高中物理第五章万有引力定律及其应用5.1万有引力定律及引力常量的测定教案3鲁科版必修2

1内部文件，版权追溯内部文件，版权追溯5.1《万有引力定律及引力常量的测定》一、教学目标知识与技能：1．了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式；2．知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。过程与方法：1．翻阅资料详细了解牛顿的“月-地”检验。2．根据前面所学内容推导万有引力定律的公式以加深记忆，理解其内容的含义。情感态度与价值观：1．通过学习认识和借鉴科学的实验方法，充实自己的头脑，更好地去认识世界，提高科学的价值观。2．通过逻辑推理体验其乐趣，提高分析问题、解决问题的能力。二、教学内容剖析本节课的地位和作用：万有引力定律是在上一节推导出的公式作一拓展得到的，在前节的基础上加深对公式的理解和应用，同时又为下几节内容作好铺垫。本节课教学重点：理解万有引力定律的含义及表达式。本节课教学难点：了解万有引力定律得出的思路和过程。三、教学思路与方法教学思路：本节课是在猜想-检验-结论的顺序展开,在每一个过程都有大量的学史资料,要让学生在阅读中获取知识,注意培养学生深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思维。教学方法：探究、阅读、讨论、练习四、教学准备录像资料、多媒体课件五、课堂教学设计教学环节教学内容师生互动设计意图备注引入新课由初中所学知识来认识学生活动：推导得=2rvmF=rm2教师：那么我们从这个式子中马上就可看到一些比例关系，那么为什么牛顿还要进行推导下去呢？通过回顾旧知引起学生进一步求知欲2重力势能学生活动：学生进行思考。（这样研究问题比较复杂，因为有四个变量。不能体现这个行星运动的特点）教师：分为两大组进行推导：将V＝2πr/T和Tw2代入上式得rTmF224学生活动：推导。教师：那么从这个式子中还是有很多的变量，研究仍旧复杂，怎么办呢？（引导学生利用开普勒第三定律KTr=23代入上式）学生活动：推导得到：22π4=rmKF师生总结：由上式可得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。即：F∝2rm教师：22π4=rmKF中比值k是一个与行星无关的恒量．只与太阳有关。那么究竟与太阳有什么关系呢？教师：牛顿根据其第三定律：太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的作用力，且大小相等。提出大胆得设想：既然这个引力与行星的质量成正比，也应跟太阳的质量M成正比。（引导学生，或者采用让学生来解释的方法）即：F∝2rMm写成等式就是F＝Ｇ2rMm教师：行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律呢？（假如说月球、卫星绕地球）3进行新课学生活动：思考教师：为了验证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守同样的规律，牛顿还做了著名的“月－地”检验(参见课本P105右侧)，结果证明他的想法是正确的。如果我们已知月球绕地球的公转周期为27.3天.地球半径为6.37×106m.轨道半径为地球半径的60倍。教师：同学们试计算一下月球绕地球的向心加速度是多大？（引导学生采用两种方法进行求解并分析结果）学生活动：根据向心加速度公式：224Tra31071.22sm因为F∝2rm所以a∝1/r2同学们通过计算验证，.3600ga231072.2sm两者结果十分接近，说明遵循同一规律。牛顿在研究了这许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律之后。于是他把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，于1687年正式发表了具有划时代意义的万有引力定律。(2)万有引力定律①内容自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。②公式如果用m1和m2表示两个物体的质量，用r表示它们的距离，那么万有引力定律可以用下面的公式来表示221=rmmGF教师：既然自然界中任何两个物体之间都存在引力，为什么我们感觉不到旁边同学的引力？学生活动：思考、纳闷教师：下面我们粗略的来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力。NF7111067.625.050501067.6教师：1.G为引力常量，在SI制中，G＝6.67×10－11N·m2/kg2.（这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪许测出来的），引导学生进行推导讨论4一、万有引力定律1、内容自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。2、公式221=rmmGF说明：1.G为引力常量，在SI制中，G＝6.67×10－11N·m2/kg2.2.2．万有引力定律中的物体是指质点而言，不能随意应用于一般物体。小结：我们下节课就要学习。那么这个力的大小到底是怎么样一个概念呢，其实他相当于提起一个质量比头发丝还小的物体所用的力，因此我们很难察觉。但它对于质量较大的物体来说，就不可忽视了。教师：为什么说是粗略？让学生思考学生活动：思考教师：2．万有引力定律中的物体是指质点而言，不能随意应用于一般物体。a.对于相距很远因而可以看作质点的物体，公式中的r就是指两个质点间的距离；b.对均匀的球体，可以看成是质量集中于球心上的质点，这是一种等效的简化处理方法。教师：万有引力定律建立的重要意义17世纪自然科学最伟大的成果之一，它把地面上的物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响，而且它第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。