎn)。他測定了引力常量。這也提供了我們測量微小物體質(zhì)量的方法。古代，曹操的兒子曹沖利用浮力稱出了大象的質(zhì)量。那我們現(xiàn)在有沒有可能利用已知的知識來稱地球呢？

二、進行新課

（一）“科學真實迷人”

教師活動：引導學生閱讀教材“科學真實迷人”部分的內(nèi)容，思考問題［投影出示］：

1．推導出地球質(zhì)量的表達式，說明卡文迪許為什么能把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”？

2．設(shè)地面附近的重力加速度g=9．8m/s2，地球半徑r =6．4×106m，引力常量g=6．67×10-11 nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。

學生活動：閱讀課文，推導出地球質(zhì)量的表達式，在練習本上進行定量計算。

教師活動：由于地球自轉(zhuǎn)非常慢，一天只轉(zhuǎn)了一圈，所以對應(yīng)的自轉(zhuǎn)偏向力很小。在這里，我們忽略不計。投影學生的推導、計算過程，一起點評。

kg重力加速度與高度的變化：若物體靜止在距離地面高為h的高空

（二）計算天體的質(zhì)量

教師活動：（課件展示太陽系里面的星體的美麗圖片），《萬有引力理論的成就》

教學設(shè)計

引導學生閱讀教材“天體質(zhì)量的計算”部分的內(nèi)容，同時考慮下列問題［投影出示］：

1．應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么？

2．求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么？

學生活動：學生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應(yīng)的答案。

1．求解天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)環(huán)繞天體的運動情況，求出其向心加速度，然后根據(jù)萬有引力充當向心力，進而列方程求解．

2．從前面的學習知道，天體之間存在著相互作用的萬有引力，而行星（或衛(wèi)星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運動，而物體做圓周運動時合力充當向心力，故對于天體所做的圓周運動的動力學方程只能是萬有引力充當向心力，這也是求解中心天體質(zhì)量時列方程的根源所在。

教師活動：引導學生深入探究

請同學們結(jié)合課文知識以及前面所學勻速圓周運動的知識，加以討論、綜合，然后思考下列問題［投影出示］。學生代表發(fā)言。

1．天體實際做何運動？而我們通?？烧J為做什么運動？

2．描述勻速圓周運動的物理量有哪些？

3．根據(jù)環(huán)繞天體的運動情況求解其向心加速度有幾種求法？

4．應(yīng)用天體運動的動力學方程──萬有引力充當向心力求出的天體質(zhì)量有幾種表達式？各是什么？各有什么特點？

5．應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量？

學生活動：討論，得出答案。學生代表發(fā)言。

1．天體實際運動是沿橢圓軌道運動的，而我們通常情況下可以把它的運動近似處理為圓形軌道，即認為天體在做勻速圓周運動。

2．在研究勻速圓周運動時，為了描述其運動特征，我們引進了線速度v，角速度ω，周期t三個物理量。

師生互動：

從上面的學習可知，在應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時，只能求解中心天體的質(zhì)量，而不能求解環(huán)繞天體的質(zhì)量。而在求解中心天體質(zhì)量的三種表達式中，最常用的是已知周期求質(zhì)量的方程。因為環(huán)繞天體運動的周期比較容易測量。

教師活動：投影例題：某宇航員駕駛航天飛機到某一星球，他使航天飛機貼近該星球附近飛行一周，測出飛行時間為4．5?103s，則該星球的平均密度是多少？

學生活動：在練習本上分析計算，寫出規(guī)范解答：

分析：航天飛機繞星球飛行，萬有引力提供向心力，所以：

教師活動：投影學生求解過程，點評。

（三）發(fā)現(xiàn)未知天體

教師活動：請同學們閱讀課文“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分的內(nèi)容，考慮以下問題［投影出示］：

教學設(shè)計

1．應(yīng)用萬有引力定律除可估算天體質(zhì)量外，還可以在天文學上有何應(yīng)用？

2．應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些行星？

學生活動：閱讀課文，從課文中找出相應(yīng)的答案：

1．應(yīng)用萬有引力定律還可以用來發(fā)現(xiàn)未知的天體。

2．海王星、冥王星就是應(yīng)用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的。

教師活動：投影海王星照片與它的地貌照片

引導學生深入探究：

人們是怎樣應(yīng)用萬有引力定律來發(fā)現(xiàn)未知天體的？發(fā)表你的看法。

學生活動：討論并發(fā)表見解。

人們在長期的觀察中發(fā)現(xiàn)天王星的實際運動軌道與應(yīng)用萬有引力定律計算出的軌道總存在一定的偏差，所以懷疑在天王星周圍還可能存在有行星，然后應(yīng)用萬有引力定律，結(jié)合對天王星的觀測資料，便計算出了另一顆行星的軌道，進而在計算的位置觀察新的行星。

教師點評：萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，為天文學的發(fā)展起到了積極的作用，用它可以來計算天體的質(zhì)量，同時還可以來發(fā)現(xiàn)未知天體．

三、課堂總結(jié)、點評

教師活動：

1．處理天體運動問題的關(guān)鍵是：萬有引力提供做勻速圓周運動所需的向心力。

2．忽略地球自轉(zhuǎn),物體所受重力等于地球?qū)ξ矬w的引力。

學生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。

【】

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇二

人教版普通高中課程標準試驗教科書物理必修2第六章第4節(jié)《萬有引力理論的成就》

1.教材分析

本節(jié)課是《萬有引力定律》之后的一節(jié)，內(nèi)容是萬有引力在天文學上的應(yīng)用。教材主要安排了“科學真是迷人”、“計算天體質(zhì)量”和“發(fā)現(xiàn)未知天體”三個標題性內(nèi)容。學生通過這一節(jié)課的學習，一方面對萬有引力的應(yīng)用有所熟悉，另一方面通過卡文迪許“稱量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，促進學生對物理學史的學習，并借此對學生進行情感、態(tài)度、價值觀的學習。

2．教學過程概述

本節(jié)課從宇宙中具有共同特點的幾幅圖片入手，對萬有引力提供天體圓周運動的向心力進行了復習引入萬有引力在天體運動中有什么應(yīng)用呢？接下來，通過“假設(shè)你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船……發(fā)現(xiàn)前方未知天體”，圍繞“你有什么辦法可以測出該天體的質(zhì)量嗎”全面展開教學。密度的計算以及海王星的發(fā)現(xiàn)自然過渡和涉及。在教材的處理上，既立足于教材，但不被教科書所限制，除了介紹教科書中重要的基本內(nèi)容外，關(guān)注科技新進展和我國天文觀測技術(shù)的發(fā)展，時代氣息濃厚，反映課改精神，著力于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

1.知識與技能

（1）通過 “計算天體質(zhì)量”的學習，學會估算中數(shù)據(jù)的近似處理辦法，學會運用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量；

（2）通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”，“成功預測彗星的回歸”等內(nèi)容的學習，了解萬有引力定律在天文學上的重要應(yīng)用。

2.過程與方法

運用萬有引力定律計算天體質(zhì)量，體驗運用萬有引力解決問題的基本思路和方法。

3.情感、態(tài)度、價值觀

（1）通過“發(fā)現(xiàn)未知天體”、“成功預測彗星的回歸”的學習，體會科學定律在人類探索未知世界的作用；

（2）通過了解我國天文觀測技術(shù)的發(fā)展，激發(fā)學習的興趣，養(yǎng)成熱愛科學的情感。

1.中心天體質(zhì)量的計算；

2. “稱量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，加強物理學史的教學。

實驗器材、ppt課件等多媒體教學設(shè)備

（一）、圖片欣賞復習引入

通過幾張宇宙圖片的欣賞，學生體驗宇宙中螺旋的共同特點，萬有引力提供向心力是天體都遵循的規(guī)律。那么，萬有引力定律在天體運動中還有哪些具體的應(yīng)用呢？讓我們一起進入本章《萬有引力理論的成就》的學習。

（二）、創(chuàng)設(shè)情境 解決中心問題

情境創(chuàng)設(shè)：假如你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船航行在宇宙深處，突然，前方一美麗的天體出現(xiàn)在你的面前。你先關(guān)閉了宇宙的發(fā)動機，然后飛船剛好繞美麗天體做了完美的圓周運動，繞行一周后，飛船就平穩(wěn)的降落在了星球上。

合作討論：你有什么辦法可以測得這一神秘天體的質(zhì)量嗎？

（學生通過小組探究，教師巡回指導，形成自己本組的意見，由小組選出的代表來向全班展示自己思考的結(jié)果。）

小組代表講解展示：

思路一：測出宇宙飛船繞行一周的時間和軌道半徑，根據(jù)萬有引力提供向心力，

即：

從而得出星球（中心天體）的質(zhì)量

思路二：根據(jù)宇航員降落在星球表面上后，重力近似等于萬有引力，

即： 得出

在思路二完成之后，緊接著問題：如何測得星球表面的重力加速度g呢？

（學生討論回答，現(xiàn)場教師展示借助小球的自由落體運動，通過現(xiàn)代技術(shù)“傳感器”現(xiàn)場完成重力加速度的測量。）

設(shè)計說明：

1、通過“學生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，圍繞”如何測得星球的質(zhì)量？”這一中心問題展開學生的討論活動，在讓學生覺得有趣味的同時，通過小組討論、合作學習來促使學生創(chuàng)造性的思考、解決本節(jié)課的中心問題。

2.多媒體和現(xiàn)代測量方法——傳感器讓學生感受技術(shù)帶來的便捷。

（三）、物理學史 展現(xiàn)人文魅力

啟示：一旦測出了引力常量g，那么就可以利用公式 得到地球的質(zhì)量了。

1798年，卡文迪許通過自己設(shè)計的扭秤實驗，成功得到了引力常量的值。因此卡文迪許把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”，是不無道理的。

而正是這段故事，讓一個外行人、著名文學家馬克·吐溫滿懷激情的說：“科學真是迷人。根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！”

(四)、課堂延伸——如何得到這一天體的密度？

設(shè)計說明：在這一問題中，老師提示了球體的體積公式，然后就把時間交給學生了。學生進行了積極的演算，可得到的答案有兩種，一種是帶有半徑的，而另一種則是把半徑約分掉的 。“為什么半徑可以約掉呢？”這一問題又再一次促進了學生的思考。而這也保證了課堂的開放性。

(五)、發(fā)現(xiàn)未知天體

視頻：“海王星的發(fā)現(xiàn)”，——展現(xiàn)科學發(fā)現(xiàn)的足跡，注重學生進行科學態(tài)度和情感。

諾貝爾物理學獎獲得者、物理學家馮勞厄說：“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣，如此有力的樹立起人們對年輕物理學的尊敬。從此以后，這門自然科學成了巨大的精神王國……”

(六)、課堂小結(jié)與反饋 簡單回顧本節(jié)課的教學內(nèi)容

第4節(jié)《萬有引力理論的成就》

一、 圖片欣賞，引入新課

二、 測中心天體的質(zhì)量

三、 卡文迪許——人文魅力

四、 應(yīng)用

1.測天體密度

2.發(fā)現(xiàn)未知天體

本節(jié)課在教學設(shè)計上創(chuàng)造性的使用教材，通過“學生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，讓學生在極大的趣味中完成了本節(jié)中心內(nèi)容的教學。學生的學習過程脈絡(luò)清晰。物理學家的人文魅力學生也有一定的感知。

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇三

萬有引力定律

概念課（物理按教學內(nèi)容課型分為：規(guī)律課、概念課、實驗課、習題課、復習課）

1課時

（一）知識與技能

1.理解萬有引力定律的含義并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。

2.知道萬有引力定律公式的適用范圍。

（二）過程與方法：在萬有引力定律建立過程的學習中，學習發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設(shè)與推理論證等方法。

（三）情感態(tài)度價值觀

1.培養(yǎng)學生研究問題時，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.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，說明科學研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學生科學價值觀。

重點：萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式。

難點：

1.對萬有引力定律的理解；

2.學生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來。

合作探究、啟發(fā)式學習等

多媒體、課本等

（一）導入

回顧以前對月-地檢驗部分的學習，明確既然太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間具有與兩個物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。這里進一步大膽假設(shè)：是否任何兩個物體之間都存在這樣的力？

引發(fā)學生思考：很可能有，只是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，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律．然后在學生的興趣中進行假設(shè)論證。

（二）進入新課

學生自主閱讀教材第40頁萬有引力定律部分，思考以下問題：

1.什么是萬有引力？并舉出實例。

教師引導總結(jié)：萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對地、地對月、地對地面上物體的引力都是其實例。

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)學表達式如何？并注明每個符號的單位和物理意義。

教師引導總結(jié)：萬有引力定律的內(nèi)容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它的質(zhì)量的乘積成下比，跟它們間的距離平方成反比．式中各物理量的含義及單位：f為兩個物體間的引力，單位：n．m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單位：kg，r為兩個物體間的距離，單位：m。g為萬有引力常量：g=6．67×10-11n·m2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1kg的物體相距米時的相互作用力，單位：n·m2/kg2．

3.萬有引力定律的適用條件是什么？

教師引導總結(jié)：只適用于兩個質(zhì)點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質(zhì)點；當兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

4.你認為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠意義？

教師引導總結(jié)：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、天文學的發(fā)展具有深遠的影響；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；對科學文化發(fā)展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。

（三）深化理解

在完成上述問題后，小組討論，學生在教師的引導下進一步深化對萬有引力定律的理解，即：

1.普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。

2.相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。

3.特殊性：兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關(guān)。

4.適用性：只適用于兩個質(zhì)點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質(zhì)點；當兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

（四）活動探究

請兩名學生上講臺做個游戲：兩人靠攏后離開三次以上。創(chuàng)設(shè)情境，加深學生對本節(jié)知識點的印象和運用，請一位同學上臺展示計算結(jié)果，師生互評。

1．請估算這兩位同學，相距1m遠時它們間的萬有引力多大？（可設(shè)他們的質(zhì)量為50kg）

解：由萬有引力定律得：代入數(shù)據(jù)得：f1=1．7×10-7n

2.已知地球的質(zhì)量約為6．0×1024kg，地球半徑為6．4×106m，請估算其中一位同學和地球之間的萬有引力又是多大？

解：由萬有引力定律得：代入數(shù)據(jù)得：f2=493n

3.已知地球表面的重力加速度，則其中這位同學所受重力是多少？并比較萬有引力和重力？

解：g=mg=490n。

比較結(jié)果為萬有引力比重力大，原因是因為在地球表面上的物體所受萬有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力。

（五）課堂小結(jié)

小結(jié)：學生在教師引導下認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，完成多媒體呈現(xiàn)的知識網(wǎng)絡(luò)框架圖，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，進行生生互評。

（六）布置作業(yè)

作業(yè)：完成“問題與練習”

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇四

知識目標：

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：

1、培養(yǎng)學生研究問題時，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、訓練學生透過現(xiàn)象(行星的運動)看本質(zhì)(受萬有引力的作用)的判斷、推理能力

德育目標：

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，說明科學研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，滲透科學發(fā)現(xiàn)的方法論教育。

2、培養(yǎng)學生的猜想、歸納、聯(lián)想、直覺思維能力。

教學重點：

月——地檢驗的推倒過程

教學難點：

任何兩個物體間都存在萬有引力

(一)引入：

太陽對行星的引力是行星做圓周運動的向心力，，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，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時受到地球的引力似乎沒有明顯減小。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動。地球?qū)υ虑虻囊Γ厍驅(qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力，太陽對行星的引力，是同一種力。你是這樣認為的嗎?

(二)新課教學：

一.牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程

(引導學生閱讀教材找出發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思路)

假想——理論推導——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的恒星，不管彼此相距多遠，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，而且也可以吸引很遠的物體(如月亮)，其引力也是隨距離的增大而減弱。牛頓進一步猜想，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

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)學和物理學證明的驚人創(chuàng)造才能，大膽地將自己從地面上物體運動中總結(jié)出來的運動定律，應(yīng)用到天體的運動上，結(jié)合開普勒行星運動定律，從理論上推導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)星的運動，結(jié)論是：

它們間的引力也是與行星和衛(wèi)星質(zhì)量的乘積成正比，與兩者距離的平方成反比。

(3)。牛頓對定律的檢驗

以上結(jié)論是否正確，還需經(jīng)過實驗檢驗。牛頓根據(jù)觀測結(jié)果，憑借理想實驗巧...

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇五

1．通過演示、實驗等方法，對物體下落現(xiàn)象產(chǎn)生興趣。

2．觀察、認識物體下落的必然性。

1.“轱轆轱轆”學教具、“美麗下落路”學教具。

2. 沙包、毛絨玩具、紙球、棉花等。

（一）發(fā)現(xiàn)物體會下落的特征。

1.玩“轱轆轱轆”。

①幼兒玩“轱轆轱轆”， 感受物體往下落。

把手放開后瓶子會怎么樣？（會下落）瓶子落到哪里?（落到地上）

t：我們不動瓶子，它會自己上來嗎？（不會）怎么讓它上來？（搖動把手）

放開手后會怎么樣？（落到地上）

②師幼發(fā)現(xiàn)：轱轆上吊著的物體是會往下落的。

2.再次探索

①提供多種材料供幼兒自由探索。（沙包、毛絨玩具、紙球、棉花等）

②在探索的過程中，老師提示：

先將這些物體拿在手中，手放開后會怎么樣？它們都落到哪里去了？

將它們輕輕地往上拋后，它們又落到了那里？

將它們重重地往上拋后，它們又落到了那里？

③師幼發(fā)現(xiàn)：物體無論是放開手后、輕輕地、重重地往上拋，最后物體都落到了地上。

3.探討生活中看到的物體下落現(xiàn)象。

①觀看視頻：水往下流、蘋果往下落

②幼兒列舉生活中看到的物體下落的現(xiàn)象。

③師幼發(fā)現(xiàn)：生活中所有的物體都是往下落的。

4.師幼共同小結(jié)：

我們的地球是有吸引力的，把物體都往下吸。

（二）玩“美麗下落路”

1.出示“美麗下落路”，教師示范將顏料倒入盒中，請幼兒猜一猜顏料會往那里走。

t：老師將顏料舀入盒子中，旋轉(zhuǎn)盒子，你們說顏料會往哪里走？（不管怎樣轉(zhuǎn)動盒，顏料都是往下流的，）為什么？（因為我們的地球有吸引力）

2. 幼兒自由玩“美麗下落路”。

t：孩子們，你們真是太聰明了，我們用地球有吸引力的原理來創(chuàng)作一幅神奇有趣的“美麗下落路”吧。

3. 幼兒自主創(chuàng)作，教師巡回指導。

（三）結(jié)束

原來地球的吸引力還能讓我們創(chuàng)作出這么美麗的作品，我們把它們帶回活動室展示出來吧。

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇六

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萬有引力定律.

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.

1.萬有引力定律的推導.

2.萬有引力定律的內(nèi)容及表達公式.

1.對萬有引力定律的理解.

2.使學生能把地面上的物體所受的重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來.

1.對萬有引力定律的推理——采用分析推理、歸納總結(jié)的方法.

2.對疑難問題的處理——采用講授法、例證法.

導入新課

請同學們回憶一下上節(jié)課的內(nèi)容，回答如下問題：

1.行星的運動規(guī)律是什么？

2.開普勒第一定律、第三定律的內(nèi)容？

同學們回答得很好，行星繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道是橢圓，太陽處在這個橢圓的一個焦點上，那么行星為什么要這樣運動？而且還有一定的規(guī)律？這類問題從17世紀就有人思考過，請閱讀課本，這個問題的答案在不同的時代有不同的結(jié)論，可見，我們科學的研究要經(jīng)過一個相當長的艱巨的過程.

新課教學

1.同學們閱讀完以后，知道到了牛頓時代的一些科學家，如胡克、哈雷等，對這一問題的認識更進了一步，把地面上的運動和天體的運動統(tǒng)一起來了.事實上，行星運動的橢圓軌道離心率很接近于1，我們把它理想化為一個圓形軌道，這樣就簡化了問題，易于我們在現(xiàn)有認知水平上來接受.

根據(jù)圓周運動的條件可知行星必然受到一個太陽給的力.牛頓認為這是太陽對行星的引力，那么，太陽對行星的引力f應(yīng)該為行星運動所受的向心力，即：

再根據(jù)開普勒第三定律 代入上式

可得到：

其中m為行星的質(zhì)量，r為行星軌道半徑，即太陽與行星的距離.由上式可得出結(jié)論：太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比.

即：f∝

根據(jù)牛頓第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質(zhì)的相互作用力.既然太陽對行星的引力與行星的質(zhì)量成正比，那么行星對太陽也有作用力，也應(yīng)與太陽的質(zhì)量m成正比，即：

f∝

用文字表述為：太陽與行星之間的引力，與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比.

用公式表述：

公式中的g是一個常數(shù)，叫萬有引力常量.

進而牛頓還研究了月地間的引力、許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律，于是他把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律.

2.萬有引力定律：

（1）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.

(2)公式：

（3）疑問：在日常生活中，我們各自之間或人與物體間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢？

這是因為一般物體的質(zhì)量與星球的質(zhì)量相比太小了，它們之間的引力太小了，所以我們不易感覺到.下一節(jié)課的卡文迪許的精巧的扭秤實驗將為我們驗證.

（4）各物理量的含義及單位

r表示兩個具體物體相距很遠時，物體可以視為質(zhì)點.如果是規(guī)則形狀的均勻物體，r為它們的幾何中心間的距離.單位為“米”.

g為萬有引力常量，g=6.67×10-11，單位為nm2/kg2.這個引力常量的出現(xiàn)要比萬有引力定律晚一百多年哪！是英國的物理學家卡文迪許測出來的，我們下節(jié)課就要學習.

(5) 擴展思路

牛頓想驗證地面上的物體的重力與月地間、行星與太陽間的引力是同種性質(zhì)的力，他做了著名的“月——地”檢驗，請同學們閱讀課本第105頁有關(guān)內(nèi)容.然后歸納一下他的思路.オ①如果重力與星體間的引力是同種性質(zhì)的力，都與距離的二次方成反比關(guān)系，那么月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度就應(yīng)該是重力加速度的1/3600.

牛頓計算了月球的向心加速度，結(jié)果證明是對的.

②如果我們已知地球質(zhì)量為5.89×1024kg.地球半徑為6.37×106m.同學們試計算一下月球繞地球的向心加速度是多大？

同學們通過計算驗證，

③為了驗證地面上的重力與月球繞地球運轉(zhuǎn)的向心力是同一性質(zhì)的力，還提出一個理想實驗：設(shè)想一個小月球非常接近地球，以至于幾乎觸及地球上最高的山頂，那么使這個小月球保持軌道運動的向心力當然就應(yīng)該等于它在山頂處所受的重力.如果小月球突然停止做軌道運動，它就應(yīng)該同山頂處的物體一樣以相同速度下落.如果它所受的向心力不是重力，那么它就將在這兩種力的共同作用下以更大的速度下落，這是與我們的經(jīng)驗不符的.所以，是同性質(zhì)的力.

（6）萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義

萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響.它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了起來.在科學文化發(fā)展上起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力理解天地間的各種事物.

1.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法不可采用的是

獳.使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變

b.使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4，距離不變

c.使兩物體間的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變

d.距離和質(zhì)量都減為原來的1/4

2.火星的半徑是地球半徑的一半，火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/9；那么地球表面50 kg的物體受到地球的吸引力約是火星表面同質(zhì)量的物體受到火星吸引力的 倍.

3.兩個大小相同的實心小鐵球緊靠在一起時，它們之間的萬有引力為f.若兩個半徑為原來2倍的實心大鐵球緊靠在一起，則它們之間的萬有引力為

獳.4f 獴.2f 獵.8f 獶.16f

參考答案：

1.d 2.2.25 3.d

通過這節(jié)課的學習，我們了解并知道：

1.得出萬有引力定律的思路及方法.

2.任何兩個物體間存在著相互作用的引力的一般規(guī)律：即

其中g(shù)為萬有引力常量，r為兩物間的距離.

第二節(jié) 萬有引力定律

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇七

理解萬有引力定律及其公式表達

知道天體運動中的向心力是由萬有引力提供的，能根據(jù)萬有引力定律公式和向心力公式進行有關(guān)的計算．

理解萬有引力定律在天文學中的應(yīng)用(天體質(zhì)量的測量、衛(wèi)星的發(fā)射、宇宙速度)?

知識點少，但不易理解，需建立運動模型

萬有引力定律在天文學中的應(yīng)用。

萬有引力定律在天文學中的應(yīng)用

4教學過程

4.1第一學時教學活動活動1

【講授】萬有引力定律

課堂引入

播放衛(wèi)星發(fā)射視頻

仔細觀看

練習1.火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的1/10，火星的半徑是地球半徑的1/2，物體在地球上產(chǎn)生的重力加速度約為10m/s2，在火星上產(chǎn)生的重力加速度約為

①其他星球與地球比較

投影問題

練習2.物體在地面上重力為g0，它在高出地面r(r為地球半徑)處的重力為

②地球不同高度g

投影問題

練習3.若某行星半徑為r，引力常量為g，則此星球的質(zhì)量m,則在一行星上以速度ν豎直上拋一個物體，物體落回手中時間為多少？

③g與拋體運動的結(jié)合

提問

練習1.近地衛(wèi)星線速度為7．9km／s，已知月球質(zhì)量是地球的質(zhì)量的1／81，地球半徑是月球半徑的3．8倍，則在月球上發(fā)射“近月衛(wèi)星”的環(huán)繞速度約

a．1．0km／sb．1．7km／s

c．2．0km／sd．1．5km／s

①第一宇宙速度

b

想一想

第一宇宙速度

第二宇宙速度

第三宇宙速度

投影問題

練習2.兩顆人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動，它們的質(zhì)量之比為1：2，軌道半徑之比為1：4，則

a．它們的運動速率之比為2：1

b．它們的速率之比為1：4

c．它們的運動速率之比為4：1

d．它們的速率之比為1：8

思考后回答

②穩(wěn)定運行速度

a

投影總結(jié)

練習1.高度不同的三顆人造衛(wèi)星，某一瞬間的位置恰好與地心在同一條直線上，如圖1所示，若此時它們的飛行方向相同，角速度分別為叫、、，線速度分別為v1、v2、v3，周期分別為t1、t2、t3，則()

a．ω1>ω2>ω3

b．v1

c．t1=t2=t3

d.t1>t2>t3

1.穩(wěn)定運行周期

穩(wěn)定運行角速度

b

投影問題

練習1.在太陽系里有許多小行星，如發(fā)現(xiàn)某一顆小行星繞太陽運行的半徑是火星繞太陽運行半徑的4倍，則這顆小行星繞太陽運行的周期是火星繞太陽運行的周期的（）

a．2倍b．4倍c．8倍d．16倍

開普勒第三定律

投影總結(jié)

同步衛(wèi)星的高度

是地球半徑的5.6

提問

有人想在北京上空定位一顆同步衛(wèi)星，他能否實現(xiàn)？

中國的衛(wèi)星定位在哪?

印度尼西亞上

師生互動

展示

變軌問題分析

課堂小結(jié)

習題鞏固

分析、解答

3.萬有引力定律

課時設(shè)計課堂實錄

3.萬有引力定律

1第一學時教學活動活動1【講授】萬有引力定律

課堂引入

播放衛(wèi)星發(fā)射視頻

仔細觀看

萬

有

引

力

定

律

的

應(yīng)

用

投影問題

練習1.火星質(zhì)量是地球質(zhì)量的1/10，火星的半徑是地球半徑的1/2，物體在地球上產(chǎn)生的重力加速度約為10m/s2，在火星上產(chǎn)生的重力加速度約為

①其他星球與地球比較

投影問題

練習2.物體在地面上重力為g0，它在高出地面r(r為地球半徑)處的重力為

②地球不同高度g

投影問題

練習3.若某行星半徑為r，引力常量為g，則此星球的質(zhì)量m,則在一行星上以速度ν豎直上拋一個物體，物體落回手中時間為多少？

③g與拋體運動的結(jié)合

提問

練習1.近地衛(wèi)星線速度為7．9km／s，已知月球質(zhì)量是地球的質(zhì)量的1／81，地球半徑是月球半徑的3．8倍，則在月球上發(fā)射“近月衛(wèi)星”的環(huán)繞速度約

a．1．0km／sb．1．7km／s

c．2．0km／sd．1．5km／s

①第一宇宙速度

b

想一想

第一宇宙速度

第二宇宙速度

第三宇宙速度

投影問題

練習2.兩顆人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動，它們的質(zhì)量之比為1：2，軌道半徑之比為1：4，則

a．它們的運動速率之比為2：1

b．它們的速率之比為1：4

c．它們的運動速率之比為4：1

d．它們的速率之比為1：8

思考后回答

②穩(wěn)定運行速度

a

投影總結(jié)

練習1.高度不同的三顆人造衛(wèi)星，某一瞬間的位置恰好與地心在同一條直線上，如圖1所示，若此時它們的飛行方向相同，角速度分別為叫、、，線速度分別為v1、v2、v3，周期分別為t1、t2、t3，則()

a．ω1>ω2>ω3

b．v1

c．t1=t2=t3

d.t1>t2>t3

1.穩(wěn)定運行周期

穩(wěn)定運行角速度

b

投影問題

練習1.在太陽系里有許多小行星，如發(fā)現(xiàn)某一顆小行星繞太陽運行的半徑是火星繞太陽運行半徑的4倍，則這顆小行星繞太陽運行的周期是火星繞太陽運行的周期的（）

a．2倍b．4倍c．8倍d．16倍

開普勒第三定律

投影總結(jié)

同步衛(wèi)星的高度

是地球半徑的5.6

提問

有人想在北京上空定位一顆同步衛(wèi)星，他能否實現(xiàn)？

中國的衛(wèi)星定位在哪?

印度尼西亞上

師生互動

展示

變軌問題分析

課堂小結(jié)

習題鞏固

分析、解答

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇八

1、引導幼兒發(fā)現(xiàn)由于地球引力的作用，各種物體在空中會自由下落。

2、通過各種操作活動，使幼兒初步感知不同物體下落速度不同是與物體重力和空氣浮力有關(guān)。

3、嘗試改變物體下落的速度，發(fā)揮幼兒的創(chuàng)造性，培養(yǎng)幼兒動手試驗和觀察的能力。

4、學會積累，記錄不同的探索方法，知道解決問題的方法有很多種。

5、學習用語言、符號等多種形式記錄自己的發(fā)現(xiàn)。

各種糖紙、羽毛、報紙、雪花片、球、小沙包、手絹、紙杯

剪刀、透明膠、夾子、雙面膠、泥工、彩帶。

1、引導幼兒感知物體自由下落的現(xiàn)象。

（1）師：“今天老師準備了許多東西，請你們來玩一玩，把這些玩具往上扔，看看你會發(fā)現(xiàn)什么?！?/p>

（2）幼兒自由操作，教師個別指導。

（3）你剛才扔的是什么東西？你扔這些東西的時候有什么感覺？它落下來的速度是什么樣的？

2、再一次拋接物體，發(fā)現(xiàn)物體下落速度有快有慢。

（1）啟發(fā)幼兒任意選兩樣玩具同時拋接，發(fā)現(xiàn)物體下落速度不同。

（2）引導幼兒兩兩相伴，同時拋接物體，發(fā)現(xiàn)物體下落速度有快有慢。

3、啟發(fā)幼兒探索改變物體下落速度的方法。

（1）師出示兩張相同的紙，啟發(fā)幼兒能讓我們以不同的速度落下來。

（2）幼兒嘗試探索：如將紙折成飛機就扔得高些，落下來也快些。夾子夾住羽毛使羽毛落得快。

4、為什么物體都會往下落？

師：“扔上去的物體為什么會落下來呢？”（是由于地球的引力。）

5、小結(jié)：今天我們做了一個有趣的實驗，知道物體由于地球的引力扔上去以后都會下落。輕而大的物體扔不高，落下來也慢；重而小的物體扔的高，落下來也快，通過改變，也會改變它的速度。

6、組織幼兒觀看人在太空中的錄象。

7、活動總結(jié)

吸引力是一種看不見、摸不著的“力”，通過游戲的層層引導，首先感知物體的下落現(xiàn)象，其次比較兩種物體的下落速度，再次討論怎樣改變同一物體的下落速度，讓幼兒積極的參與游戲，并嘗試通過感受、探索、發(fā)現(xiàn)、引導幼兒完成學習任務(wù)。這樣使幼兒由被動學習者變?yōu)橹鲃訉W習者、探索者，從而培養(yǎng)幼兒動手試驗和觀察的能力。使科學活動順利地延伸到幼兒的一日活動中，不為“教”而教，只是幼兒的“學”而教，突出幼兒的主動性和自主性。

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇九

1.了解萬有引力定律的偉大成就，能測量天體的質(zhì)量及預測未知天體等

2.熟練掌握應(yīng)用萬有引力定律測天體質(zhì)量的思路和方法。

3.體會萬有引力定律在天文學史上取得的巨大成功，激發(fā)學科學習激情和探索精神。

1.重點：測天體的質(zhì)量的思路和方法

2.難點：物體的重力和萬有引力的區(qū)別和聯(lián)系。

自主學習、合作交流、講授法、練習法等。

一、導入新課：

萬有引力定律發(fā)現(xiàn)后，尤其是卡文迪許測出引力常量后，立即凸顯出定律的實用價值，能利用萬有引力定律測天體的質(zhì)量，科學性的去預測未知的天體！這不僅進一步證明了萬有引力定律的正確性，而且確立了萬有引力定律在科學史上的地位，有力地樹立起人們對年輕的物理學的尊敬。

二、多媒體展示問題，學生帶著問題學習教材，交流討論。

1.說一說物體的重力和萬有引力的區(qū)別和聯(lián)系

2.寫出應(yīng)用萬有引力定律測天體質(zhì)量的思路和方法。

3.簡述“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”的天文學史事，該史事說明了什么？

三、師生互動參與上述問題的學習與討論

1.學生互動學習交流發(fā)言。

2.教師指導、幫助學生進一步學習總結(jié)（結(jié)合課件展示）。

（1）萬有引力和物體的重力

地球表面附近的物體隨地球的自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運動，受力分析如圖（1）

1）在兩極點:

2）除兩極點外：萬有引力的一個分力提供向心力，

另外一個分力就是物體受到的重力，由于提供

向心力的力很?。词乖诔嗟郎希?，物體的重力

的數(shù)值和萬有引力相差很小。

3）在赤道處：

顯然，地球表面附近隨緯度的增加，重力加速度值略微增大。若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，物體受到的萬有引力約為物體在該處受到的重力，不予考慮二者的差別。

物體在距離地心距離為r（r>r）處的加速度為ar:

則:

若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，物體在距離地心距離為r處的重力加速度為gr:

則:

（2）“科學真是迷人”巧測地球的質(zhì)量

若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響：，則:

地面的重力加速度g和地球半徑r在卡文迪許之前就已知道，卡文迪許測出了引力常量g，就可以算出地球的質(zhì)量m。這在當時看來就是一個科學奇跡。難怪著名文學家馬克·吐溫滿懷激情地說：“科學真是迷人。根據(jù)零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多收獲！”

（3）計算天體的質(zhì)量

1）計算太陽的質(zhì)量

核心思路方法:萬有引力提供行星做勻速圓周運動的向心力。

對行星由牛頓第二定律得：可得：

2）計算其他中心天體的質(zhì)量：

核心思路方法:萬有引力提供小星體繞中心天體做勻速圓周運動的向心力。

對小星體由牛頓第二定律得：

可得：

思考與討論：如何進一步測中心天體的密度？

中心天體的體積:，中心天體的密度：

聯(lián)立以上各式得: 。

若，則：這是很重要的一個結(jié)論。

（4）發(fā)現(xiàn)未知天體：

1）筆尖下發(fā)現(xiàn)海王星

1781年人們發(fā)現(xiàn)矛盾亞當斯和勒維耶計算并預言伽勒發(fā)現(xiàn)證實

2）哈雷彗星的“按時回歸”

1705年英國天文學家哈雷根據(jù)萬有引力定律計算了一顆著名彗星的軌道并正確預言了它的回歸。

3）海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時回歸”不僅進一步證實了萬有引力定律的正確性，同時也確立了萬有引力定律在科學史上的地位，也成為科學史上的美談?？茖W定律的可預測性體現(xiàn)的淋漓盡致！

四、隨堂練習：

例1:開普勒定律不僅適用于太陽系，它對一切具有中心天體的引力系統(tǒng)（如地月系統(tǒng)）都成立。經(jīng)測定月地距離為3.84×108m，月球繞地球運動的周期為2.36×106s，試計算地球的質(zhì)量m地。（g=6.67×10-11nm2/kg2，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）

例2:2001年10月22日，歐洲航天局由衛(wèi)星觀測發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個超大型黑洞，命名為mcg6－30－15，由于黑洞的強大引力，周圍物質(zhì)大量掉入黑洞，假定銀河系中心僅此一個黑洞，已知太陽系繞銀河系中心勻速運轉(zhuǎn)，下列哪一組數(shù)據(jù)可估算該黑洞的質(zhì)量（）

a.地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期和速度

b.太陽的質(zhì)量和運行速度

c.太陽的質(zhì)量和到mcg6－30－15的距離

d.太陽運行速度和到mcg6－30－15的距離

例3:地球可視為球體，其自轉(zhuǎn)周期為t，在赤道上用彈簧秤測得某物體的重量是在兩極處測得同一物體重量的0.9倍，已知引力常量為g，試求地球的平均密度。

例4:某星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的9倍，半徑是地球半徑的一半，若從地球上平拋一物體射程為60m，則在該星球上以同樣的初速度，同樣的高度平拋物體，其射程是

五、學習目標的自我評價和學習小結(jié)

本節(jié)課首先認識了萬有引力和重力間的差異，后學習了應(yīng)用萬有引力定律測天體質(zhì)量的兩種基本方法：1）和2），最后見識了萬有引力定律在探索宇宙過程中發(fā)揮的重要作用和地位。

六、課后作業(yè)：

教材p432、3、4

§6.4萬有引力理論的成就

一、萬有引力和物體的重力

1）在兩極點:

2）在赤道處：，

二、“科學真是迷人”巧測地球的質(zhì)量

，則:

三、計算天體的質(zhì)量

1）計算太陽的質(zhì)量可得：

2）計算其他中心天體的質(zhì)量：

可得：

四、發(fā)現(xiàn)未知天體：1）筆尖下發(fā)現(xiàn)海王星

2）哈雷彗星的“按時回歸”

五、隨堂練習：略

六、課后作業(yè)：教材p432、3、4

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇十

1、使學生能應(yīng)用萬有引力定律解決天體問題：

2、通過萬有引力定律計算天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度等；

3、通過應(yīng)用萬有引力定律使學生能在頭腦中建立一個清晰的解決天體問題的圖景：衛(wèi)星作圓周運動的向心力是兩行星間的萬有引力提供的。

1、通過使學生能熟練的掌握萬有引力定律；

1、通過使學生感受到自己能應(yīng)用所學物理知識解決實際問題——天體運動。

教學建議

應(yīng)用萬有引力定律解決天體問題主要解決的是：天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運行的速度天文學的初步知識等。教師在備課時應(yīng)了解下列問題：

1、天體表面的重力加速度是由天體的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的。

2、地球上物體的重力和地球?qū)ξ矬w的萬有引力的關(guān)系：物體隨地球的自轉(zhuǎn)所需的向心力，是由地球?qū)ξ矬w引力的一個分力提供的，引力的另一個分力才是通常所說的物體受到的重力。

萬有引力定律的應(yīng)用

地球重力加速度問題

討論法

計算機

一、地球重力加速度。

問題一：在地球上是赤道的重力加速度大還是兩極的加速度大？

這個問題讓學生充分討論：

1、有的學生認為：地球上的加速度是不變化的。

2、有的學生認為：兩極的重力加速度大。

3、也有的的學生認為：赤道的重力加速度大。

出現(xiàn)以上問題是因為：學生可能沒有考慮到地球是橢球形的，也有不記得公式的等。

在質(zhì)量為、半徑為的地球表面上，如果忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，質(zhì)量為的物體的重力加速度，可以認為是由地球?qū)λ娜f有引力產(chǎn)生的。由萬有引力定律和牛頓第二定律有：

則該天體表面的重力加速度為：

由此式可知，地球表面的重力加速度是由地球的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的。而又因為地球是橢球的赤道的半徑大，兩極的半徑小，所以赤道上的重力加速度小，兩極的重力加速度大。也可讓學生發(fā)揮得：離地球表面的距離越大，重力加速度越小。

問題二：有1kg的物體在北京的重力大還是在上海的重力大？

這個問題有學生回答

問題三：

1、地球在作什么運動？人造地球衛(wèi)星在作什么運動？

通過展示圖片為學生建立清晰的圖景。

2、作勻速圓周運動的向心力是誰提供的？

回答：地球與衛(wèi)星間的萬有引力即由牛頓第二定律得：

3、由以上可求出什么？

①衛(wèi)星繞地球的線速度：

②衛(wèi)星繞地球的周期：

③衛(wèi)星繞地球的角速度：

教師可帶領(lǐng)學生分析上面的公式得：

當軌道半徑不變時，則衛(wèi)星的周期不變、衛(wèi)星的線速度不變、衛(wèi)星的角速度也不變。

當衛(wèi)星的角速度不變時，則衛(wèi)星的軌道半徑不變。

1、假設(shè)火星和地球都是球體，火星的質(zhì)量和地球質(zhì)量。之比，火星的半徑和地球半徑之比，那么離火星表面高處的重力加速度和離地球表面高處的重力加速度。之比等于多少？

解：因物體的重力來自萬有引力，所以：

則該天體表面的重力加速度為：

所以：

2、若在相距甚遠的兩顆行星和的表面附近，各發(fā)射一顆衛(wèi)星和，測得衛(wèi)星繞行星的周期為，衛(wèi)星繞行星的周期為，求這兩顆行星密度之比是多大？

解：設(shè)運動半徑為，行星質(zhì)量為，衛(wèi)星質(zhì)量為。

由萬有引力定律得：

解得：

所以：

3、某星球的質(zhì)量約為地球的的9倍，半徑約為地球的一半，若從地球上高處平拋一物體，射程為60米，則在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為：

a、10米b、15米c、90米d、360米

解得：（a）

探究活動

組織學生收集資料，編寫相關(guān)論文，可以參考下列題目：

1、月球有自轉(zhuǎn)嗎？（針對這一問題，學生會很容易回答出來，但是關(guān)于月球的自轉(zhuǎn)情況卻不一定很清楚，教師可以加以引伸，比如月球自轉(zhuǎn)周期，為什么我們看不到月球的另一面？）

2、觀察月亮。

有條件的讓學生觀察月亮以及星體，收集相關(guān)資料，練習地理天文知識編寫小論文。

萬有引力定律教學設(shè)計思想篇十一

1.了解萬有引力定律得出的思路和過程，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，

了解引力常量g的測定在科學歷史上的重大意義。

4. 了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。

1.通過演繹牛頓當年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，體會在科學規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證的重要性。

2.體會推導過程中的數(shù)量關(guān)系.

1. 感受自然界任何物體間引力的關(guān)系，從而體會大自然的奧秘.

2. 通過演繹牛頓當年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程和卡文迪許測定萬有引力常量的實驗，讓學生體會科學家們勇于探索、永不知足的精神和發(fā)現(xiàn)真理的曲折與艱辛。

1.萬有引力定律的推導過程，既是本節(jié)課的重點，又是學生理解的難點。

2.由于一般物體間的萬有引力極小，學生對此缺乏感性認識。

探究、講授、討論、練習

(一) 引入新課

復習回顧上節(jié)課的內(nèi)容

如果行星的運動軌道是圓，則行星將作勻速圓周運動。根據(jù)勻速圓周運動的條件可知，行星必然要受到一個引力。牛頓認為這是太陽對行星的引力，那么，太陽對行星的引力f提供行星作勻速圓周運動所需的向心力。

學生活動： 推導得

將v=2r/t代入上式得

利用開普勒第三定律 代入上式

得到：

師生總結(jié)：由上式可得出結(jié)論：太陽對行星的引力跟行星的質(zhì)量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比。即：f

教師：牛頓根據(jù)其第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質(zhì)的作用力，且大小相等。于是提出大膽的設(shè)想：既然這個引力與行星的質(zhì)量成正比，也應(yīng)跟太陽的質(zhì)量m成正比。即：f

寫成等式就是f=g (其中g(shù)為比例常數(shù))

(二)進行新課

教師：牛頓得到這個規(guī)律以后是不是就停止思考了呢?假如你是牛頓，你又會想到什么呢?

學生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想一：既然行星與太陽之間的力遵從這個規(guī)律，那么其他天體之間的力是否也遵從這個規(guī)律呢?(比如說月球與地球之間)

師生： 因為其他天體的運動規(guī)律與之類似,根據(jù)前面的推導所以月球與地球之間的力，其他行星的衛(wèi)星和該行星之間的力，都滿足上面的規(guī)律,而且都是同一種性質(zhì)的力。

教師：但是牛頓的思考還是沒有停止。假如你是牛頓，你又會想到什么呢?

學生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想二：地球與月球之間的力，和地球與其周圍物體之間的力是否遵從相同的規(guī)律?

教師：地球?qū)υ虑虻囊μ峁┫蛐牧?，即f= =ma

地球?qū)ζ渲車矬w的力，就是物體受到的重力，即f=mg

從以上推導可知：地球?qū)υ虑虻囊ψ駨囊陨弦?guī)律，即f=g

那么，地球?qū)ζ渲車矬w的力是否也滿足以上規(guī)律呢?即f=g

此等式是否成立呢?

已知：地球半徑r=6.37106m , 月球繞地球的軌道半徑r=3.8108 m ,

月球繞地球的公轉(zhuǎn)周期t=27.3天, 重力加速度g=9.8

(以上數(shù)據(jù)在當時都已經(jīng)能夠精確測量)

提問：同學們能否通過提供的數(shù)據(jù)驗證關(guān)系式f=g 是否成立?

學生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

假設(shè)此關(guān)系式成立，即f=g

可得： =ma=g

f=mg=g

兩式相比得： a/g=r2 / r2

但此等式是在以上假設(shè)成立的`基礎(chǔ)上得到的，反過來若能通過其他途徑證明此等式成立，也就證明了前面的假設(shè)是成立的。代人數(shù)據(jù)計算：

a/g1/3600

r2 / r21/3600

即a/g=r2 / r2 成立，從而證明以上假設(shè)是成立的，說明地球與其周圍物體之間的力也遵從相同的規(guī)律，即f=g

這就是牛頓當年所做的著名的月-地檢驗，結(jié)果證明他的猜想是正確的。從而驗證了地面上的重力與地球吸引月球、太陽吸引行星的力是同一性質(zhì)的力，遵守同樣的規(guī)律。

教師：不過牛頓的思考還是沒有停止，假如你是牛頓，此時你又會想到什么呢?

學生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：

猜想三：自然界中任何兩個物體間的作用力是否都遵從相同的規(guī)律?

牛頓在研究了這許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規(guī)律之后。于是他大膽地把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個物體間，于1687年正式發(fā)表了具有劃時代意義的萬有引力定律。

萬有引力定律

①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。

②公式

如果用m1和m2表示兩個物體的質(zhì)量，用r表示它們的距離，那么萬有引力定律可以用下面的公式來表示 (其中g(shù)為引力常量)

說明：1.g為引力常量，在si制中，g=6.6710-11nm2/kg2。

2.萬有引力定律中的物體是指質(zhì)點而言，不能隨意應(yīng)用于一般物體。

a.對于相距很遠因而可以看作質(zhì)點的物體，公式中的r 就是指兩個質(zhì)點間的距離;

b.對均勻的球體，可以看成是質(zhì)量集中于球心上的質(zhì)點，這是一種等效的簡化處理方法。

教師：牛頓雖然得到了萬有引力定律，但并沒有很大的實際應(yīng)用，因為當時他沒有辦法測定引力常量g的數(shù)值。直到一百多年后英國的另一位物理學家卡文迪許才用實驗測定了g的數(shù)值。

利用多媒體演示說明卡文迪許的扭秤裝置及其原理。

扭秤的主要部分是這樣一個t字形輕而結(jié)實的框架，把這個t形架倒掛在一根石英絲下。若在t形架的兩端施加兩個大小相等、方向相反的力，石英絲就會扭轉(zhuǎn)一個角度。力越大，扭轉(zhuǎn)的角度也越大。反過來，如果測出t形架轉(zhuǎn)過的角度，也就可以測出t形架兩端所受力的大小?，F(xiàn)在在t形架的兩端各固定一個小球，再在每個小球的附近各放一個大球，大小兩個球間的距離是可以較容易測定的。根據(jù)萬有引力定律，大球會對小球產(chǎn)生引力，t形架會隨之扭轉(zhuǎn)，只要測出其扭轉(zhuǎn)的角度，就可以測出引力的大小。當然由于引力很小，這個扭轉(zhuǎn)的角度會很小。怎樣才能把這個角度測出來呢?卡文迪許在t形架上裝了一面小鏡子，用一束光射向鏡子，經(jīng)鏡子反射后的光射向遠處的刻度尺，當鏡子與t形架一起發(fā)生一個很小的轉(zhuǎn)動時，刻度尺上的光斑會發(fā)生較大的移動。這樣，就起到一個化小為大的效果，通過測定光斑的移動，測定了t形架在放置大球前后扭轉(zhuǎn)的角度，從而測定了此時大球?qū)π∏虻囊Α？ㄎ牡显S用此扭秤驗證了牛頓萬有引力定律，并測定出萬有引力恒量g的數(shù)值。這個數(shù)值與近代用更加科學的方法測定的數(shù)值是非常接近的。

卡文迪許測定的g值為6.75410-11 nm2/kg2，現(xiàn)在公認的g值為6.6710-11 nm2/kg2。由于萬有引力恒量的數(shù)值非常小，所以一般質(zhì)量的物體之間的萬有引力是很小的，我們可以估算一下，兩個質(zhì)量50kg的同學相距0.5m時之間的萬有引力有多大(可由學生回答：約6.6710-7n)，這么小的力我們是根本感覺不到的。只有質(zhì)量很大的物體對一般物體的引力我們才能感覺到，如地球?qū)ξ覀兊囊Υ笾戮褪俏覀兊闹亓Γ虑驅(qū)Ｑ蟮囊е铝顺毕F(xiàn)象。而天體之間的引力由于星球的質(zhì)量很大，又是非常驚人的：如太陽對地球的引力達3.561022n。