高中物理《万有引力定律》导学案 新人教版必修2

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《万有引力定律》

【概述】

本节选自人教版高中物理必修二第六章第三节。

本节课所需课时为1课时，45分钟。

万有引力定律是本章的核心,是17世纪自然科学最伟大的成果之一,它为研究天体运动提供了理论依据,彻底使人们对宇宙的探索从被动描述走向主动发现。万有引力定律承上启下的作用：上承圆周运动,下启卫星的运动.掌握好本节课,对前面知识的加深理解,后面问题的顺利解决,将会起到重要的作用。

【教学目标分析】

知识目标：

1、在开普勒第三定律的基础上，推导得到万有引力定律，使学生对此定律有初步理解。

2、使学生了解并掌握万有引力定律。

3、使学生能认识到万有引力定律的普遍性（它存在宇宙中任何有质量的物体之间，不管它们之间是否还有其它作用力）。

能力目标：

1、使学生能应用万有引力定律解决实际问题。

2、使学生能应用万有引力定律和圆周运动知识解决行星绕恒星和卫星绕行星运动的天体问题。

情感目标：

1、使学生在学习万有引力定律的过程中感受到万有引力定律的发现是经历了几代科学家的不断努力，甚至付出了生命，最后牛顿总结了前人经验的基础上才发现的。让学生在应用万有引力定律的过程中应多观察、多思考。2、通过神舟五号的资料,激发学生的爱国热情,增强学生建设祖国的神圣使命感。

【学生特征分析】

高中的学生已经有一定的天文学与物理学的基础，具备一定的思维能力。对物理知识具有因果关系的认识兴趣；对物理知识具有概括性的认识兴趣。他们喜欢活跃的课堂形式，热忠于讨论、归纳、分析、争辩等思维活动，兴趣广泛，求知欲强，探究和讨论的风气较浓厚。但他们易于用生活观念代替物理概念，学习物理的思维障碍表现为凝固性、片面性和干扰性障碍。为了克服学生的思维障碍，教学中多让学生接触真实、具体的物理情境，提高从真实、具体的物理情境中获得信息的辩识能力，让学生暴露出错误观念并加以纠正。 2 【教学策略选择与设计】：

1. 重点:万有引力定律的推导,应用难点:万有引力定律的推导。本节的重点是。万有引力定律的推导和应用。因为它既是前面圆周运动知识的发展,又是后面卫星运动知识的基础。本节的难点是：万有引力定律的推导。因为它综合了开普勒第三定律,圆周运动知识,牛顿第三定律,涉及知识点多；而且一般物体间的引力极小,学生对此缺乏感性认识,又无法进行演示实验。我们通过具体事例,例题,习题,多媒体手段加强了重点教学；通过及时复习,突破了难点教学；而且我们通过探究性活动,使学生对重难点知识的同化过程，，在时间和空间上得以延续。

《7.3 万有引力理论的成就 》学案

【学习目标】

1. 理解“称量地球质量”的基本思路，了解万有引力定律在天文学上的重要应用。

2. 理解计算太阳质量的基本思路，能将天体问题中的对象和过程转换成相关模型后进行求解。

3. 认识万有引力定律的科学成就，体会科学的迷人魅力，进一步认识运动与相互作观念。

【课堂合作探究】

问题：你知道人们是如何测量出地球的质量吗？

阿基米德的设想：疑惑：地球质量约为6×1024kg，设杠杆支点距离地球1m，阿基米德在另一端能产生的作用力为600N，根据杠杆原理可知杠杆大约长1亿光年。阿基米德能做到吗？

一、“称量”地球的质量

物体m在纬度为θ的位置，万有引力指向地心，分解为两个分力：m随地球自转围绕地轴运动的向心力和重力。

重力是万有引力的一个分力，当忽略了地球的自转时,可认为重力在数值上就等于万有引力大小。

你有何感想？

1. 理论分析：若不考虑地球自转的影响，地面上物体的重力等于地球对它的引力。

2. 数据验证：

称量“中心天体”的方法一：

二、“称量”太阳的质量

问题：前面测量地球质量，但是如果要测太阳的质量，我们又无法在太阳表面做落体运动，还有没有其他办法呀？

八大行星围绕太阳运动，太阳为中心天体。思考：行星做圆周运动的向心力是什么？

问题：地球作圆周运动的向心力是由什么力提供的？

验证：把地球绕太阳的公转看作是匀速圆周运动，已知轨道半径约为1.5×1011 m，引力常量G=6.67×10－11 N·m2/kg2，估算太阳的质量。

验证：已知月球绕地球周期T=27.3天，月地平均距r=3.84×108m，引力常量G=6.67×10-11

N·m2/kg2，试估算地球的质量。

称量“中心天体”的质量的方法二：

你还有其他计算中心天体质量的方法吗？

三、计算天体的密度

如何计算天体的密度？

四、发现未知天体

预见并发现未知行星,是万有引力理论威力和价值的最生动例证.

【 导语】⾼⼆时孤⾝奋⽃的阶段，是⼀个与寂寞为伍的阶段，是⼀个耐⼒、意志、⾃控⼒⽐拚的阶段。但它同时是⼀个厚实庄重的阶段。由此可见，⾼⼆是⾼中三年的关键，也是最难把握的⼀年。为了帮你把握这个重要阶段，⽆忧考⾼⼆频道整理了《⾼⼆物理必修⼆《万有引⼒定律》教案》希望对你有帮助！！

【篇⼀】

教学⽬标

知识⽬标：

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会推导万有引⼒定律。

3、知道任何物体间都存在着万有引⼒，且遵守相同的规律

能⼒⽬标：

1、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。

2、训练学⽣透过现象(⾏星的运动)看本质(受万有引⼒的作⽤)的判断、推理能⼒

德育⽬标：

1、通过⽜顿在前⼈的基础上发现万有引⼒定律的思考过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，渗透科学发现的⽅*教育。

2、培养学⽣的猜想、归纳、联想、直觉思维能⼒。

教学重难点

教学重点：

⽉——地检验的推倒过程

教学难点：

任何两个物体间都存在万有引⼒

教学过程

(⼀)引⼊：

太阳对⾏星的引⼒是⾏星做圆周运动的向⼼⼒，，这个⼒使⾏星不能飞离太阳;地⾯上的物体被抛出后总要落到地⾯上;是什么使得物体离不开地球呢?是否是由于地球对物体的引⼒造成的呢?

若真是这样，物体离地⾯越远，其受到地球的引⼒就应该越⼩，可是地⾯上的物体距地⾯很远时受到地球的引⼒似乎没有明显减⼩。如果物体延伸到⽉球那⾥，物体也会像⽉球那样围绕地球运动。地球对⽉球的引⼒，地球对地⾯上的物体的引⼒，太阳对⾏星的引⼒，是同⼀种⼒。你是这样认为的吗?

(⼆)新课教学：

⼀.⽜顿发现万有引⼒定律的过程

(引导学⽣阅读教材找出发现万有引⼒定律的思路)

假想——理论推导——实验检验

(1)⽜顿对引⼒的思考

⽜顿看到了苹果落地发现了万有引⼒，这只是⼀种传说。但是，他对天体和地球的引⼒确实作过深⼊的思考。⽜顿经过长期观察研究，产⽣如下的假想：太阳、⾏星以及离我们很远的恒星，不管彼此相距多远，都是互相吸引着，其引⼒随距离的增⼤⽽减⼩，地球和其他⾏星绕太阳转，就是靠劂的引⼒维持。同样，地球不仅吸引地⾯上和表⾯附近的物体，⽽且也可以吸引很远的物体(如⽉亮)，其引⼒也是随距离的增⼤⽽减弱。⽜顿进⼀步猜想，宇宙间任何物体间都存在吸引⼒，这些⼒具有相同的本质，遵循同样的⼒学规律，其⼤⼩都与两者间距离的平⽅成反⽐。

1 万有引力定律复习资料一

一、本章解题的两条基本思路

（1）根据重力等于引力

GMgRRMmGmg22

（2）根据引力等于向心力

rTmrmrvmmarMmG22222

二：人造卫星运动规律

1、根据引力等于向心力基本公式推导出人造卫星的线速度V、角速度ω、周期T、向心加速度a的表达式（G—万有引力常量、M——地球质量、r——轨道半径、m——卫星质量）

小结：人造卫星的轨道半径越大，人造卫星的向心加速度、环绕速度、角速度越小，周期越大。简单的说：越高越慢。

三、同步卫星特点：

1、轨道平面： 2、环绕方向：

3、环绕周期： 4、轨道半径约为地球半径的 倍

四、近地卫星特点：

1、轨道半径为： 2、环绕速度为： 3、环绕周期约为 分钟

五、人造卫星的发射速度和环绕速度与轨道半径的关系

卫星轨道越高，需要的发射速度 ，但环绕速度 （填“越大”或“越小”）。

六、第一宇宙速度

1、第一宇宙速度是 卫星的环绕速度 ，是人造卫星的最 环绕速度，是发射人造卫星的最 速度。第一宇宙速度的大小为 。人造卫星的发射速度大小范围：

2、第二宇宙速度大小为：

3、第三宇宙速度大小为：

七、计算天体质量的方法：

1、根据天体表面的重力加速度g和天体的半径R，由公式 可计算天体的质量M； 2 2、根据某天体的卫星的运行情况r、v 、T(ω)中的两个物理量，由公式 可计算中心天体的质量。