高中物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)
作為一名教職工，常常要根據(jù)教學(xué)需要編寫教學(xué)設(shè)計(jì)，借助教學(xué)設(shè)計(jì)可以提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。我們該怎么去寫教學(xué)設(shè)計(jì)呢？以下是小編精心整理的高中物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
高中物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)篇1
知識目標(biāo)
1、在開普勒第三定律的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)得到萬有引力定律，使學(xué)生對此定律有初步理解；
2、使學(xué)生了解并掌握萬有引力定律；
3、使學(xué)生能認(rèn)識到萬有引力定律的普遍性（它存在宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，不管它們之間是否還有其它作用力）。
能力目標(biāo)
1、使學(xué)生能應(yīng)用萬有引力定律解決實(shí)際問題；
2、使學(xué)生能應(yīng)用萬有引力定律和圓周運(yùn)動知識解決行星繞恒星和衛(wèi)星繞行星運(yùn)動的天體問題。
情感目標(biāo)
1、使學(xué)生在學(xué)習(xí)萬有引力定律的過程中感受到萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)是經(jīng)歷了幾代科學(xué)家的不斷努力，甚至付出了生命，最后牛頓總結(jié)了前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上才發(fā)現(xiàn)的。讓學(xué)生在應(yīng)用萬有引力定律的過程中應(yīng)多觀察、多思考。
教學(xué)建議
萬有引力定律的內(nèi)容固然重要，讓學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程更重要。建議教師在授課時(shí)，應(yīng)提倡學(xué)生自學(xué)和查閱資料。教師應(yīng)準(zhǔn)備的資料應(yīng)更廣更全面。通過讓學(xué)生閱讀“萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程”，讓學(xué)生根據(jù)牛頓提出的幾個(gè)結(jié)果自己去猜測萬有引力與那些量有關(guān)。教師在授課時(shí)可以讓學(xué)生自學(xué)，也可由教師提出問題讓學(xué)生討論，也可由教師展示出開普勒三定律和牛頓的一些故事引導(dǎo)學(xué)生討論。
教學(xué)目的：
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(dǎo)萬有引力定律；
3、掌握萬有引力定律，能解決簡單的萬有引力問題；
教學(xué)難點(diǎn)：萬有引力定律的應(yīng)用
教學(xué)重點(diǎn)：萬有引力定律
教學(xué)工具：
展示第谷、哥白尼，伽利略、開普勒和牛頓等人圖片。
教學(xué)過程
�。ㄒ唬┬抡n教學(xué)（20分鐘）
1、引言
展示第谷、哥白尼，伽利略、開普勒和牛頓等人照片并講述物理學(xué)史：
十七世紀(jì)中葉以前的漫長時(shí)間中，許多天文學(xué)家和物理學(xué)家（如第谷、哥白尼，伽利略和開普勒等人），通過了長期的觀察、研究，已為人類揭示了行星的運(yùn)動規(guī)律。但是，長期以來人們對于支配行星按照一定規(guī)律運(yùn)動的原因是什么。卻缺乏了解，更沒有人敢于把天體運(yùn)動與地面上物體的運(yùn)動聯(lián)系起來加以研究。
偉大的物理學(xué)家牛頓在哥白尼、伽利略和開普勒等人研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將地面上的動力學(xué)規(guī)律推廣到天體運(yùn)動中，研究、確立了《萬有引力定律》。從而使人們認(rèn)識了支配行星按一定規(guī)律運(yùn)動的原因，為天體動力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。那么：
�。�1）牛頓是怎樣研究、確立《萬有引力定律》的呢？
�。�2）《萬有引力定律》是如何反映物體間相互作用規(guī)律的？
以上兩個(gè)問題就是這節(jié)課要研究的重點(diǎn)。
2、通過舉例分析，引導(dǎo)學(xué)生粗略領(lǐng)會牛頓研究、確立《萬有引力定律》的科學(xué)推理的思維方法。
蘋果在地面上加速下落：（由于受重力的原因）：
月亮繞地球作圓周運(yùn)動：（由于受地球引力的原因）；
行星繞太陽作圓周運(yùn)動：（由于受太陽引力的原因），
�。ㄅｎD認(rèn)為）
牛頓將上述各運(yùn)動聯(lián)系起來研究后提出：這些力是屬于同種性質(zhì)的力，應(yīng)遵循同一規(guī)律；并進(jìn)一步指出這種力應(yīng)存在于宇宙中任何具有質(zhì)量的物體之間。
3、引入課題。
板書：第二節(jié)、萬有引力定律
�。�1）萬有引力：宇宙間任何有質(zhì)量的物體之間的相互作用。（板書）
（2）萬有引力定律：宇宙間的一切物體都是相互吸引的。兩個(gè)物體間的引力大小，跟他們之間質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。（板書）
式中： 為萬有引力恒量 ； 為兩物體的中心距離。引力是相互的（遵循牛頓第三定律）。
�。ǘ⿷�(yīng)用（例題及課堂練習(xí)）
學(xué)生中存在這樣的問題：既然宇宙間的一切物體都是相互吸引的，哪為什么物體沒有被吸引到一起？（請學(xué)生帶著這個(gè)疑問解題）
例題1、兩物體質(zhì)量都是1kg，兩物體相距1m，則兩物體間的萬有引力是多少？
解：由萬有引力定律得：
代入數(shù)據(jù)得：
通過計(jì)算這個(gè)力太小，在許多問題的計(jì)算中可忽略。
例題2、已知地球質(zhì)量大約是 ，地球半徑為 km，地球表面的重力加速度 。
求：
（1）地球表面一質(zhì)量為10kg物體受到的萬有引力？
（2）地球表面一質(zhì)量為10kg物體受到的重力？
�。�3）比較萬有引力和重力？
解：（1）由萬有引力定律得：
代入數(shù)據(jù)得：
�。�2）
（3）比較結(jié)果萬有引力比重力大。原因是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。
（三）課堂練習(xí)：
教師請學(xué)生作課本中的練習(xí)，教師引導(dǎo)學(xué)生審題，并提示使用萬有引力定律公式解題時(shí)，應(yīng)注意因單位制不同， 值也不同，強(qiáng)調(diào)用國際單位制解題。請學(xué)生同時(shí)到前面，在黑板上分別作1、2、3題。其它學(xué)生在座位上逐題解答。此時(shí)教師巡回指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)隨時(shí)注意黑板上演算的情況。
（四）小結(jié)：
1、萬有引力存在于宇宙中任何物體之間（天體間、地面物體間、微觀粒子間）。天體間萬有引力很大，為什么？留學(xué)生去想（它是支配天體運(yùn)動的原因）。地面物體間，微觀粒子間：萬有引力很小，為什么？它不足以影響物體的運(yùn)動，故常�？珊雎圆挥�(jì)。
2、應(yīng)用萬有引力定律公式解題， 值選 ，式中所涉其它各量必須取國際單位制。
�。ㄎ澹┎贾米鳂I(yè)（3分鐘）：教師可根據(jù)學(xué)生的情況布置作業(yè)。
探究活動
組織學(xué)生編寫相關(guān)小論文，通過對資料的收集，了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，了解科學(xué)家們對知識的探究精神，下面就是相關(guān)的題目。
1、萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的歷史過程。
2、第谷在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律上的貢獻(xiàn)。
高中物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)篇2
【教材分析】
萬有引力定律這一節(jié)是本章的重點(diǎn)，是對前兩節(jié)課內(nèi)容的延伸，也是下節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)。教材在尊重歷史事實(shí)的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，通過月—地檢驗(yàn)讓學(xué)生體會萬有引力定律的推導(dǎo)過程，親自證實(shí)了天上的力和地上的力遵守相同的規(guī)律——萬有引力定律。
通過對萬有引力定律內(nèi)容的分析學(xué)習(xí)，讓學(xué)生知道萬有引力定律的性質(zhì)和適用條件，重點(diǎn)學(xué)會用定律解決相關(guān)題型。為下一節(jié)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【學(xué)情分析】
學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了與本節(jié)內(nèi)容相關(guān)的知識。如牛頓運(yùn)動定律、圓周運(yùn)動、開普勒三定律等，理論上已經(jīng)具備了接受萬有引力定律的能力。同時(shí)，近幾年我國在航天事業(yè)上成就突飛猛進(jìn)，這對學(xué)生學(xué)習(xí)關(guān)與宇宙、航天、衛(wèi)星等相關(guān)知識有極大的促進(jìn)作用。
通過上一節(jié)課的探究學(xué)習(xí)， 學(xué)生已經(jīng)知道了太陽與行星間引力的規(guī)律，為本節(jié)課打下了基礎(chǔ)，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生對天體運(yùn)動知識的學(xué)習(xí)興趣，挑起了學(xué)生的求知欲望。
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識與技能
1、知道萬有引力定律得出的思路和過程，通過月—地檢驗(yàn)證明了天上行星之間的引力和地球上物體的重力是同種性質(zhì)的力。
2、能準(zhǔn)確理解萬有引力定律并會用萬有引力定律公式解決相關(guān)問題。
3、了解卡文迪許通過扭稱測出了引力常量并明白萬有引力常量的意義。
二、過程與方法
1、通過萬有引力定律的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體會在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程猜想與求證的重要性。
2、通過學(xué)習(xí)卡文迪許的扭稱原理，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法論教育。
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
1、通過學(xué)習(xí)牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程及證明過程，說明科學(xué)研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，培養(yǎng)學(xué)生持之以恒的精神。同時(shí)感受物理嚴(yán)謹(jǐn)有趣的邏輯思維。
2、通過對萬有引力定律的學(xué)習(xí)，感悟自然界的統(tǒng)一、和諧之美。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1、月—地檢驗(yàn)的推導(dǎo)過程。
2、萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)式。
【教學(xué)難點(diǎn)】
1、月—地檢驗(yàn)的理論推導(dǎo)和檢驗(yàn)過程。
2、萬有引力定律的應(yīng)用。
【設(shè)計(jì)思想】
通過本節(jié)課學(xué)習(xí)，將讓學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行“發(fā)現(xiàn)之旅”———追尋牛頓的足跡。為此整個(gè)教學(xué)流程如下：通過回憶行星與太陽間的引力規(guī)律對比蘋果落地引起猜想———或許這是同一性質(zhì)的力。再通過教師引導(dǎo)，學(xué)生親自計(jì)算通過月—地檢驗(yàn)得出結(jié)論：行星與太陽間引力和物體重力是同一種性質(zhì)的力。然后通過合理的、更大膽的猜想總結(jié)出萬有引力定律。最后通過學(xué)習(xí)卡文迪許的扭稱實(shí)驗(yàn)測定引力常量G理解該常量的重大物理意義。
通過蘋果落地引起猜想——月—地檢驗(yàn)理論推導(dǎo)——卡文迪許的扭稱實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理中主動的參與知識的構(gòu)建過程，體會這種充滿著大膽的設(shè)想、巧妙的驗(yàn)證和從中體現(xiàn)著的科學(xué)探索的精神與方法。同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)對萬有引力定律的驗(yàn)證，強(qiáng)調(diào)物理實(shí)驗(yàn)在學(xué)習(xí)過程中的重要性。
【教學(xué)過程】
新課引入
教師手拿一枚蘋果提問：“看到這枚蘋果想到了什么？”
學(xué)生各抒己見：香、甜、蘋果手機(jī)等。
教師總結(jié)：是的，我和大家的想法是一樣的。蘋果是水果屆之王，不僅在通訊領(lǐng)域地位顯赫，在物理學(xué)上也有很重要的地位�？茖W(xué)巨人牛頓在他的后花園與一枚蘋果的對話揭示了一條偉大的定律。萬有引力定律。這條定律是如何總結(jié)出？本節(jié)課我們一起學(xué)習(xí)。
首先我們先了解一下本節(jié)課標(biāo)的要求。
�、僦赖孛嫔衔矬w所受重力與天體間的引力是同一性質(zhì)的力。
�、� 理解萬有引力定律的含義，會用萬有引力定律解決有關(guān)實(shí)際問題。
③了解引力常量G的測定在科學(xué)歷史上的重大意義。
帶著課標(biāo)對我們的要求，開始這節(jié)課內(nèi)容的學(xué)習(xí)。
通過上一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了太陽與行星間的引力規(guī)律，提問：規(guī)律是什么？
學(xué)生集體答：太陽與行星間的引力與它們質(zhì)量的乘積成正比，與他們距離的二次方成反比即 F=GMmr2。
這一節(jié)我們將繼續(xù)追尋牛頓的足跡“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律。
教授新課
一．月—地檢驗(yàn)
播放動畫，提出問題：
牛頓運(yùn)用它超凡的數(shù)學(xué)能力證明了行星與太陽之間的引力關(guān)系，那么是什么力使得蘋果不能離開地球而總是落回地面呢？地球吸引蘋果的力和地球吸引月球的力會不會是同一種力呢？
學(xué)生活動一：學(xué)生閱讀課文39頁小組討論如何從理論上證明地球吸引月球的力與地球吸引蘋果的力是同一種性質(zhì)的力？（已知r月=60R地）
小組討論，匯報(bào)成果：（理論證明）
觀點(diǎn)一 假如這兩個(gè)力是同一種性質(zhì)的力，那么都應(yīng)滿足太陽與行星間引力關(guān)系式 F=GMmr2。為了避免物體質(zhì)量對力大小的影響，我們可以將同一個(gè)蘋果放到月球軌道上來 替代月球。這樣只需求出兩個(gè)引力的大小，再比較F月F地=13600即可。
觀點(diǎn)二 由 F=GMmr2 結(jié)合牛頓第二定律 F=ma=GMmr2 知在計(jì)算過程中可以將月球和蘋果的質(zhì)量約掉，只需求出它們的加速度 a=GMr2 。然后比較兩個(gè)加速度的大小a月a地=13600即可證明它們是同一種性質(zhì)的力。
教師小結(jié)：加速度之比與軌道半徑成反比，只需要證明a月a地=R2r2=13600即可證明地球吸引蘋果的力與地球吸引月球的力是同種性質(zhì)的力
在牛頓時(shí)代，已經(jīng)能測出月球到地球的距離， 月球公轉(zhuǎn)周期27.3天，還有地球上物體的加速度即重力加速度g=9.8m/s2同學(xué)們能否根據(jù)以上數(shù)據(jù)驗(yàn)證前面的猜想呢？
驗(yàn)證猜想：
學(xué)生活動二：請學(xué)生們分小組討論計(jì)算驗(yàn)證猜想，然后小組選代表講述驗(yàn)證過程。
學(xué)生上黑板展示計(jì)算過程并講解：
月球繞地球運(yùn)動可看出圓周運(yùn)動，月球軌道上的加速度就是向心加速度可以用以下公式求出這個(gè)向心加速度再與地球上物體的加速度比之即可驗(yàn)證。
誤差允許范圍內(nèi)，證明成功。
結(jié)論：地球?qū)υ虑虻囊�、地球�(qū)Φ孛嫔衔矬w的引力以及太陽與行星間的引力，確實(shí)是同一種性質(zhì)的力，遵守相同的規(guī)律。
【設(shè)計(jì)思想】讓學(xué)生自己動手推導(dǎo)，得出結(jié)論。用無可辯駁的事實(shí)證明猜想的正確性，有更強(qiáng)的說服力。
進(jìn)一步猜想
順著這個(gè)思路繼續(xù)想，既然天上的力和人間的力遵守相同的規(guī)律，那么是不是任意兩個(gè)物體之間都存在這樣的力呢？
很可能，只是我們身邊的物體質(zhì)量比天體質(zhì)量小的多，我們感覺不到而已。于是，牛頓大膽把以上規(guī)律推廣到了宇宙中一切物體之間，就得到了著名的萬有引力定律。
二．萬有引力定律
1、內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體之間都存在相互作用的引力，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量和 的乘積成正比，跟兩物體之間的距離的平方成反比。
�。▽W(xué)生集體朗讀定律內(nèi)容，并思考定律中反映了哪些相關(guān)信息）
2、公式：
�。ㄒ龑�(dǎo)學(xué)生注意各個(gè)符號代表的物理意義）
3、關(guān)于r的理解：（學(xué)生思考回答）
�、僦贿m用于質(zhì)點(diǎn)間引力的計(jì)算，r取兩質(zhì)點(diǎn)間距。
【教師補(bǔ)充】 ②兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時(shí)，也可直接用公式計(jì)算，r指兩球心間距。
�、垡粋�(gè)物體可看成質(zhì)點(diǎn)，另一個(gè)為質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，r取質(zhì)點(diǎn)到球心間距。
學(xué)生活動三：問題：當(dāng)兩物體間的距離 時(shí)，則兩物體之間的引力 ，這種觀點(diǎn)對么？
學(xué)生各抒己見，教師總結(jié)回答。
解 ：當(dāng)兩物體間距離 時(shí)，物體不能看成質(zhì)點(diǎn)，公式 已不再適用。
如果兩個(gè)物體不能看做質(zhì)點(diǎn)，就不能用這個(gè)公式計(jì)算，但是物體間的萬有引力依然存在的。
4、性質(zhì)：
�。�1）．普遍性：萬有引力是普遍存在于宇宙中的任何有質(zhì)量的物體（大到天體小到微觀粒子）間的相互吸引力，它是自然界的物體間的基本相互作用之一。
�。�2）．相互性：兩個(gè)物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力，符合牛頓第三定律。
（3）．宏觀性：通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的物理意義．在微觀世界中，粒子的質(zhì)量都非常小，粒子間的萬有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計(jì)。
5、萬有引力定律的意義
教師小結(jié)
通過這一小節(jié)的學(xué)習(xí)我們知道了萬有引力定律是如何從天上降落到了人間。也體會到了物理嚴(yán)謹(jǐn)有趣的邏輯思維。在燦爛的星空下，那些已知或未知的天體都是在萬有引力定律的指揮下有條不紊的運(yùn)行，多么神奇，這也體現(xiàn)了物理的統(tǒng)一、和諧之美。
三、引力常量的測定
牛頓雖然發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒有給出引力常量G的數(shù)值。由于一般物體間的引力非常小，用實(shí)驗(yàn)測定極其困難。直到一百多年之后，才由英國的物理學(xué)家卡文迪許用精巧的扭秤測出。課件展示圖片（教材中沒有，補(bǔ)充給學(xué)生）并介紹構(gòu)造、實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生一起分析原理。
扭秤的主要部分是：一個(gè)T字形輕而結(jié)實(shí)的框架，倒掛在一根石英絲下。在T形架的兩端各固定一個(gè)小球，再在每個(gè)小球的附近各放一個(gè)大球，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。
由于引力很小，這個(gè)扭轉(zhuǎn)的角度會很小。怎樣才能把這個(gè)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(yuǎn)處的刻度尺，當(dāng)鏡子與T形架一起發(fā)生一個(gè)很小的轉(zhuǎn)動時(shí)，刻度尺上的光斑會發(fā)生較大的移動。這樣，就起到一個(gè)化小為大的。
高中物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)篇3
知識與技能
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(yùn)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(jì)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(xué)歷史上的.重大意義。
4、了解萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的意義。
過程與方法
1、通過演繹牛頓當(dāng)年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，體會在科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中猜想與求證的重要性。
2、體會推導(dǎo)過程中的數(shù)量關(guān)系。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
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(dāng)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(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會科學(xué)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。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1、萬有引力定律的推導(dǎo)過程，既是本節(jié)課的重點(diǎn)，又是學(xué)生理解的難點(diǎn)。
2、由于一般物體間的萬有引力極小，學(xué)生對此缺乏感性認(rèn)識。
教學(xué)方法
探究、講授、討論、練習(xí)
教學(xué)活動
（一） 引入新課
復(fù)習(xí)回顧上節(jié)課的內(nèi)容
如果行星的運(yùn)動軌道是圓，則行星將作勻速圓周運(yùn)動。根據(jù)勻速圓周運(yùn)動的條件可知，行星必然要受到一個(gè)引力。牛頓認(rèn)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(yùn)動所需的向心力。
學(xué)生活動： 推導(dǎo)得
將V=2πr/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(gè)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為比例常數(shù)）
�。ǘ┻M(jìn)行新課
教師：牛頓得到這個(gè)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(xué)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(gè)規(guī)律，那么其他天體之間的力是否也遵從這個(gè)規(guī)律呢？（比如說月球與地球之間）
師生： 因?yàn)槠渌祗w的運(yùn)動規(guī)律與之類似，根據(jù)前面的推導(dǎo)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(xué)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’=m’g
從以上推導(dǎo)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=6.37×106m ， 月球繞地球的軌道半徑r=3.8×108 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(dāng)時(shí)都已經(jīng)能夠精確測量）
提問：同學(xué)們能否通過提供的數(shù)據(jù)驗(yàn)證關(guān)系式F’=G 是否成立？
學(xué)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’=m’g=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(jì)算：
a/g≈1/3600
R2 / r2≈1/3600
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(dāng)年所做的著名的“月—地”檢驗(yàn)，結(jié)果證明他的猜想是正確的。從而驗(yàn)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(shí)你又會想到什么呢？
學(xué)生回答基礎(chǔ)上教師總結(jié)：
猜想三：自然界中任何兩個(gè)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(gè)物體間，于1687年正式發(fā)表了具有劃時(shí)代意義的萬有引力定律。
萬有引力定律
�、賰�(nèi)容
自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)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。
�、诠�
如果用m1和m2表示兩個(gè)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為引力常量）
說明：
1、G為引力常量，在SI制中，G=6.67×10—11N·m2/kg2。
2、萬有引力定律中的物體是指質(zhì)點(diǎn)而言，不能隨意應(yīng)用于一般物體。
a、對于相距很遠(yuǎn)因而可以看作質(zhì)點(diǎn)的物體，公式中的r 就是指兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)，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(shí)際應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)時(shí)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(xué)家卡文迪許才用實(shí)驗(yàn)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(gè)T字形輕而結(jié)實(shí)的框架，把這個(gè)T形架倒掛在一根石英絲下。若在T形架的兩端施加兩個(gè)大小相等、方向相反的力，石英絲就會扭轉(zhuǎn)一個(gè)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(gè)小球，再在每個(gè)小球的附近各放一個(gè)大球，大小兩個(gè)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(dāng)然由于引力很小，這個(gè)扭轉(zhuǎn)的角度會很小。怎樣才能把這個(gè)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(yuǎn)處的刻度尺，當(dāng)鏡子與T形架一起發(fā)生一個(gè)很小的轉(zhuǎn)動時(shí)，刻度尺上的光斑會發(fā)生較大的移動。這樣，就起到一個(gè)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(shí)大球?qū)π∏虻囊Α？ㄎ牡显S用此扭秤驗(yàn)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(gè)數(shù)值與近代用更加科學(xué)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6.754×10—11 N·m2/kg2，現(xiàn)在公認(rèn)的G值為6.67×10—11 N·m2/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(gè)質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0.5m時(shí)之間的萬有引力有多大（可由學(xué)生回答：約6.67×10—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�，月球�(qū)Ｑ蟮囊?dǎo)致了潮汐現(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(dá)3.56×1022N。
教師：萬有引力定律建立的重要意義
17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一，它把地面上的物體運(yùn)動的規(guī)律和天體運(yùn)動的規(guī)律統(tǒng)一了起來，對以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響，而且它第一次揭示 了自然界中的一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認(rèn)識自然的歷史上樹立了一座里程碑。
高中物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)篇4
一、課題：萬有引力定律
二、課型：概念課（物理按教學(xué)內(nèi)容課型分為：規(guī)律課、概念課、實(shí)驗(yàn)課、習(xí)題課、復(fù)習(xí)課）
三、課時(shí)：1課時(shí)
四、教學(xué)目標(biāo)
�。ㄒ唬┲R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(jì)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(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)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(jià)值觀
1、培養(yǎng)學(xué)生研究問題時(shí)，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(xué)研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀。
五、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式。
難點(diǎn)：
1、對萬有引力定律的理解；
2、學(xué)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。
六、教學(xué)法：合作探究、啟發(fā)式學(xué)習(xí)等。
七、教具：多媒體、課本等。
八、教學(xué)過程
�。ㄒ唬⿲�(dǎo)入
回顧以前對月—地檢驗(yàn)部分的學(xué)習(xí)，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(gè)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(jìn)一步大膽假設(shè)：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？
引發(fā)學(xué)生思考：很可能有，只是因?yàn)槲覀兩磉叺奈矬w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(gè)物體間，即具有劃時(shí)代意義的萬有引力定律．然后在學(xué)生的興趣中進(jìn)行假設(shè)論證。
�。ǘ┻M(jìn)入新課
學(xué)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(shí)例。
教師引導(dǎo)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(shí)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(xué)表達(dá)式如何？并注明每個(gè)符號的單位和物理意義。
教師引導(dǎo)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(gè)物體間的引力，單位：N．m1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，單位：kg，r為兩個(gè)物體間的距離，單位：m.G為萬有引力常量：G=6．67×10—11 N·m2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距米時(shí)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(dǎo)總結(jié)：只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間的距離。
4、你認(rèn)為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？
教師引導(dǎo)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(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運(yùn)動的規(guī)律和天體運(yùn)動的規(guī)律統(tǒng)一起來；對科學(xué)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(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)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(gè)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(jì)。
2、相互性：兩個(gè)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(gè)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(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間的距離。
（四）活動探究
請兩名學(xué)生上講臺做個(gè)游戲：兩人靠攏后離開三次以上。創(chuàng)設(shè)情境，加深學(xué)生對本節(jié)知識點(diǎn)的印象和運(yùn)用，請一位同學(xué)上臺展示計(jì)算結(jié)果，師生互評。
1、請估算這兩位同學(xué)，相距1m遠(yuǎn)時(shí)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(xué)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(xué)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?yàn)樵诘厍虮砻嫔系奈矬w所受萬有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力。
�。ㄎ澹┱n堂小結(jié)
小結(jié)：學(xué)生在教師引導(dǎo)下認(rèn)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(jìn)行生生互評。
�。┎贾米鳂I(yè)
作業(yè)：完成“問題與練習(xí)”
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