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1、万有引力定律 教材分析 万有引力定律是本章的核心，从内容性质与地位上看，本节内容是对上一节“太阳与行星间的引力”的进一步外推，即：从天体运动推广到地面上任何物体的运动,同时回顾了天体之间的引力探究问题，重力加速度的应用问题，重力与纬度高度关系的计算方法；又是下一节掌握万有引力理论在天文学上应用的学习的基础。本节重点内容是理解万有引力定律的推导思路和过程，掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义，知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。本节难点是物体间距离的理解。另外本节内容还注重是对学生“科学方法”教育和“情感态度与价值观”的教育：使学生认识科学研究过程中根据事实
2、和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力；本节结合“月地检验”，经历思维程序“提出问题猜想与假设理论分析实验观测验证结论”培养学生探究思维能力。 教学目标一、知识与技能1.了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。2.理解掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。4.理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。二、过程与方法1.认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力。2.结合“月
3、地检验”，经历思维程序“提出问题猜想与假设理论分析实验观测验证结论”培养学生探究思维能力。3.培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。三、情感态度与价值观1.经过万有引力常量测定的学习，让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要性2.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。3.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。 教学重难点【教学重点】1.月-地检验的推到过程。2.万有引力定律的推导。3.万有引力定律的内容及表达公式。【教学难点】1.对
4、万有引力定律及物体间距离的理解。2.对万有引力定律普遍性的理解：任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。 课前准备多媒体课件 教学过程【引入新课】1：上节课学习了两个问题：一是追寻牛顿的足迹学习了行星运动的动力学问题，找到了太阳与行星间引力的规律，根据其引力的作用规律，完全可以解释行星的运动了。正是由于行星受到了太阳对它的引力作用，行星才不会飞离太阳，而是按照开普勒发现的三个规律绕太阳运动。上节课学习的另一个问题是：太阳与行星间的引力规律是否适用于卫星绕行星的运动。思考该问题的探究思维程序如何呢？提出问题猜想与假设理论分析实验观测验证结论。那么，天体间引力规律是否具有普遍性呢？也就是说，
5、地面物体与天体间的相互作用力也有同样的“平方反比关系”的规律吗？（请同学阅读第三节开头的三个自然段，体会牛顿当年是怎样思考这个问题的。）老师：那么，你们是否想过天体间引力规律是否具有普遍性呢？也就是说，地面物体与天体间的相互作用力也有同样的“平方反比关系”的规律吗？下面请同学们阅读第三节开头的三个自然段，体会牛顿当年是怎样思考这个问题的。【讲授新课】（一）万有引力定律1.天体间引力规律的普遍性科学推理，萌发猜想2牛顿的思考：（1）地球表面的重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上？（2）地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢？（3）拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果
6、使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律?我们是否可以推测：拉住月球使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力以及地球、众行星与太阳之间的作用力是同一种力，遵循相同的规律？也就是说我们上节课所学习的天体间引力的规律是否具有普遍性呢？学生：可以，但这个想法的正确性要由事实来检验。教师：很好，科学离不开事实。牛顿为了验证这个想法的正确性，做了“月地检验”。请同学们阅读教材，然后回答检验的思路。3.月地间引力与地球吸引物体的力相同月地检验，验证猜想假定两力同种：维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力，同样遵从“平方反比关系”的规律。第 谷（1546160
7、1）天文观测开普勒（15711630）数据处理牛 顿（16431727）分析应用两力关系：同一物体在地面所受地球的引力是它在月球轨道处所受引力的602倍。客观事实月球的轨道半径是地球半径的60倍两处加速度关系：物体在月球轨道处运动的加速度应该是物体在地面下落时加速度的1/602。牛顿第二定律月球运动的向心加速度月球与地球的距离r =3.8108m月球的公转的周期T =27.3天重力加速度g =9.8 m/S2 根据以上分析，我们可以得出什么结论？地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种力。牛顿并没有就此止步。我们也应该想到，能否再进一步推广呢?也就是说任意物体间都有平方反比关系的吸引
8、力吗？3.任意物体间的吸引都有平方反比的关系解放思想，大胆推广假设任意物体间都有平方反比关系的吸引力作用，为什么我们都没有感觉到大楼、大石头之类的物体吸引我们呢？因为身边物体的质量比天体的质量小得多，我们觉察不出罢了。这个假设果真正确的话，我们可以大胆地把上面的结论推广到宇宙中的一切物体之间。牛顿就这样地将之推广了，于是就有了具有划时代意义的万有引力定律的问世。4.万有引力定律天地统一，得出万有引力定律（1）内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。（2）公式：（3）单位：质量Kg、距离m、力N 。（4）比例系数G
9、叫做引力常量，G=6.6710-11Nm2/kg2 普遍适用。（5）距离的确定：可视为质点的物体，则为质点间的距离；对均质球体则是两个球心间的距离。（6）意义：万有引力定律的发现, 是17世纪自然科学最伟大的成果之一. 把地面上物体运动的规律和天体的运动规律统一了起来。 万有引力定律的发现, 对以后物理学的发展和天文学的发展具有深远的影响, 它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律。 万有引力定律的发现, 解放了人们的思想，对科学文化的发展起到了积极的推动作用。万有引力定律清楚地向人们提示，复杂运动的背后隐藏着简洁的科学规律；它明确地向人们宣告，天上和地下都遵循着完全相同的科学法则。思考：
10、我们人与人之间也应该存在万有引力，可是为什么我们感受不到呢？例题1、估算两个质量 50 kg 的同学相距 0.5 m 时之间的万有引力约有多大？ 解： =6.6710-7 N。是一粒芝麻重的几千分之一，这么小的力人根本无法察觉到。 例题2、那么太阳与地球之间的万有引力又是多大呢？（太阳的质量为M = 2.01030 kg，地球质量为m = 6.01024 kg，日、地之间的距离为= 1.51011 m)解： =3.51022N课堂练习1、关于万有引力定律公式的说法中正确的是（）A公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体B当两物体间的距离趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C两物体间的
11、万有引力也符合牛顿第三定律D公式中万有引力常量G 的值是牛顿规定的2、要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法可采用的是（ ） A. 使两个物体质量各减小一半，距离减小一半 B. 使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变 C. 使两物体的距离增为原来的2倍，质量不变 D. 距离和两物体质量都减小为原来的1/43、 操场两边放着半径为r1、r2，质量分别为m1、m2的篮球和足球，两者的直线间距为r，这两球间的万有引力大小为（ ） A. B. C. D.无法判断（二）引力常量的测量 卡文迪许：英国人，生于法国的尼斯,幼年丧母,性格略显孤独羞怯,17岁进入剑桥大学就读,但在23岁那
12、年毕业前夕离校,因而没有拿到毕业文凭和学位,后去巴黎留学,主攻物理和数学。当其父亲在世时,仅靠自己微薄的收入过日子,生活清苦,后其父和姑母去逝,给他留下大笔财产,成了“一切有学问的人中最富有的一个;一切最富有的人中最有学问的一个。”卡文迪许实验室 人们为纪念这位大科学家，特意为他树立了纪念碑。卡文迪许一生勤俭，逝世后留下了大笔遗产，其中一部分由他的家族在1871年捐赠给剑桥大学创办卡文迪许实验室，这个实验室曾经对物理科学的进步作出了巨大的贡献，先后培养出26名诺贝尔奖获得者。 卡文迪许则巧妙地利用和改进了扭秤装置，测出了引力常量G。有人形象地称他是“天才发明和天才借鉴”。万有引力定律的检验需要大量的事实，卡文迪许测定引力常量的实验是其他检验无法代替的，它为万有引力定律的普遍意义奠定了强有力的实验基础。如果没有G的测出，则万有引力定律在许多问题的应用受到限制。正是由于卡文迪许测出了引力常量G，才使得万有引力定律在天文学的发展上起了重要的作用。 教学反思略
