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1、万有引力定律是怎样发现的物理组 景海霞学法分析：沿着牛顿的足迹，带领学生在现有知识状态下，重新“发现”万有引力定律，在“发现”万有引力的过程中充分体现学生学习的主体性。教师仅仅是引导而已，通过学生自己发现万有引力定律及引力常量的测量，增强学生的自信心。只要学好现在的知识，大胆猜想，敢于质疑，敢于发现，就可能有所成功，从而使学生养成良好的科学价值观。教学目标：知识与技能：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并会推导。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.了解并体会科学研究对人们认识自然的重要性2.理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律情感态度与
2、价值观：通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性教学重点：1.万有引力定律的推导2.万有引力定律的内容及表达公式教学难点：对万有引力定律的理解；用数学公式描述万有引力定律；计算万有引力时物体间距离的含义；对万有引力的理解： 地面物体受到的重力与天体间的引力性质相同； 一般物体间的引力很小，学生缺乏感性认识；教学方法：对万有引力定律的推导采用分析推理、归纳总结的方法。对疑难问题的处理采用讲授法、例证法。3支架探究教法教学过程：一：锚式问题想一想：苹果树上的苹果为什么会落到地面上来？如果把苹果树挪到月球上，苹果还会落回地球吗？行星为何饶着太阳运动而不脱离行
3、星，速度为何距太阳近就快，远就慢？离太阳越远的行星，为何运行周期越远？牛顿认为它们的根本原因是地球对苹果有吸引力，太阳对行星也具有巨大无比的吸引力。二、自主探究：阅读课本并思考：什么力来维持行星绕太阳的运动呢？许多科学家都对运动的原因提出了各猜想：开普勒说：行星的运动是由于太阳磁力吸引的缘故，磁力与距离成反比。笛卡尔说：宇宙由不停旋转着的微粒所组成，微粒的运动形成漩涡，太阳和行星在各自的漩涡中心，行星漩涡带动卫星运动，太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动胡克说：我和雷恩哈恩都认为行星的运动是太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。思考探究 1： 从开普勒第一定律可知，行星运动时的轨迹
4、并不是圆形的，而是椭圆轨道，那么在椭圆轨道下这个引力大小是否还和距离的二次方成反比呢？（一） 、万有引力定律的得出：牛顿在前人的基础上，凭借他超人的数学能力证明了：如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆。想一想：如果认为行星绕太阳作匀速圆周运动，那么：谁来充当向心力？（太阳对行星的引力充当向心力）试推算： 太阳对行星的引力与行星质量的关系？ 设行星的质量为 m，速度为 v，行星到太阳的距离为 r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力来提供天文观测难以直接得到行星的速度 v，但可以得到行星的公转周期 T有：代入：得：再根据开普勒第三定律 代入上式KTr23可
5、得到： 23)(4rmF其中 m 为行星的质量，r 为行星轨道半径，即太阳与行星的距离.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.rvF224FTrv2rm即：F 2rm根据牛顿第三定律：太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的相互作用力.既然太阳对行星的引力与行星的质量成正比，那么行星对太阳也有作用力，也应与太阳的质量 M 成正比，即：F 2rmM用文字表述为：太阳与行星之间的引力，与它们质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比.用公式表述： 2rmGF三、指导探究：思考探究 2:万有引力定律是否只存在于行星和太阳之间?（不仅存在于太阳和行
6、星之间,同时它存在于世间万物之间。 ）思考探究 3:万有引力定律是否适用与行星与卫星及地面上的物体之间呢?对于行星与卫星之间,地面上的物体之间同样存在着相互作用的万有引力。（二） 、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.如果用 m1,m2 表示两物体的质量,用 r 表示两物体间的距离,那么万有定律可以表示为: 12FGrm3.引力常量 G 适用于任何两个物体,它在数值上等于两个质量都是1的物体相距 1m 时相互作用力的大小.其标准值为:通常情况下取：4. 适用条件：两质点间的万有引力,则 r 为两质
7、点间距质量分布均匀的两球体间的万有引力,r 应是两球心间距一均匀球体与球外一质点间的万有引力，为质点到球心间的距离距离远大于本身大小的两物体间的万有引力，两物体质心间的距离5.万有引力的特点：普遍性相互性宏观性6.万有引力定律的发现有着重要的物理意义:它对物理学,天文学的发展具有深远的影响;它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来;对科学文化发展起了积极的推动作用,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心,人们有能力理解天地间的各种事物.思考探究 4:万有引力和重力之间有何关系?221/067259. kgNm 221/067. kgG（万有引力对相对于地面静止的物体产生两
8、个作用效果:一是重力;一是随地球自转的向心力,所以重力是万有引力的一个分力）四、应用质疑 1：如图所示，两球的质量均匀分布，大小分别为 m1 =10kg、 m2 =30kg ，两颗铁球质心间的距离为 2m,请用万有引力定律计算它们之间的万有引力？应用质疑 2：某星球的质量约为地球的 9 倍，半径约为地球的一半，若从地球上高 h 处平抛一物体，射程为 60 米，则在该星球上，从同样高度，以同样的初速度平抛同一物体，射程应为多少？ (2)已知地球的半径为 R，自转角速度为 ，地球的表面的重力加速度为 g,在赤道上空相对地球静止的同步卫星离开地面的高度是多少？五、课外延伸：地球质量大约是月球质量的 81 倍，在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的引力大小相等，该位置到月球中心和地球中心的距离之比为 (B)A1 ：27 B1 ：9C1 ：3 D9 ：1六、课堂小结：通过这节课的学习，我们了解并知道：1.得出万有引力定律的思路及方法.2.任何两个物体间存在着相互作用的引力的一般规律：即 21rmGF其中 G 为万有引力常量，r 为两物间的距离 .七、课外作业
