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1、2008-2009学年度高一物理必修2活动单第六章 万有引力与航天6.3 万有引力定律学习目标：1.在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此规律有初步理解。2.介绍万有引力恒量的测定方法，增加学生对万有引力定律的感性认识。3.通过牛顿发现万有引力定律的思考过程和卡文迪许扭秤的设计方法，渗透科学发现与科学实验的方法论教育。活动过程：活动一、月-地检验探讨月球是绕地球做圆周运动的，向心力是由谁来提供的呢？ 粉笔头由静止释放，粉笔头为什么总是向下运动的？它们各受什么力，这些力是不是一种力呢？ 体验检验过程：已知月球距离地球平均距离为380000km，月球绕地球公转周期为27天，试求
2、月球绕地球做圆周运动的向心加速度。地球表面的重力加速度g=牛顿将上述关系联系起来研究后大胆提出：这些力是属于同种性质的力，应遵循同一规律；并进一步指出这种力应存在于宇宙中任何具有质量的物体之间。活动二、万有引力定律的理解(1)万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用。(2)万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的。两个物体间的引力大小，跟他们之间质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。F=G理解：（1）、式中G为万有引力常量。r为两物体的中心距离，其含义是两个质点间的距离。两个物体相距很远,则物体一般可以视为质点；但如果是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的
3、距离。例：两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起，两者之间的万有引力为F，若两个半径是小铁球2倍的实心大铁球靠在一起，则它们之间的万有引力是多大？（2）、万有引力是因为物体有质量而产生的引力。从万有引力定律可以看出，物体间的万有引力由相互作用的两个物体的质量决定，所以质量是万有引力的产生原因。从这一产生原因可以看出：万有引力不同于我们初中所学习过的电荷间的引力及磁极间的引力，也不同于我们以后要学习的分子间的引力。（3）、万有引力定律的适用条件是：两个质点间的相互作用，可以看作质点的两个（4）、万有引力定律不仅适用于宏观低速运动的物体，也适用于微观高速运动的粒子。例1、设地球表面重力加速度为，物体在
4、距离地心4R(R是地球的半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则为（）A. 1 B 1/9 C. 1/4 D. 1/16万有定律揭示了怎样的自然规律？活动三、引力常量的测定1、万有引力恒量是谁首先测量的？亨利卡文迪许是英国化学家、物理学家。1731年10月10日生于法国尼斯。公元1810年3月10日，卡文迪许在伦敦逝世，终身未婚。1784年左右他研究了空气的组成，他还发现了硝酸。卡文迪许在热学理论、计温学、气象学、大地磁学等方面都有研究。1798年他完成最后的实验时，已年近七十。在物理学上他最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律，确定了引力常数和地球平均密度。 卡文迪许验证万
5、有引力定律的实验采用自己设计的“扭秤”为工具，后人称为著名的“卡文迪许实验”。2、实验装置 卡文迪许用一个质量大的铁球和一个质量小的铁球分别放在扭秤的两端。扭秤中间用一根韧性很好的钢丝系在支架上，钢丝上有个小镜子。用激光照射镜子，激光反射到一个很远的地方，标记下此时激光所在的点。 用两个质量一样的铁球同时分别吸引扭秤上的两个铁球。由于万有引力作用。扭秤微微偏转。但激光所反射的远点却移动了较大的距离。他用此计算出了万有引力公式中的常数G。实验需要注意两个地方：（1）两个1千克的物体间的万有引力很小，他是如何解决的？（2）力很小读数如何解决的？原理：利用了两次放大1、尽可能地增大了T型架连接两球的
6、长度使两球间万有引力产生较大的力矩，使杆偏转。2、尽力的增大弧度尺与系统的距离使小镜子的反射光在弧线上转动了较大角度，1789年，卡文迪许利用扭秤，成功地测出了引力常量的数值，证明了万有引力定律的正确。 卡文迪许解决问题的思路是，将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系算出微小的变化量 此实验的巧妙之处在于将微弱的力的作用进行了放大。 3、测量的万有引力常量的数值和单位？例2、地面上两个50kg的质点，相距1m远时它们间的万有引力多大？已知地球的质量约为6.01024kg，地球半径为6.4106m，则这个物体和地球之间的万有引力又是多大？（F1=1.6
7、67510-7N，F2=493N）思考：在现实生活中，两物体间的万有引力我们无法观察到呢？为什么？例3、地球的质量是月球质量的81倍，设地球与月球之间的距离为s，有一飞行器运动到地球与月球连线上某位置时，地球对它的引力和月球对它的引力大小相等，那么此飞行器离开地心的距离是多少？第六章 万有引力与航天6.3 万有引力定律学习目标：1.在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此规律有初步理解。2.介绍万有引力恒量的测定方法，增加学生对万有引力定律的感性认识。3.通过牛顿发现万有引力定律的思考过程和卡文迪许扭秤的设计方法，渗透科学发现与科学实验的方法论教育。活动过程：活动一、月-地检
8、验探讨月球是绕地球做圆周运动的，向心力是由谁来提供的呢？ 粉笔头由静止释放，粉笔头为什么总是向下运动的？它们各受什么力，这些力是不是一种力呢？ 体验检验过程：已知月球距离地球平均距离为380000km，月球绕地球公转周期为27天，试求月球绕地球做圆周运动的向心加速度。地球表面的重力加速度g=牛顿将上述关系联系起来研究后大胆提出：这些力是属于同种性质的力，应遵循同一规律；并进一步指出这种力应存在于宇宙中任何具有质量的物体之间。活动二、万有引力定律的理解(1)万有引力： (2)万有引力定律： 表达式：F=理解：（1）、式中G为万有引力常量。r为两物体的中心距离，其含义是两个质点间的距离。两个物体相
9、距很远,则物体一般可以视为质点；但如果是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的距离。例：两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起，两者之间的万有引力为F，若两个半径是小铁球2倍的实心大铁球靠在一起，则它们之间的万有引力是多大？（2）、万有引力是因为物体有质量而产生的引力。从万有引力定律可以看出，物体间的万有引力由相互作用的两个物体的质量决定，所以质量是万有引力的产生原因。从这一产生原因可以看出：万有引力不同于我们初中所学习过的电荷间的引力及磁极间的引力，也不同于我们以后要学习的分子间的引力。（3）、万有引力定律的适用条件是：两个质点间的相互作用，可以看作质点的两个（4）、万有引力
10、定律不仅适用于宏观低速运动的物体，也适用于微观高速运动的粒子。它存在于宇宙中任何具有质量的物体之间例1、设地球表面重力加速度为，物体在距离地心4R(R是地球的半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则为（）A. 1 B 1/9 C. 1/4 D. 1/16万有定律揭示了怎样的自然规律？活动三、引力常量的测定1、物理学史：万有引力恒量是谁首先测量的？你了解该科学家的生平简介吗？2、实验装置 实验需要注意两个地方：（1）两个1千克的物体间的万有引力很小，他是如何解决的？（2）力很小读数如何解决的？实验原理：1、尽可能地增大了T型架连接两球的长度使两球间万有引力产生较大的力矩，使杆偏转。2、尽力
11、的增大弧度尺与系统的距离使小镜子的反射光在弧线上转动了较大角度，1789年，卡文迪许利用扭秤，成功地测出了引力常量的数值，证明了万有引力定律的正确。 卡文迪许解决问题的思路是，将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系算出微小的变化量 此实验的巧妙之处在于将微弱的力的作用进行了放大。 3、测量的万有引力常量的数值和单位？例2、地面上两个50kg的质点，相距1m远时它们间的万有引力多大？已知地球的质量约为6.01024kg，地球半径为6.4106m，则这个物体和地球之间的万有引力又是多大？ 思考：在现实生活中，两物体间的万有引力我们无法观察到呢？为什么？例3、地球的质量是月球质量的81倍，设地球与月球之间的距离为s，有一飞行器运动到地球与月球连线上某位置时，地球对它的引力和月球对它的引力大小相等，那么此飞行器离开地心的距离是多少？
