第一篇：萬有引力定律優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)

《萬有引力定律》教案分析

一、教學(xué)目標(biāo)

【知識與技能】

了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)思路和過程;知道什么是萬有引力定律;知道萬有引力常量以及它的測量方法。

【過程與方法】

通過逐步建立萬有引力定律的過程，提高演繹思維能力與歸納概括能力，學(xué)習(xí)物理規(guī)律“提出猜想--理論推導(dǎo)--實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)”的科學(xué)研究方法。

【情感態(tài)度與價(jià)值觀】

感受物理學(xué)的科學(xué)魅力，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式。

二、教學(xué)重難點(diǎn)

【重點(diǎn)】

月--地檢驗(yàn)，萬有引力定律，引力常量。

【難點(diǎn)】

月--地檢驗(yàn)的思路。

三、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課

教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧太陽與行星的引力公式。

教師追問：行星與太陽間的引力能使行星不能飛離太陽，那是什么力使地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢?

環(huán)節(jié)二：新課講授

(一)萬有引力的猜想

教師講述牛頓對蘋果思考的故事：蘋果成熟后會受重力掉落在地面，如果蘋果樹長在最高的山頂上，蘋果也會受重力落到地面上，并且這個(gè)力沒有明顯的變化，如果蘋果樹延伸到月球上，這個(gè)力會不會作用到月球上?

引出猜想：拉住月球使它繞地球運(yùn)動的力，與拉著蘋果下落的力是否是同種力?

第二篇：《萬有引力定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

《萬有引力定律》教學(xué)設(shè)計(jì) 劉立剛

教材分析

本節(jié)是在學(xué)習(xí)了太陽與行星的引力后，探究地球與月球，地球與地面上的物體之間的作用力是否與太 陽與行星間的作用力是同性質(zhì)得力，從而得出萬有引力定律。課本通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學(xué)生在現(xiàn)有的知識基礎(chǔ)身于歷史的背景下，經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力的過程。

《萬有引力定律》這節(jié)內(nèi)容是對上兩節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步推演，并與之構(gòu)成本章的第一單元內(nèi)容。它是本章的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)，本節(jié)內(nèi)容也是下節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)，學(xué)生分析

從知識結(jié)構(gòu)來看，在學(xué)習(xí)萬有引力定律前，學(xué)生已經(jīng)對力、重力、向心力、太陽對行星的引力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握自由落體運(yùn)動和圓周運(yùn)動等運(yùn)動規(guī)律，能熟練運(yùn)動牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)問題。

從知識建構(gòu)來看，在上一節(jié)中學(xué)生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程，從中向?qū)W生滲透了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設(shè)、推理論證等方法思想，依照學(xué)生的認(rèn)知心理特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)上節(jié)課“說一說”中的 問題，很容易在他們腦中形成這樣一個(gè)問題：太陽與行星間引力規(guī)律是否適用于我們與地球間的相互作用？從而為我們進(jìn)一步演繹萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，確定了轉(zhuǎn)接點(diǎn)，也引入本節(jié)新課內(nèi)容。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬有引力定律的起點(diǎn)能力。教學(xué)目標(biāo)

一、知識與技能

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及公式的適用范圍。并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計(jì)算問題。

3、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。

二、過程與方法

1、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。

2、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。

三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

1、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。

2、經(jīng)過萬有引力常量測定的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會科學(xué)的方法論和物理常量數(shù)量級的重要性 教學(xué)重、難點(diǎn)

1、月-地檢驗(yàn)的推到過程。

2、萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式。教學(xué)設(shè)計(jì)

一、新課引入

教師活動

通過上節(jié)的分析，我們已經(jīng)知道了我們太陽與行星間的引力規(guī)律，那么： 1.行星為什么能夠繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)而不會飛離太陽？ 2.行星與太陽間的引力與什么因素有關(guān)？

3.可以根據(jù)哪些已知規(guī)律推導(dǎo)出推出太陽與行星間的引力遵從的是什么樣的規(guī)律？

4.公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽和行星之間的引力，正是太陽和行星之間的引力使得行星不能飛 離太陽。那么大家想到過，又是什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？ 為了研究這個(gè)問題，下面我們繼續(xù)來體驗(yàn)一下：牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思維過程。學(xué)生活動（引導(dǎo)學(xué)生回答，教師及時(shí)糾正補(bǔ)充）

行星與太陽間的引力提供作為行星繞太陽近似圓周運(yùn)動的向心力，從而使得行星不能飛離太陽。

行星與太陽間的引力F與太陽和行星之間的距離r，行星質(zhì)量m和太陽質(zhì)量M有關(guān)。根據(jù)開普勒第一、第二定律和牛頓第三定律推出太陽與行星間的引力遵從的規(guī)律。

二、新課教學(xué)

（一）進(jìn)一步猜想

教師活動

演示：將塑料制成且內(nèi)部空心的蘋果置于某位學(xué)生頭頂不遠(yuǎn)處，靜止釋放。思考：

1．蘋果為什么只砸向這位同學(xué)，而不是砸向其他同學(xué)呢？ 2．那么受到重力又是怎么產(chǎn)生的呢？

3．地球?qū)μO果的引力和太陽對行星的引力是否根本就是同一種力？若是這樣，物體離地面越遠(yuǎn)，其受到地球的引力就應(yīng)該越小，比如我們爬到高山上時(shí)，察覺到我們受到重力減小了？為什么？

4．這樣的高度比起天體之間的距離來說，簡直太小了。如果我們再往遠(yuǎn)處設(shè)想，物體延伸到月球 那么遠(yuǎn)，物體將會怎么樣運(yùn)動？

學(xué)生活動（觀察蘋果的運(yùn)動，啟發(fā)學(xué)生提出問題，并進(jìn)行思考討論）

1.由于重力方向豎直向下，蘋果在其重力作用下，在這位同學(xué)頭頂正上方可認(rèn)為做自由落體運(yùn)動。2．由于地球?qū)μO果的吸引力而產(chǎn)生的。

3．可能是同一種力。沒有明顯減弱，可能因?yàn)檫€不夠遠(yuǎn)。4．可能這個(gè)物體會象月球那樣繞著地球運(yùn)動。

（二）月-地檢驗(yàn)

教師活動

假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位相當(dāng)，則地球?qū)υ虑虻牧εc地球?qū)μO果的力應(yīng)該同樣遵從“平方反比”律，即，那么月球軌道上的物體受到的引力比他在地面附近受到的引力要小。創(chuàng)設(shè)

8情景：在牛頓時(shí)代，重力加速度g、月-地的距離r、月球的公轉(zhuǎn)周期T都能精確的測定，已知r=3．8×10m，2T=27 ．3天，g=9．8m/s，月球軌道半徑即月-地的距離r為地球半徑R的60倍，那么： ①在月球軌道上的物體受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的幾分之一？ ②物體在月球軌道上的加速度a（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（力加速度）的幾分之一？可見：用數(shù)據(jù)說明上述設(shè)想的正確性，牛頓的設(shè)想經(jīng)受了事實(shí)的檢驗(yàn)，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力。至此，平方反比律已經(jīng)擴(kuò)展到太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間。

學(xué)生活動（通過創(chuàng)設(shè)情景中數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算）

①設(shè)物體的質(zhì)量為m在月球軌道上的物體受到的引力，物體在地面附近受到的，則有

②設(shè)質(zhì)量為m的物體在月球的軌道上運(yùn)動的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）為a，則，r=60R，得，代入數(shù)據(jù)解得

（三）萬有引力定律

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。那么我們可以更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？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． 學(xué)生活動

提出問題，閱讀教材：

1．什么是萬有引力？并舉出實(shí)例。

2．萬有引力定律怎樣反映物體間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？并注明每個(gè)符號單位和物理意義。3．萬有引力定律的適用條件是什么？

4．你認(rèn)為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？ 對萬有引力定律的理解：

A.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)。

B.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。

C.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)。

D.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。（提出問題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題閱讀教材P70-71，教師引導(dǎo)總結(jié)）。

1.萬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，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，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：kgr為兩個(gè)物體間的距離，單位：m.G為萬有引力-11 2222． 常量：G=6．67×10N·m/kg，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·m/kg

注意：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。4．萬有引力定律的發(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。

（四）萬有引力常量

教師活動

牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒有給出引力恒量的數(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，才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。動畫展示：（教材中沒有，補(bǔ)充給學(xué)生，如右圖）并介紹構(gòu)造、演示實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生一起分析

原理。測引力（極?。┺D(zhuǎn)化為測引力矩，再轉(zhuǎn)化為測石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點(diǎn)在刻度尺上移動的距離（較大）。根據(jù)預(yù)先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而求得引力，-11 22確定引力恒量的值G=6．754×10N·m/kg。根據(jù)上述資料結(jié)合教材，思考問題：

1.試比較卡文迪許測定引力常量的值G和現(xiàn)代引力常量G。并嘗試說明卡文迪許在測G值時(shí)巧妙 在哪里？

2.引力常量的測定有何實(shí)際意義？

課堂總結(jié)：通過本節(jié)學(xué)習(xí)，掌握了萬有引力定律得出的思路和過程，通過月-地檢驗(yàn)及其推廣，得出萬有引力定律的表達(dá)式及適用條件。

學(xué)習(xí)了萬有引力定律后我們可以利用萬有引力定律求任意兩個(gè)物體之間的引力，求重力加速度。板書設(shè)計(jì)：

萬有引力定律

一、月-地檢驗(yàn)

猜想：天上與人間的力可能是同性質(zhì)的力 檢驗(yàn)：月-地檢驗(yàn)

結(jié)論：兩種計(jì)算結(jié)果一樣，驗(yàn)證了是同性質(zhì)的力

二、萬有引力定律

1、內(nèi)容

2、表達(dá)式

3、使用條件

4、理解

三、引力常量的測定 課堂練習(xí)

1、關(guān)于半塊磚與整塊磚的重力加速度的關(guān)系，正確的說法是（）A．由于半塊磚的質(zhì)量是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的2倍 B．由于半塊磚的重力是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的一半 C．同一地點(diǎn)的半塊磚與整塊磚的重力加速度相同，與其質(zhì)量、重力無關(guān) D．無法確定二者間的關(guān)系

2、關(guān)于萬有引力常量G，以下說法正確的是（）A．在國際單位制中，G的單位是m/kg B．在國際單位制中，G的數(shù)值等于兩個(gè)質(zhì)量各1kg的物體，相距1C．在不同星球上，G的數(shù)值不一樣 D．在不同的單位制中，G的數(shù)值不一樣

3、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4，可采用的方法是（）A．使兩物體的質(zhì)量各減少一半，距離保持不變 B．使兩物體間距離增至原來的2倍，質(zhì)量不變 C．使其中一個(gè)物體質(zhì)量減為原來的1/4，距離不變 D．使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1/4 布置作業(yè)

課后完成問題與練習(xí)中的問題。

查找閱讀牛頓生平相關(guān)資料

教學(xué)反思：教學(xué)過程設(shè)計(jì)積極貫徹“學(xué)為主體，教為主導(dǎo)”的教學(xué)思想。主導(dǎo)作用表現(xiàn)在，組織課堂教學(xué)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)；提供問題的背景，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；注意把握激發(fā)、疏導(dǎo)、深化、遷移、創(chuàng)造等環(huán)節(jié)，發(fā)展學(xué)生思維；注意評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生積極思維，主動獲取知識，達(dá)到會學(xué)的目的。

在課堂上，應(yīng)積極倡導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)，主動探究。同時(shí)還要根據(jù)學(xué)生的需要和課堂的實(shí)際情況，對習(xí)注重培養(yǎng)學(xué)生的推理能力和科學(xué)思維方法。通過學(xué)生自己的探索、研究，體現(xiàn)出直覺思維與理論思維的結(jié)合，并利用歸納的方法，體現(xiàn)了再現(xiàn)思維與創(chuàng)造思維的結(jié)合。

教學(xué)過程中充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，發(fā)展了學(xué)生的興趣，有效突破了教學(xué)難點(diǎn)。使學(xué)生較好地建立起正確的物理圖景，較順利的從形象思維過渡到抽象思維。題的難度適當(dāng)增加。

時(shí)的相互吸引力

第三篇：高二物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)

高二物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘要】查字典物理網(wǎng)小編編輯整理了高二物理萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)，供廣大同學(xué)們在暑假期間，復(fù)習(xí)本門課程，希望能幫助同學(xué)們加深記憶，鞏固學(xué)過的知識!

【教材分析】

物理學(xué)的發(fā)端始于人類對理解星體運(yùn)行的追求。三百多年前，萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)堪稱人類文明與理性探索進(jìn)程中最壯麗的詩篇，其所體現(xiàn)出的科學(xué)智慧的震撼力，至今仍為世人所嘆服，它第一次把看似毫不相關(guān)的地上與天上運(yùn)動統(tǒng)一起來，第一次揭示大自然的對稱和諧與物理規(guī)律表達(dá)簡潔而含蓄的內(nèi)在美，并作為牛頓的從 運(yùn)動現(xiàn)象研究自然力的又一個(gè)科學(xué)思辨范例，而不斷為歷代科學(xué)家所效仿。從物理學(xué)史進(jìn)程中，可以看出《萬有引力定律》這節(jié)內(nèi)容是對上兩節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一 步推演，并與之構(gòu)成本章的第一單元內(nèi)容。同時(shí)，本節(jié)內(nèi)容也是下節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)，是本章的教學(xué)重點(diǎn)，在高中物理中占有重要地位。因此萬有引力定律的教學(xué) 絕不能僅限于具體知識的講解、記憶與實(shí)際的應(yīng)用，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)人類對天體運(yùn)動的認(rèn)識以及建立萬有引力定律的探究過程，把教學(xué)重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生體會萬有引力定 律發(fā)現(xiàn)過程中的思路和方法上。然而，除了教材與教參已有的介紹外，我們對物理學(xué)史上這段輝煌史實(shí)真正了解多少?我們能否把握整個(gè)發(fā)現(xiàn)過程中的探索脈絡(luò)，并將從中領(lǐng)悟到的思想精髓介紹給學(xué)生?由此看來，要教好新教材中的萬有引力定律一章，適當(dāng)擴(kuò)展相應(yīng)的知識背景，了解有關(guān)牛頓引力理論的現(xiàn)代評述，就顯得十 分必要了。

【學(xué)生分析】

從知識結(jié)構(gòu)來看，在學(xué)習(xí)萬有引力定律前，學(xué)生已經(jīng)對力、重力、向心力、太陽對行星的引力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較 好的理解，并且掌握自由落體運(yùn)動和圓周運(yùn)動等運(yùn)動規(guī)律，能熟練運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)問題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬有引力定律的起點(diǎn)能力。

從知識建構(gòu)的進(jìn)程來看，在上一節(jié)中學(xué)生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程，從中向?qū)W生滲透了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、猜想假設(shè)、推理論證等方法思想，依照 學(xué)生的認(rèn)知心理特點(diǎn)，播放兩個(gè)視頻片段月球繞地球轉(zhuǎn)動和蘋果落地，很容易在他們腦中形成這樣一個(gè)問題：地球?qū)υ虑虻囊偷厍驅(qū)μO果的引力會不會就是同一 種力呢?從而為進(jìn)一步探究萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，確定了切入點(diǎn)。

然而高一學(xué)生其思維方式容易停滯在知識接受層面，而忽視概念間、規(guī)律間的相互聯(lián)系，且很多學(xué)生不能建立明確的動態(tài)的物理圖像或物理情景，進(jìn)而無法通過同化 和順應(yīng)，完成知識的建構(gòu)過程。因此，在教學(xué)過程中要注重從學(xué)生實(shí)際入手，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，注重創(chuàng)設(shè)物理情景，創(chuàng)造和諧的課堂氛圍，進(jìn)行互動討論探究式教 學(xué)。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識和技能目標(biāo)

(1)掌握月地檢驗(yàn)。

(2)知道萬有引力定律的內(nèi)容、表達(dá)式和適用條件，會解決簡單的引力計(jì)算問題。

2.過程和方法目標(biāo)

學(xué)習(xí)物理規(guī)律提出猜想理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的科學(xué)研究方法。3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)

(1)經(jīng)歷萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣。

(2)通過引力常量的測量簡介，說明科學(xué)研究的長期性，提高學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀。

【教學(xué)重點(diǎn)】

萬有引力定律及適用條件。

【教學(xué)難點(diǎn)】

月地檢驗(yàn)的思路。

【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】

通過提出猜想理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過程，讓學(xué)生在物理情景中主動的參與知識的構(gòu)建過程，體會這種大膽的猜想、已有理論的應(yīng)用、巧妙的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)和從中體現(xiàn)著的科學(xué)探索的精神與方法。

【教學(xué)設(shè)計(jì)過程】

一、新課引入

通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了太陽與行星間的引力遵從平方反比律：。

公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽和行星之間的引力，提供行星繞太陽近似圓周運(yùn)動的向心力，正是這個(gè)引力使得行星不能飛離太陽。

『設(shè)計(jì)說明』：通過上述介紹，旨在讓學(xué)生回憶上節(jié)課內(nèi)容，回顧萬有引力定律發(fā)現(xiàn)過程的前一半，從而為接下來的研究奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而引出新課。

二、教授新課

（一）提出猜想

觀察視頻，提出問題。(引導(dǎo)學(xué)生回答，教師及時(shí)糾正補(bǔ)充)月球?yàn)槭裁蠢@地球做圓周運(yùn)動?

由于月球受到地球?qū)λ奈Α?/p>

蘋果為什么向下運(yùn)動而不向上運(yùn)動?

蘋果在其重力作用下落向地面。

那么受到的重力又是怎么產(chǎn)生的呢?

由于地球?qū)μO果的吸引力而產(chǎn)生的。

我們很自然的想到，地球?qū)υ虑虻囊偷厍驅(qū)μO果的引力會不會就是同一種力呢？

按照我們物理學(xué)的研究規(guī)律，為了解釋某種現(xiàn)象，提出猜想，這是理論，然后再去檢驗(yàn)是否正確。物理學(xué)就是在不斷的檢驗(yàn)完善中前進(jìn)的。同樣我們的猜想是否正確也需要事實(shí)的檢驗(yàn)。那么請同學(xué)們思考下面幾個(gè)問題。

『設(shè)計(jì)說明』：通過月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)和蘋果自由下落的物理情景，喚醒學(xué)生腦中當(dāng)年由蘋果落地而引起遐想進(jìn)而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的故事情景，激發(fā)學(xué)生的興趣與想像力。

（二）月地檢驗(yàn)

創(chuàng)設(shè)問題情境，學(xué)生討論，教師引導(dǎo)，互動探究。

檢驗(yàn)天上和地上的力是否是同一種力，需要選誰為研究對象?

假定設(shè)想成立，天上和地上是同一種力，遵循相同的規(guī)律平方反比律，那么蘋果和月球受到的力該如何表示呢?

(這是理論猜想)

實(shí)際上月球受到的力可以如何求解呢?

(提示：通過天文觀測，我們已經(jīng)知道了月球繞地球做圓周運(yùn)動，能不能利用圓周運(yùn)動的知識來求解呢?)

而蘋果受到的力我們已經(jīng)知道為。

猜 測實(shí) 際 月 球

蘋 果

接下來，請同學(xué)們思考，要驗(yàn)證我們的猜想，我們需要測量什么物理量?驗(yàn)證什么表達(dá)式呢?

(學(xué)生回答，教師引導(dǎo)總結(jié)。)

我們猜想天上地上是同一種力，天上的力是猜想，是理論，地上的力是實(shí)際，是檢驗(yàn)，我們就是要驗(yàn)證猜想和實(shí)際是否相等。只選擇一個(gè)研究對象月球或蘋果，因比 例系數(shù)G未知，所以無法檢驗(yàn)。我們可以選取兩個(gè)研究對象，研究它們的比值關(guān)系，實(shí)際就是月球和蘋果的加速度關(guān)系，來完成實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，這就是著名的月地檢 驗(yàn)。我們一起來看一下檢驗(yàn)的思路。

檢驗(yàn)思路

① 通過猜想利用引力的平方反比律和牛頓第二定律計(jì)算地球表面蘋果的加速度和月球的向心加速度。

② 通過實(shí)驗(yàn)觀測，利用已有規(guī)律，得到月球的向心加速度和地球表面蘋果的加速度。

③ 綜合以上結(jié)果，看加速度比值關(guān)系，比較猜想與實(shí)驗(yàn)觀測的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

好，請同學(xué)們開始驗(yàn)證。展示學(xué)生的推導(dǎo)過程。

結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)觀測得到的結(jié)果是相等的。

『設(shè)計(jì)說明』：通過創(chuàng)設(shè)問題情景，引導(dǎo)學(xué)生討論探究檢驗(yàn)思路，進(jìn)行定量計(jì)算，掌握月地檢驗(yàn)，用無可辯駁的事實(shí)證明猜想的正確性，增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識，學(xué)習(xí)物理規(guī)律提出猜想理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的科學(xué)研究方法，同時(shí)經(jīng)歷萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣。

（三）萬有引力定律

猜想：宇宙中一切物體之間會不會都存在這樣的力呢？ 現(xiàn)在我們提到萬有引力似乎是老生常談，但是，牛頓當(dāng)時(shí)的魄力、膽識和驚人的想象力實(shí)在讓我們佩服。這最后一步假設(shè)，雖然無法得到直接驗(yàn)證，但是我們也沒有反駁它的理由，而且，以后的無數(shù)事實(shí)都支持了這一點(diǎn)萬有引力定律。請同學(xué)們看課本了解定律的內(nèi)容。

1.內(nèi)容

自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。即

――《自然哲學(xué)的物理原理》1687年牛頓著

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。

2.引力常量

牛頓得出了萬有引力與物體質(zhì)量及它們距離的關(guān)系，但卻無法算出兩個(gè)天體之間萬有引力的大小，因?yàn)樗恢酪ΤＡ縂的值。這個(gè)問題在一百多年以后，才被英 國的物理學(xué)家卡文迪許(1731年-1810年)在實(shí)驗(yàn)室里通過扭秤對幾個(gè)鉛球之間的萬有引力測量而解決，測出了引力常量G。（展示課件圖片，簡單講解實(shí)驗(yàn)的原理與思想：鉛球之間的引力使T形架轉(zhuǎn)動，帶動金屬絲扭轉(zhuǎn)，我們可以利用力矩平衡的知識來計(jì)算鉛球之間的萬有引力的大小。因金屬絲的扭轉(zhuǎn)程度很小，不易觀察測量，所以在T形架上安裝了一個(gè)小鏡，讓激光器照出的激光經(jīng)小鏡反射后落在標(biāo)尺上，小鏡轉(zhuǎn)動后，測量光點(diǎn)在標(biāo)尺上移動的距離，利用光放大的原理確定金屬絲的扭轉(zhuǎn)程度，進(jìn)而測出引力，確定引力常量。）

目前推薦的標(biāo)準(zhǔn)值為G=6.6725910-11Nm2/Kg2，通常取G＝6.6710－11Nm2/Kg2，（板書：引力常量G＝6.6710－11Nm2/Kg2）它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距1米時(shí)的相互作用力，單位：Nm2/kg2。(強(qiáng)調(diào)掌握物理常量數(shù)量級的重要性)和以后我們將學(xué)習(xí)的靜電力常量一樣，引力常量是自然界中少數(shù)幾個(gè)最重要的物理常量之一。完成扭秤試驗(yàn)后，卡文迪許又測 量了多種物體間的引力，所得結(jié)果與利用引力常量G按萬有引力定律計(jì)算所得結(jié)果相同。所以，引力常量的普適性成為萬有引力定律正確性的見證，它為萬有引力定 律的普遍意義奠定了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在導(dǎo)學(xué)案上，給大家準(zhǔn)備了引力常量測定的資料介紹，希望同學(xué)們課下自己閱讀，了解其實(shí)驗(yàn)的原理與思想。

萬有引力定律我們已經(jīng)得到。

問題：如何使用萬有引力定律進(jìn)行簡單的計(jì)算呢？學(xué)生討論回答。

好，請看問題!兩個(gè)質(zhì)量均為50Kg的人互相接觸時(shí)的萬有引力如果用定律計(jì)算，結(jié)果好像是無窮大，那么這兩個(gè)人永遠(yuǎn)不會分開了。是我們好不容易得到的定律錯(cuò)了?還是我們在使用定律時(shí)忽視了什么呢?這就是我們要繼續(xù)學(xué)習(xí)的萬有引力定律的適用條件。

3.適用條件

（1）萬有引力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算。當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每個(gè)物體的尺寸時(shí)，物體可以看成質(zhì)點(diǎn)，直接使用萬有引力定律計(jì)算。（模型）

研究相互接觸的兩個(gè)人之間的萬有引力時(shí)，不能把他們看作質(zhì)點(diǎn)。（2）當(dāng)兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間距離。

研究太陽和地球之間的萬有引力，可以把它們看作質(zhì)量均勻的球體。

當(dāng)研究物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時(shí)，可以把物體假想分割成無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)，求出兩個(gè)物體上每個(gè)質(zhì)點(diǎn)與另一物體上所有質(zhì)點(diǎn)的萬有引力，然后求合力，這是微積分的思想。

萬有引力定律產(chǎn)生于對太陽系行星運(yùn)動的研究，但它對物質(zhì)運(yùn)動的適用性卻要廣泛得多?？梢赃@樣說，宇宙中凡有引力參與的一切復(fù)雜的現(xiàn)象，無不要?dú)w結(jié)到這樣一條十分簡潔的定律之中，這不能不使人驚嘆宇宙萬物超乎尋常的和諧及人類理性思考所具有的統(tǒng)攝力。

4.實(shí)踐探究

創(chuàng)設(shè)情景：既然自然界中任何兩個(gè)物體間都有萬有引力，那么在日常生活中，我們各自之間或人與物體之間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢? 根據(jù)情景中數(shù)據(jù)，學(xué)生進(jìn)行估算：

①請估算兩位同學(xué)，相距5m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=6.6710-9N

②已知地球的質(zhì)量約為6.01024kg，地球半徑為6.4106m，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=489N

小結(jié)：由此可見通常物體間的萬有引力極小，一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力(如人與地球)就不能忽略了。

5.對萬有引力定律的理解

①普遍性：萬有引力存在于任何兩個(gè)物體之間。

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。

6.意義

萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)對物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響;以前上千年才能觀測到一顆行星，通過萬有引力定律的指導(dǎo)，我們在指定位置很快就發(fā)現(xiàn)了新的行星，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心。

『設(shè)計(jì)說明』：讓學(xué)生知道萬有引力定律的內(nèi)容、表達(dá)式和使用條件，體會物理學(xué)許多重大理論的發(fā)現(xiàn)，不是簡單的實(shí)驗(yàn)總結(jié)，它需要直覺、想像 力、大膽的猜想和假設(shè)。通過閱讀材料，使學(xué)生體會卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)精巧的實(shí)驗(yàn)方法，知道科學(xué)研究的長期性，提高學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀。通過題目練習(xí)，學(xué)生進(jìn)行 估算和比較，從中鍛煉學(xué)生的估算能力，體會萬有引力常量數(shù)量級的重要性，加深對萬有引力定律的理解。

【課堂小結(jié)】

第3節(jié) 萬有引力定律

一、提出猜想

二、月地檢驗(yàn)

1.理論推導(dǎo)

2.實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

3.結(jié)論

4.更大膽的猜想

三、萬有引力定律

1.內(nèi)容

2.適用條件

3.實(shí)踐探究

4.理解

5.意義

學(xué)生體會：發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思維過程：提出猜想──理論推導(dǎo)──實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

『設(shè)計(jì)說明』：通過黑板或多媒體展示本節(jié)課知識，在教師引導(dǎo)下，幫助學(xué)生構(gòu)建自己的知識框架。

【布置作業(yè)】

1.閱讀資料，了解引力常量的測量原理和方法。

2.課本問題與練習(xí)2、3題。

『設(shè)計(jì)說明』：通過學(xué)生課下閱讀引力常量的測量簡介資料，說明科學(xué)研究的長期性，提高了學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀。【教學(xué)設(shè)計(jì)后記】

本節(jié)課我對牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程，通過創(chuàng)設(shè)問題情景，讓學(xué)生以科學(xué)家的角度分析、思考問題，經(jīng)歷萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣，體會牛頓的偉大，了解科學(xué)家提出猜想理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的科學(xué)研究方法。

在本節(jié)課的教學(xué)中，我通過精心設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生從選擇研究對象入手，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)過程，基本解決了學(xué)生對月地檢驗(yàn)的理解困難，用事實(shí)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷萬有引力定律的得出過程，加深了學(xué)生對萬有引力定律的認(rèn)識。

總體說來，教學(xué)目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。

第四篇：萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì) 朱振杰

萬有引力定律教學(xué)設(shè)計(jì)

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1、了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道重物下落和天體運(yùn)動的統(tǒng)一性。

2、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。

3、知道萬有引力定律公式的適用范圍。

4、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。

二、過程與方法

1、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。

2、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。

三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

1、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。

2、經(jīng)過萬有引力常量測定的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會科學(xué)的方法論和物理常量數(shù)量級的重要性 【教學(xué)重點(diǎn)】

1、月-地檢驗(yàn)的推到過程。

2、萬有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】

1、對萬有引力定律的理解。

2、使學(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。【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】

在本節(jié)課教學(xué)，將讓學(xué)生繼續(xù)經(jīng)歷上節(jié)課的萬有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，為此使整個(gè)教學(xué)流程力圖體現(xiàn)如下規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程: 進(jìn)一步猜想：“天上”的力與“人間”的力可能出于同一本源？ 月-地檢驗(yàn)：這個(gè)大膽的想法要由事實(shí)檢驗(yàn)。

更大膽地猜想：是否任意兩個(gè)物體之間都存在這樣的引力？

得到萬有引力定律：（G為引力常量）。

檢驗(yàn)萬有引力定律的普適性：卡文迪許測定萬有引力常量G.通過這個(gè)假想——理論推導(dǎo)——實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過程，讓學(xué)生在物理情景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?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)過程】

一、新課引入 教師活動：

通過上節(jié)的分析，我們已經(jīng)知道了我們太陽與行星間的引力規(guī)律，那么： A.行星為什么能夠繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)而不會飛離太陽？ B.行星與太陽間的引力與什么因素有關(guān)？

C.可以根據(jù)哪些已知規(guī)律推導(dǎo)出推出太陽與行星間的引力遵從的是什么樣的規(guī)律？

公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽和行星之間的引力，正是太陽和行星之間的引力使得行星不能飛離太陽。那么大家想到過，又是什么力使得地面的物體不能離開地球，總要落回地面呢？

為了研究這個(gè)問題，下面我們繼續(xù)來體驗(yàn)一下：牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思維過程。學(xué)生活動：

（引導(dǎo)學(xué)生回答，教師及時(shí)糾正補(bǔ)充）

A.行星與太陽間的引力提供作為行星繞太陽近似圓周運(yùn)動的向心力，從而使得行星不能飛離太陽。

B.行星與太陽間的引力F與太陽和行星之間的距離r，行星質(zhì)量m和太陽質(zhì)量M有關(guān)。

C.根據(jù)開普勒第一、第二定律和牛頓第三定律推出太陽與行星間的引力遵從的規(guī)律：。

二、授新課

（一）、進(jìn)一步猜想 教師活動：

演示：將塑料制成且內(nèi)部空心的蘋果置于某位學(xué)生頭頂不遠(yuǎn)處，靜止釋放。誘思：

1.蘋果為什么只砸向這位同學(xué)，而不是砸向其他同學(xué)呢？ 2.那么受到重力又是怎么產(chǎn)生的呢？ 3.地球?qū)μO果的引力和太陽對行星的引力是否根本就是同一種力？若是這樣，物體離地面越遠(yuǎn)，其受到地球的引力就應(yīng)該越小，比如我們爬到高山上時(shí)，察覺到我們受到重力減小了？為什么？

4.這樣的高度比起天體之間的距離來說，簡直太小了。如果我們再往遠(yuǎn)處設(shè)想，物體延伸到月球那么遠(yuǎn)，物體將會怎么樣運(yùn)動？

于是我們可以提出這樣的猜想：太陽對行星的引力，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的力，也許真是同一種力，遵循相同的規(guī)律？ 學(xué)生活動：

（觀察蘋果的運(yùn)動，啟發(fā)學(xué)生提出問題，并進(jìn)行思考討論）

1.由于重力方向豎直向下，蘋果在其重力作用下，在這位同學(xué)頭頂正上方可認(rèn)為做豎直向下的自由落體運(yùn)動。2.由于地球?qū)μO果的吸引力而產(chǎn)生的。

.3.可能是同一種力。

沒有明顯減弱，可能因?yàn)檫€不夠遠(yuǎn)。

4.可能這個(gè)物體會象月球那樣繞著地球運(yùn)動。

（二）、月-地檢驗(yàn) 教師活動：

假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位相當(dāng)，則地球?qū)υ虑虻牧εc地球?qū)μO果的力應(yīng)該同樣遵從“平方反比”律，即，那么月球軌道上的物體受到的引力比他在地面附近受到的引力要小.創(chuàng)設(shè)情景：

在牛頓時(shí)代，重力加速度g、月-地的距離r、月球的公轉(zhuǎn)周期T都能精確的測定，已知r=3.8×108m,T=27.3天, g=9.8m/s2，月球軌道半徑即月-地的距離r為地球半徑R的60倍，那么：

①在月球軌道上的物體受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的幾分之一？

②物體在月球軌道上的加速度a（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（重力加速度）的幾分之一？

可見：用數(shù)據(jù)說明上述設(shè)想的正確性，牛頓的設(shè)想經(jīng)受了事實(shí)的檢驗(yàn)，地球?qū)υ虑虻牧Γ厍驅(qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力。至此，平方反比律已經(jīng)擴(kuò)展到太陽與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間.學(xué)生活動：

（通過創(chuàng)設(shè)情景中數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算）

①設(shè)物體的質(zhì)量為m在月球軌道上的物體受到的引力，物體在地面附近受到的，則有

②設(shè)質(zhì)量為m的物體在月球的軌道上運(yùn)動的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）為a，則，r=60R，得，代入數(shù)據(jù)解得

（三）、萬有引力定律 教師活動：

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。那么我們可以更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？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.提出問題，閱讀教材： 1.什么是萬有引力？并舉出實(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。3.萬有引力定律的適用條件是什么？

4.你認(rèn)為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？ 對萬有引力定律的理解：

A、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)。B、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。C、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)。

D、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。學(xué)生活動：

（提出問題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題閱讀教材P70-71，教師引導(dǎo)總結(jié)）1.萬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，跟它們的質(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.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。.4.萬有引力定律的發(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。

（四）、萬有引力常量 教師活動：

動畫展示：（教材中沒有，補(bǔ)充給學(xué)生，如右圖）并介紹構(gòu)造、演示實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生一起分析原理。

測引力（極?。┺D(zhuǎn)化為測引力矩，再轉(zhuǎn)化為測石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點(diǎn)在刻度尺上移動的距離（較大）。根據(jù)預(yù)先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而求得引力，確定引力恒量的值G=6.754×10-11 N?m2/kg2。根據(jù)上述資料結(jié)合教材，思考問題：

1.試比較卡文迪許測定引力常量的值G和現(xiàn)代引力常量G。并嘗試說明卡文迪許在測 G值時(shí)巧妙在哪里？ 2.引力常量的測定有何實(shí)際意義？ 學(xué)生活動：

著變化量與微小量的關(guān)系，算出微小變化量。

2.卡文迪許在測定引力恒量G，表明萬有引力定律適用于地面的任何兩個(gè)物體，用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步證明了萬有引力定律的普適性；同時(shí)使得包括計(jì)算星體質(zhì)量在內(nèi)的關(guān)于萬有引力定律的定量計(jì)算成為可能。

（五）、實(shí)踐探究 創(chuàng)設(shè)情景：

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）

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？

3.已知地球表面的重力加速度，則其中這位同學(xué)所受重力位多少?并比較萬有引力和重力？ 本題小結(jié)：由此可見通常物體間的萬有引力極小，一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力（如人與地球）就不能忽略了。學(xué)生

活動：兩位同學(xué)靠攏后離開三次以上.學(xué)生思考回答：萬有引力太小。根據(jù)情景中數(shù)據(jù)，學(xué)生進(jìn)行估算： 1.由萬有引力定律得：

代入數(shù)據(jù)得：F1=1.7×10-7N 2.由萬有引力定律得： 代入數(shù)據(jù)得：F2=493N 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． 學(xué)生活動：

認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，完成知識網(wǎng)絡(luò)框架圖（如下圖），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)而進(jìn)行生生互評。學(xué)生體會：

發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思維過程：假想——理論推導(dǎo)——實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 作業(yè)：P71頁1-3題

第五篇：《萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

《萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

課題名稱

萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用

科目

物理

年級

高一級

教學(xué)時(shí) 間 1課時(shí)

教材分析

這節(jié)課通過對一些天體運(yùn)動的實(shí)例分析，使學(xué)生了解：通常物體之間的萬有引力很小，常常覺察不出來，但在天體運(yùn)動中，由于天體的質(zhì)量很大，萬有引力將起決定性作用，對天文學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用，其中一個(gè)重要的應(yīng)用就是計(jì)算天體的質(zhì)量。

在講課時(shí)，應(yīng)用萬有引力定律有兩條思路要交待清楚。

1．地面附近物體與地球間的萬有引力約等于物體的重力，即F引＝mg．可得出計(jì)算天體質(zhì)量的另一種方法。

2．把環(huán)繞天體（或衛(wèi)星）的運(yùn)動看成是勻速圓周運(yùn)動，即F引＝F向，用于計(jì)算天體（中心體）的質(zhì)量，討論衛(wèi)星半徑等問題。

本節(jié)內(nèi)容是這一章的重點(diǎn)，是萬有引力定律在實(shí)際中的具體應(yīng)用．利用萬有引力定律除了可求出中心天體的質(zhì)量外還可發(fā)現(xiàn)未知天體．

學(xué)情分析

本節(jié)課的學(xué)習(xí)者特征分析主要是根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況做出的：

1．學(xué)生是實(shí)驗(yàn)二中高一（5）班學(xué)生；

2．學(xué)生已經(jīng)基本掌握萬有引力定律和圓周運(yùn)動的知識；

3．學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)習(xí)慣不太好。

4．設(shè)計(jì)重趣味性與知識性的結(jié)合。

教學(xué)目標(biāo)

一、知識與技能

1．了解行星繞恒星運(yùn)動及衛(wèi)星的運(yùn)動的共同點(diǎn)：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運(yùn)動的向心力；

2．了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用；

3．會用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。

二、過程與方法

1．由地面附近物體與地球間的萬有引力約等于物體的重力，即F引＝mg．來于計(jì)算天體（中心體）的質(zhì)量。

2．通過把環(huán)繞天體（或衛(wèi)星）的運(yùn)動看成是勻速圓周運(yùn)動，然后根據(jù)F引＝F向，用于計(jì)算天體（中心體）的質(zhì)量。

3．通過萬有引力定律在實(shí)際中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力

三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

1．利用設(shè)置豐富的問題情境，鼓勵學(xué)生從多角度思考、探索、交流，激發(fā)學(xué)生的好奇心和主動學(xué)習(xí)的欲望；

2．利用萬有引力定律可以發(fā)現(xiàn)求知天體，學(xué)生懂得理論來源于實(shí)踐，反過來又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn)。

3．通過介紹亞當(dāng)斯與勒威耶的歷史奇緣，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)家探究真理的崇拜之情。

教學(xué)重點(diǎn)

1．環(huán)繞天體的運(yùn)動：如月球繞地球的運(yùn)動；行星繞太陽的運(yùn)動的向心力是由萬有引力提供的。

2．會用已知條件求中心天體的質(zhì)量。

教學(xué)難點(diǎn)

根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。

教學(xué)資源

（1）給同學(xué)們準(zhǔn)備一些相關(guān)資料；

（2）教師自制的多媒體課件；

（3）上課環(huán)境為多媒體大屏幕環(huán)境。

《萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用》教學(xué)過程描述

教學(xué)活動 1

（一）師生互動，激趣導(dǎo)入

1．教師展示：美國網(wǎng)站2007年8月14日報(bào)道，世界上第一個(gè)太空旅館“銀河套房酒店”有望在2012年建成，屆時(shí)太空迷們翱翔宇宙的夢想將成為現(xiàn)實(shí)。當(dāng)然，太空旅館房價(jià)不菲，每位房客入住3天的費(fèi)用是400萬美元（約合人民幣3000萬元）。2007年從俄羅斯發(fā)射升空充氣式太空酒店，預(yù)計(jì)于2015年建造完畢并投入使用。入住費(fèi)用100萬美元。

2．引入課題：萬有引力定律的天文學(xué)上的應(yīng)用

教學(xué)活動

（二）問題啟發(fā)，合作探究

1．創(chuàng)設(shè)情景：（可以與實(shí)際不符）

如姚明在旅館巧遇卡文迪許，于是他們談?wù)撈饻y地球質(zhì)量的問題，于是引入了本節(jié)課的第一個(gè)問題，測天體的質(zhì)量。

2．新知識的探究

方法一：

老師：請學(xué)生回顧當(dāng)初卡文迪許測出地球質(zhì)量的方法，學(xué)生：（分組探究）

活動過程：

對象的選?。?/p>

站在地面上的姚明

滿足的規(guī)律：

在可忽略中心天體自轉(zhuǎn)的影響時(shí)，根據(jù)萬有引力等于重力的關(guān)系來計(jì)算其質(zhì)量 教學(xué)活動

方程的建立：

得出的結(jié)論：

在已知所求天體M的半徑R和表面重力加速度的情況下可用上式

教學(xué)活動

（三）規(guī)律探究，另解方法

方法二：

老師：引導(dǎo)學(xué)生討論在太空旅館里可用上述方法測地地球質(zhì)量嗎？

旅館里的一些情況介紹

●一天內(nèi)看15次日出

●感受80多分鐘環(huán)游地球的快感

●像蜘蛛俠一樣在臥室內(nèi)“飛檐走壁”

學(xué)生：不能，太空中處于完全失重

老師：請學(xué)生思考在旅館里有沒有其它測量地球質(zhì)量的方法呢？

活動過程：

對象的選取：

太空酒店里的姚明

滿足的規(guī)律：

萬有引力提供向心力

方程的建立：

得出的結(jié)論：

在已知所求天體M的行星或者衛(wèi)星m軌道半徑r和周期T的情況下可用上式

教學(xué)活動

（四）例題示范，鞏固提高

例如：若把銀河套房酒店建在月球上，某同學(xué)在資料上查得月球到地球的球心距離為r =4×108m,酒店工作人員記錄了他們繞地球運(yùn)行的周期為30天，求：地球的質(zhì)量。

解：月球繞地球運(yùn)行的向心力即月地間的萬有引力 即有：

得：

教學(xué)活動

（五）規(guī)律拓展，密度測量

老師講授：幾種常用的求密度的方法

一、根據(jù)環(huán)繞天體繞中心天體表面轉(zhuǎn)動時(shí)

二、根據(jù)環(huán)繞天體繞中心天體在以某高度轉(zhuǎn)動時(shí)

三、已知中心天體的半徑和表面重力加速度時(shí)

教學(xué)活動

教學(xué)活動 7

（六）應(yīng)用之二，發(fā)現(xiàn)未知天體

溫馨提示：

只能求中心天體的質(zhì)量，不能環(huán)繞天體的質(zhì)量。

老師：環(huán)繞天體的軌道半徑可以計(jì)算嗎？

根據(jù)，而，兩式聯(lián)立得：

在18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的第七個(gè)行星──天王星的運(yùn)動軌道，總是同根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的有一定偏離。當(dāng)時(shí)有人預(yù)測，肯定在其軌道外還有一顆未發(fā)現(xiàn)的新星。后來，亞當(dāng)斯和勒威耶在預(yù)言位置的附近找到了這顆新星。后來，科學(xué)家利用這一原理還發(fā)現(xiàn)了許多行星的衛(wèi)星，由此可見，萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，有極為重要的意義。

老師：介紹亞當(dāng)斯與勒威耶的歷史奇緣（六點(diǎn)對比）

劍橋大學(xué)畢業(yè)，1843年開始在母校任教：1．巴黎工藝學(xué)院畢。1837年任母校天文教師，早在劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，亞當(dāng)斯就注意到有關(guān)天王星運(yùn)動出現(xiàn)反常現(xiàn)象的問題。1842年正式研究。2．1845年，當(dāng)時(shí)的巴黎天文臺臺長阿喇果建議他研究天王星運(yùn)動的反常問題。3．1844年以后，亞當(dāng)斯研究了這些觀測資料，計(jì)算了影響天王星運(yùn)動的一顆未知行星的軌道要素、質(zhì)量和日心黃經(jīng)，并預(yù)言未知行星的位置。3．利用有關(guān)天王星的18次測資料，運(yùn)用萬有引力定律，通過求解33個(gè)方程，計(jì)算出對天王星起攝動作用的未知行星的軌道和質(zhì)量，并且預(yù)測了它的位置。4．向格林尼治天文臺臺長艾里共六次報(bào)告了他的計(jì)算結(jié)果，但未受重視。他將計(jì)算結(jié)果呈送給法國科學(xué)院，他的工作在法國同行中受到了冷遇。5．這樣將發(fā)現(xiàn)海王星的機(jī)會就讓給了德國天文學(xué)家伽勒和勒威耶。亞當(dāng)斯是一位十分謙虛的人，在對待海王星發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)問題上沒有進(jìn)行聲辯。這樣他雖然暫時(shí)失去了某些榮譽(yù)，但他始終受到同行的贊賞和尊重，5他還寫信給當(dāng)時(shí)擁有較大望遠(yuǎn)鏡的幾個(gè)天文學(xué)家，請求幫助觀測。伽勒收到勒威耶信的當(dāng)天晚上，就觀測搜尋，僅用一個(gè)半小時(shí)就在偏離勒威耶預(yù)言的位置52'處觀測到了這顆當(dāng)時(shí)星圖上沒有的星。英國皇家學(xué)會授予他柯普利獎?wù)?曾（1851～1853年，1874～1876年）兩次被選為英國皇家天文學(xué)會會長，勒威耶于1854～1870及1873～1877年兩度出任巴黎天文臺臺長

（七）課堂小節(jié)，形成體系

主要內(nèi)容1．天體質(zhì)量計(jì)算；2．天體密度計(jì)算；知天體。

主要方法

用萬有引力定律和圓周運(yùn)動知識處理天體問題

3．發(fā)現(xiàn)未

主要結(jié)論

兩個(gè)質(zhì)量表達(dá)式

三個(gè)密度表達(dá)式