鲁科版必修二《万有引力定律及引力常量的测定》word教案1

5.2 万有引力定律的应用一，知识准备1.匀速圆周运动几个物理量之间的关系：向心加速度：向心力：2.万有引力定律表达式：引力常数G=3.万有引力和重力的关系在近地面：在外太空:：4.万有引力在天体运动中的作用二，典型例题例题1：已知地球表面重力加速度为g,半径为Ｒ．估算地球质量例题2：已知在月球上，一月岩自由下落的高度为h，时间为t，月球的半径为R，求月球的质量M。

例题3：已知地球距太阳为r,地球公转周期为T，求太阳的质量M。

例题4：月球是地球的一颗天然卫星,它绕地球的运动周期T大概为2.5×106s,距地心的距离r大概为4×108m,试计算地球的质量。

三，知识点归纳1.已知某天体的表面重力加速度g和半径r，利用列写方程，计算天体质量M=2.已知环绕天体的运动周期T和轨道半径r，利用列写方程，计算中心天体的质量M=四，课后巩固练习1、一艘宇宙飞船在一个不知名的行星表面上空沿圆形轨道运行，要测定行星的质量，需要( )A.测定飞船的环绕半径B.测定行星的半径C.测定飞船的质量D.测定飞船环绕的周期2、1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16 km.若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同.已知地球半径R=6 400 km，地球表面重力加速度为g.这个小行星表面的重力加速度为A.400gB.1/400 gC.20gD.1/20 g3、火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量1/9，一宇航员的质量是72kg，则他在火星上所受的重力是多大？这个宇航员在地球上最多能举起100kg的物体，那么他在火星上最多能举起质量多大的物体？4、将来人类离开地球到宇宙中去生活，有人设计了宇宙村，它是一个圆环形的密封建筑，人们生活在圆环的边上．为了使人们在其中生活不致于有失重感，可以让它绕中心轴旋转．假设这个宇宙村的直径为200m，当它绕中心轴的转速达到多少时，人们感觉到像生活地球上一样承受10m/s2的加速度？并请你设计一个适合人类生活的宇宙村．。

万有引力定律及引力常量的测定教案一、教学目标1. 让学生了解万有引力定律的发现过程，理解万有引力定律的内涵。

2. 让学生掌握引力常量的测定方法，以及其对物理学发展的意义。

3. 培养学生的实验操作能力，提高学生的科学素养。

二、教学内容1. 万有引力定律的发现1.1 牛顿与万有引力定律1.2 万有引力定律的数学表达2. 引力常量的测定2.1 卡文迪许与引力常量的测定2.2 引力常量的数值及意义3. 万有引力定律的应用3.1 地球的质量与半径的测定3.2 天体运动的研究三、教学重点与难点1. 教学重点：1.1 万有引力定律的发现过程1.2 引力常量的测定方法及意义2. 教学难点：2.1 万有引力定律的数学推导2.2 引力常量的测定原理四、教学方法1. 采用多媒体课件辅助教学，生动展示万有引力定律的发现过程。

2. 利用实验教学，让学生亲自动手操作，提高实验技能。

3. 开展小组讨论，引导学生思考万有引力定律在实际应用中的重要性。

五、教学安排1. 第一课时：介绍牛顿与万有引力定律，引导学生理解万有引力定律的内涵。

2. 第二课时：讲解引力常量的测定方法，让学生掌握引力常量的测定原理。

3. 第三课时：进行实验教学，让学生亲自动手操作，测定引力常量。

4. 第四课时：分析实验结果，讨论引力常量的意义及万有引力定律的应用。

5. 第五课时：进行课堂小结，布置课后作业，巩固所学知识。

六、实验设计与数据分析1. 实验目的：测定两个物体之间的引力常量。

验证万有引力定律。

2. 实验原理：使用扭秤实验装置，通过测量扭转角度与施加力矩的关系来计算引力常量。

应用牛顿第二定律和向心力公式，将实验数据转换为引力常量的数值。

3. 实验步骤：设置扭秤实验装置，确保两个物体之间的距离可调。

逐渐调整距离，记录不同距离下的扭转角度。

根据牛顿第二定律和向心力公式，计算每个距离下的引力常量。

重复实验多次，以获得更准确的数据。

4. 数据处理：绘制扭转角度与距离的图表。

6.3万有引力定律一、猜想万有引力定律二、月地检验三、万有引力定律四、万有引力与重力的关系【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？【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 = 2.0×1030 kg，地球质量为m = 6.0×1024 kg，日、地之间的距离为ｒ= 1.5×1011 m)【当堂达标】1. 对于万有引力的表达式，下列说法正确的是（ ）A ．公式中G 为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的B ．当r 趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C ．M 与m 受到的引力总是大小相等的，与M 、m 是否相等无关D ．M 与m 受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力2、如图所示，r 虽然大于两球的半径，但两球的半径不能忽略，而球的质量分布均匀，大小分别为m 1与m 2，则两球间万有引力的大小为 ( )122A m m G r、 1221B m m G r 、3.地球绕地轴自转时，对静止在地面上的某一个物体，下列说法正确的是（ ）A.物体的重力并不等于它随地球自转所需要的向心力B.在地面上的任何位置，物体向心加速度的大小都相等，方向都指向地心C.在地面上的任何位置，物体向心加速度的方向都垂直指向地球的自转轴D.物体随地球自转的向心加速度随着地球纬度的减小而增大4.火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g ，则火星表面的重力加速度约为（ ）A ．0.2gB ．0.4gC ．2.5gD ．5g5、关于万有引力的说法，正确的有( )A ．物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力B ．万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发12212C ()m m G r r 、 12212D ()m m G r r r 、现的C．地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的都是地球的万有引力D．万有引力公式中的G是一个比例常数，是没有单位的【课后延伸】如下图所示，在半径R＝20cm、质量M＝168kg的均匀铜球中，挖去一球形空穴，空穴的半径为铜球半径的一半，并且跟铜球相切，在铜球外有一质量m＝1kg、体积可忽略不计的小球，这个小球位于连接铜球球心跟空穴中心的直线上，并且在空穴一边，两球心相距是d＝2m，试求它们之间的相互吸引力。

万有引力定律万有引力恒量的测定一、教学目标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。

二、重点、难点分析1．万有引力定律的推导过程，既是本节课的重点，又是学生理解的难点，所以要根据学生反映，调节讲解速度及方法。

2．由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性认识，又无法进行演示实验，故应加强举例。

三、教具卡文迪许扭秤模型。

四、教学过程(一)引入新课1．引课：前面我们已经学习了有关圆周运动的知识，我们知道做圆周运动的物体都需要一个向心力，而向心力是一种效果力，是由物体所受实际力的合力或分力来提供的。

另外我们还知道，月球是绕地球做圆周运动的，那么我们想过没有，月球做圆周运动的向心力是由谁来提供的呢？(学生一般会回答：地球对月球有引力。

)我们再来看一个实验：我把一个粉笔头由静止释放，粉笔头会下落到地面。

实验：粉笔头自由下落。

同学们想过没有，粉笔头为什么是向下运动，而不是向其他方向运动呢？同学可能会说，重力的方向是竖直向下的，那么重力又是怎么产生的呢？地球对粉笔头的引力与地球对月球的引力是不是一种力呢？(学生一般会回答：是。

)这个问题也是300多年前牛顿苦思冥想的问题，牛顿的结论也是：yes。

既然地球对粉笔头的引力与地球对月球有引力是一种力，那么这种力是由什么因素决定的，是只有地球对物体有这种力呢，还是所有物体间都存在这种力呢？这就是我们今天要研究的万有引力定律。

板书：万有引力定律(二)教学过程1．万有引力定律的推导首先让我们回到牛顿的年代，从他的角度进行一下思考吧。

当时“日心说”已在科学界基本否认了“地心说”，如果认为只有地球对物体存在引力，即地球是一个特殊物体，则势必会退回“地球是宇宙中心”的说法，而认为物体间普遍存在着引力，可这种引力在生活中又难以观察到，原因是什么呢？(学生可能会答出：一般物体间，这种引力很小。

万有引力定律及引力常量的测定教案一、教学目标：1. 让学生了解万有引力定律的内容及适用范围。

2. 掌握引力常量的测定方法。

3. 能够运用万有引力定律解决实际问题。

二、教学内容：1. 万有引力定律的发现：介绍牛顿发现万有引力定律的过程。

2. 万有引力定律的内容：力的概念、万有引力定律的公式及其含义。

3. 万有引力定律的适用范围：讨论万有引力定律适用的条件。

4. 引力常量的测定：介绍引力常量的测定方法，如卡文迪许实验。

5. 引力常量的数值：给出引力常量的具体数值。

三、教学重点与难点：1. 教学重点：万有引力定律的内容及其适用范围，引力常量的测定方法。

2. 教学难点：万有引力定律的公式及其含义，引力常量的测定方法。

四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解万有引力定律的发现、内容、适用范围以及引力常量的测定方法。

2. 使用案例分析法，分析实际问题，巩固万有引力定律的应用。

3. 运用讨论法，引导学生思考万有引力定律的局限性。

五、教学过程：1. 导入：以牛顿发现万有引力定律的故事引入新课。

2. 讲解：详细讲解万有引力定律的内容、适用范围和引力常量的测定方法。

3. 案例分析：给出实例，让学生运用万有引力定律解决问题。

4. 讨论：引导学生思考万有引力定律在实际应用中的局限性。

6. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。

六、案例研究：天体运动与万有引力定律1. 目的：通过分析天体运动的实例，加深对万有引力定律的理解。

2. 内容：讨论地球绕太阳公转、月球绕地球公转等天体运动的规律，并用万有引力定律解释这些现象。

3. 方法：采用观察法、分析法，结合天文学知识，探讨万有引力定律在天体运动中的应用。

七、实验演示：引力常量的测定1. 目的：通过实验演示，让学生亲手操作，加深对引力常量测定方法的理解。

2. 内容：进行卡文迪许实验，测定引力常量的数值。

3. 方法：实验操作法、数据处理法，引导学生观察实验现象，记录数据，并分析结果。

第5章万有引力定律及其应用第1节 万有引力定律及常量的测定一、知识与技能1、初步了解开普勒三大定律的内容2、掌握万有引力定律内容公式及万有引力常量的测定方法3、掌握引力常量的测定方法及其意义二、过程与方法充分展现万有引力定律发现的科学过程，培养学生的科学思维能力.三、情感态度与价值观1、认识发现万有引力的重要意义2、体会科学定律对人类探索未知世界的作用 四、教学重点：1、认识开普勒三大定律2、掌握万有引力定律3、掌握引力常量的测定方法 五、教学难点引力常量的测定方法 六、教学方法：情境设置法、问题教学法、讨论教学法、自主阅读和合作探究法七、教具:多媒体课件八、教学过程：教学流程图：导入新课: 播放父女两的一段对话 爸爸，那是什么呀？月亮啊！那么，月亮上有什么呢？月亮上有嫦娥。

嫦娥？那爸爸，我可以上去找她玩吗？哈哈，当然可以了，不过你得好好学习，学习了有关天文方面的知识。

长大了，就可以到月亮上去找嫦娥玩了。

多媒体课件展示： 地心说日心说开普勒三大定律万有引力定律公式推导 模防原理实验卡文迪许扭秤实验 古代西方对宇宙的认识“嫦娥奔月〞到“屈原的“天问〞再到“阿波罗〞飞船登月.为什么飞船能够登上月球；为什么飞船能绕地球旋转？推进新课一、行星的运动规律多媒体课件展示：以亚里斯多德和托勒密为代表的地心说，他认为地球是宇宙的中心，其它天体都绕地球旋转。

以哥白尼为代表的日心说，他认为太阳是静止不动的。

地球和其它行星都围绕着太阳运动。

有关“地心说〞和“日心说〞的相关知识，同学们可以在课后自行观看相关微课。

开普勒根据第谷毕生观测所留下的珍贵资料，孜孜不倦地对行星运动进行深入的研究，提出了行星运动三定律.多媒体课件展示：开普勒在公元1609年发表了关于行星运动的两条定律：1.开普勒第一定律〔椭圆定律〕：每一行星沿一个椭圆轨道环绕太阳，而太阳那么处在椭圆的一个焦点上.2.开普勒第二定律〔面积定律〕：从太阳到行星所连接的直线〔矢径〕在相等时间内扫过同等的面积.用公式表示为：S AB=S CD=S EK.1618年，开普勒又发现了第三条定律.3.开普勒第三定律〔调和定律〕：行星绕日一圈时间的平方和行星各自离日的平均距离的立方成正比.用公式表示为：R3/T2=k，其中R为行星公转轨道半长轴、T为行星公转周期、k=常数.开普勒三大定律是天文学的一次非常重要的革命，它对后人寻找出太阳系结构提出了启发意义，人们通过对太阳系行星的观察发现，虽然太阳系行星的轨道均是椭圆，但椭圆的偏心率均接近于零，所以为了便于研究问题，人们通常认为行星绕太阳做匀速圆周运动。

5.1万有引力定律及引力常量的测定三维目标 知识与技能1.了解万有引力定律得出的思路和过程.2.理解万有引力定律的含义并掌握用万有引力定律计算引力的方法.3.记住引力常量G 并理解其内涵. 过程与方法1.了解并体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用.2.认识卡文迪许实验的重要性,了解将直接测量转化为间接测量这一科学研究中普遍采用的重要方法.情感态度与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.教学重点万有引力定律的理解及应用. 教学难点万有引力定律的推导过程. 课时安排 1课时教学过程导入新课 故事导入1666年夏末一个温暖的傍晚,在英格兰林肯郡乌尔斯索普,一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里,坐在一颗树下,开始埋头读他的书.当他翻动书页时,他头顶的树枝中有样东西晃动起来,一只历史上最著名的苹果落了下来,打在23岁的伊萨克·牛顿的头上.恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？（如下图所示）正是从思考这一问题开始，他找到了这些问题的答案——万有引力定律.这节课我们将共同“推导”一下万有引力定律. 复习导入复习旧知：1.开普勒三大定律⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=kT a 23:周期定律面积定律椭圆轨道定律2.太阳与行星间的引力⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=∝∝∝2222:'::r Mm G F r Mm F r M F r m F 或太阳与行星间的引力行星对太阳的引力太阳对行星的引力太阳对行星的引力使得行星围绕太阳运动，月球围绕地球运动，是否能说明地球对月球有引力作用?抛出的物体总要落回地面，是否说明地球对物体有引力作用？ 推进新课 课件展示：画面1：八大行星围绕太阳运动. 画面2:月球围绕地球运动. 画面3:人造卫星围绕地球运动画面4:地面上的人向上抛出物体,物体总落回地面. 问题探究1.行星为何能围绕太阳做圆周运动?2.月球为什么能围绕地球做圆周运动?3.人造卫星为什么能围绕地球做圆周运动?4.地面上物体受到的力与上述力相同吗?5.根据以上四个问题的探究,你有何猜想? 教师提出问题后,让学生自由讨论交流. 明确：1.太阳对行星的引力使得行星保持在绕太阳运行的轨道上.2.月球、地球也是天体,运动情况与太阳和行星类似,因此猜想是地球对月球的吸引使月球保持在绕地球运行的轨道上.3.人造卫星绕地球运动与月球类似,也应是地球对人造卫星的引力使人造卫星保持在绕地球运行的轨道上.4.地面上的物体之所以落回来,是因为受到重力的作用,在高山上也是如此,说明重力必定延伸到很远的地方.5.由以上可猜想:“天上”的力与“人间”的力应属于同一种性质的力。

万有引力定律及引力常量的测定教案一、教学目标1. 让学生了解万有引力定律的发现过程，掌握万有引力定律的表达式和适用条件。

2. 让学生理解引力常量的概念，学会用实验方法测定引力常量。

3. 培养学生的实验操作能力和团队协作精神，提高学生的科学素养。

二、教学内容1. 万有引力定律的发现过程2. 万有引力定律的表达式和适用条件3. 引力常量的概念4. 测定引力常量的实验方法5. 实验操作步骤和数据处理三、教学重点与难点1. 万有引力定律的表达式和适用条件2. 引力常量的测定方法3. 实验数据的处理和分析四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生思考和探索万有引力定律的发现过程。

2. 利用多媒体课件辅助教学，直观展示万有引力定律的适用条件和实验过程。

3. 组织学生进行实验操作，培养学生的动手能力和团队协作精神。

4. 采用案例分析法，让学生学会从实验数据中分析和总结规律。

五、教学安排1. 第一课时：介绍万有引力定律的发现过程，讲解万有引力定律的表达式和适用条件。

2. 第二课时：讲解引力常量的概念，介绍测定引力常量的实验方法。

3. 第三课时：进行实验操作，引导学生学会数据处理和分析。

4. 第四课时：总结实验结果，探讨万有引力定律在实际应用中的意义。

5. 第五课时：布置课后作业，巩固所学知识。

教案内容待补充六、教学评估1. 课堂问答：通过提问学生，了解他们对万有引力定律的理解程度和实验操作的掌握情况。

3. 课后作业：检查学生对课堂所学知识的掌握，以及对万有引力定律在实际应用中的理解。

七、教学资源1. 多媒体课件：展示万有引力定律的发现过程、表达式和适用条件，以及实验操作步骤。

2. 实验器材：提供必要的实验器材，如弹簧测力计、质量计等。

八、教学反思1. 教师应根据学生的反馈，及时调整教学内容和教学方法，提高教学效果。

2. 关注学生的个体差异，针对不同学生提供个性化的指导和支持。

3. 注重培养学生的实验操作能力和团队协作精神，提高他们的科学素养。

第1节万有引力定律及引力常数的测定【知识目标】一、知识与技能1 了解“地心说”和“日心说”2 了解万有引力定律的发展过程3 知道开普勒三个定律4 理解万有引力定律5 了解引力常数二、过程与方法1 通过课件模拟天体的运动说明开普勒三个定律2 运用圆周运动的知识理解天体运动3 理解万有引力定律并会运用其解释天体现象4 了解利用扭称测量引力常数运用探究方法三、情感态度与价值观1 认识发现万有引力定律的重要意义2 体会科学定律对人类探索未知世界的作用【知识重点】1 开普勒三个定律2 万有引力定律3 卡文迪许的扭称实验【知识难点】1 理解万有引力定律及应用2 理解卡文迪许的扭称实验的科学理念【教案方法】1 问题教案法【教案过程】：【历史回顾】中国对天体认识：距今2100多年的马王堆西汉墓中，出土了嫦娥奔月的画帛，<书上83面）画中嫦娥赞乘坐飞龙飘然奔月。

嫦娥奔月是个传说，也可以说是个梦想，它说明中国对天的研究早就有了。

如果世界第八大奇迹秦始皇陵中的天穹据说是由夜明珠按星星的分布镶嵌上的，中国对天体的追求早在秦朝之前就一定的尝试。

b5E2RGbCAP从战国时期的楚国伟大诗人屈原的佳作《天问》就是对茫茫宇宙提出了一系列问题，体现了人类了解自然奥秘的渴望。

但中国对天体的认识由于种种原因没能进入实质性，同样的文明古国对这个问题有不同的探索。

p1EanqFDPw1古希腊人的探索：首先从星体的轨迹入手，最早认为天体围绕地球转动的说法<地心说），主要观察到月球、太阳、水星、金星、火星、土星等，还能做好火星绕地球黑心的轨迹图，基于托密勒地心本轮理论的宇宙横向发展<书上100面），从古至今人类孜孜不倦地探索天体的运动规律，天文学家托勒密设计一套非常复杂的体系，完善了地心本轮理论。

这个学说持续了近2000年DXDiTa9E3d2文艺复兴的撞击：1943年天文学家哥白尼提出日心说，太阳是宇宙中心，行星都绕太阳做匀速圆周运动。

介绍椭圆的画法
普勒三定律（多媒体课件展示）
1.开普勒第一定律（椭圆定律）：每一行星沿一个椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点上。

开普勒第二定律（面积定律）：太阳与任何一个行星的连线（矢径）在相等时间内扫过的面积相等。

S AB=S CD=S EK
3.开普勒第三定律（周期定律）：行星绕太阳运行轨道半长轴r的立方与其周期T的平方成正比。

实验的原理：两次放大及等效的思想.
扭秤装置把微小力转变成力矩来反映（一次放大）扭转角度通过光标的移动来反映（二次放大）
物体间的万有引力。

（类比微小形变的放大）。