高中物理6.3万有引力定律教案2新人教版必修2

6.3万有引力定律课时：一课时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．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研究成果的基础上发现万有引力定律的过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性．教学过程：导入新课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，坐在一棵树下，开始埋头读书．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．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会落下来，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．讨论交流由上述问题的探究我们得出了猜想：“天上”的力与“人间”的力相同，我们能否将其作为一个结论呢？讨论：探究上述问题时我们运用了类比的方法得出了猜想，猜想是否正确需要进行检验，因此不能把它作为结论．课件展示：牛顿的设想：苹果不离开地球，是否也是由于地球对苹果的引力造成的？地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力呢？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，如在高山上，似乎重力没有明显地减弱，是物体离地面还不够远吗？这样的高度比起天体之间的距离来，真的不算远！再往远处设想，如果物体延伸到地月距离那样远，物体是否也会像月球那样围绕地球运动？地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力，也许真是同一种力！一、月—地检验问题探究1．月—地检验的目的是什么？2．月—地检验的验证原理是怎样的？3．如何进行验证？学生交流讨论，回答上述三个问题．在学生回答问题的过程中，教师进行引导、总结．明确：1．目的：验证“天上”的力与“人间”的力是同一种性质的力．2．原理：假定上述猜想成立，即维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力，同样遵从“平方反比”规律，那么，由于月球轨道半径约为地球半径(苹果到地心的距离)的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力，比它在地面附近时受到的引力要小，前者只有后者的1/602.根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度(月球公转的向心加速度)也就应该是它在地面附近下落时的加速度(自由落体加速度)的1/602.3．验证：根据验证原理，若“天上”“人间”是同种性质的力，由“平方反比”规律及地球表面的重力加速度，可求得月球表面的重力加速度．根据人们观测到的月球绕地球运动的周期，及月—地间的距离，可运用公式a ＝4π2T 2·r 求得月球表面的重力加速度．若两次求得结果在误差范围内相等，就验证了结论．若两次求得结果在误差范围内不相等，则说明“天上”与“人间”的力不是同一种性质的力．理论推导：若“天上”的力与“人间”的力是同一种性质的力，则地面上的物体所受重力应满足：G ∝1R 2 月球受到地球的引力：F ∝1r 2 因为：G ＝mg ，F ＝ma 所以a g ＝R 2r 2 又因为：r ＝60R 所以：a g ＝13 600a ＝g 3 600＝9.83 600m/s 2≈2.7×10－3 m/s 2. 实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动，向心加速度a ＝ω2r ＝4π2T 2r 经天文观察月球绕地球运动的周期T ＝27.3天＝3 600×24×27.3 sr ＝60R ＝60×6.4×106 m.所以：a ＝4×3.142（3 600×24×27.3）2×60×6.4×106 m/s 2≈2.7×10－3 m/s 2. 验证结论：两种计算结果一致，验证了地面上的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力，即“天上”“人间”的力是相同性质的力．点评：在实际教学过程中，教师引导学生重现牛顿的思维过程，让学生体会牛顿当时的魄力、胆识和惊人的想象力．物理学的许多重大理论的发现，不是简单的实验结果的总结，需要直觉和想象力、大胆的猜想和假设，再引入合理的模型，需要深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思维，常常是一个充满曲折和艰辛的过程．借此对学生进行情感态度与价值观的教育．二、万有引力定律思考下面问题：1、用自己的话总结万有引力定律的内容？2、万有引力定律的数学表达式是什么？3、引力常量G 是怎样规定的？4、两物体间的距离是怎样确定的？5、有引力定律的适用条件？6、万有引力的发现有什么重要意义？学生思考后回答．总结：1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m 1和m 2的乘积成正比，与它们之间的距离r 的二次方成反比．2．表达式：由F ＝GMm r 2(M ：太阳质量，m ：行星的质量) 得出：F ＝Gm 1m 2r 2(m 1：物体1的质量，m 2：物体2的质量) 3、引力常量G ：适用于任何两个物体。

万有引力定律【教材来源】高中物理教科版必修二第三章第二节（P45-48）【教材分析】1、万有引力定律这一节承上启下，承接上章匀速圆周运动，开启之后要学习应用人造卫星，宇宙速度的运动规律。

2、万有引力定律这一节是本章的核心，这节内容是对上一节“天体运动”的进一步推演，也是后面教学万有引力定律的应用的基础，是本章的教学重点。

3、教材在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，建立适当的模型，让学生以自己现有的知识基础，再现“发现”万有引力定律的过程。

【学情分析】1.高一学生已经学习了牛顿的三大运动定律、圆周运动的知识、开普勒三定律，已经积累了一定的知识。

理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。

2. 在上一节中，学生学习了日心说和地心说，并了解了开普勒三定律，学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。

3.另一方面我国在航天事业上成就突出，捷报频传，极大的激发了学生学习有关宇宙、航天、卫星知识的兴趣。

【教学目标】一、知识与技能1.理解万有引力定律的推导思路和过程。

2.理解掌握万有引力定律的内容及表达公式，知道万有引力定律得出的意义。

3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

4.了解万有引力常量。

二、过程与方法1、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、推理论证和推广等方法。

2、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。

三、情感态度与价值观1.学习科学家们谦逊的美德，使学生在学习中互相协作、互相借鉴，培养团队精神。

2.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。

3.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。

【教学重点】1.万有引力定律的推导思路和过程。

2.万有引力定律的内容及表达公式。

【教学难点】1.对万有引力定律及物体间距离的理解。

第三节万有引力定律教学目标：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。

3、知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

教学重点：1、万有引力定律的推导。

2、万有引力定律的内容及表达公式。

教学难点：1、用数学公式描述万有引力定律。

2、计算万有引力时物体间距离的含义。

教学方法：1、对万有引力定律的推导－采用分析推理、归纳总结的方法。

2、对疑难问题的处理－采用讲授法、例证法。

教学用具：卡文迪许扭秤模型。

教学过程：(一)引入新课上节课讲述了开普勒定律是描述天体运动的基本规律，回答了行星怎样运动的问题，（提问）行星为什么这样运动是这节课要研究的问题。

（二）新课教学一、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。

如不能答出，教师可诱导。

)所以要研究这种引力，只能从这种引力表现比较明显的物体——天体的问题入手。

当时有一个天文学家开普勒通过观测数据得到了一个规律：所有行星轨道半径的3次方与运动周期的2次方之比是一个定值，即开普勒第其中m为行星质量，R为行星轨道半径，即太阳与行星的距离。

也就是说，太阳对行星的引力正比于行星的质量而反比于太阳与行星的距离的平方。

而此时牛顿已经得到他的第三定律，即作用力与反作用力大小相等，方向相反。

用在这里，就是行星对太阳也有引力。

同时，太阳也不是一个特殊物体，它用语言表述，就是：太阳与行星之间的引力，与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。

这就是牛顿的万有引力定律。

如果改其中G为一个常数，叫做万有引力恒量。

(视学生情况，可强调与物体重力只是用同一字母表示，并非同一个含义。

第三节万有引力定律教学设计【教材依据】人教版高中物理必修二第六章第三节【教材分析】万有引力定律这一节是本章的重点，是对前两节课内容的延伸，也是下节课教学内容的基础。

教材在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，通过月—地检验让学生体会万有引力定律的推导过程，亲自证实了天上的力和地上的力遵守相同的规律--万有引力定律。

通过对万有引力定律内容的分析学习，让学生知道万有引力定律的性质和适用条件，重点学会用定律解决相关题型。

为下一节打好坚实的基础。

【学情分析】学生已经学习了与本节内容相关的知识。

如牛顿运动定律、圆周运动、开普勒三定律等，理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。

同时，近几年我国在航天事业上成就突飞猛进，这对学生学习关与宇宙、航天、卫星等相关知识有极大的促进作用。

通过上一节课的探究学习，学生已经知道了太阳与行星间引力的规律，为本节课打下了基础，同时激发了学生对天体运动知识的学习兴趣，挑起了学生的求知欲望。

【教学目标】一、知识与技能1、知道万有引力定律得出的思路和过程，通过月-地检验证明了天上行星之间的引力和地球上物体的重力是同种性质的力。

2、能准确理解万有引力定律并会用万有引力定律公式解决相关问题。

3、了解卡文迪许通过扭称测出了引力常量并明白万有引力常量的意义。

二、过程与方法1、通过万有引力定律的学习，使学生体会在科学规律发现过程猜想与求证的重要性。

2、通过学习卡文迪许的扭称原理，渗透科学发现与科学实验的方法论教育。

三、情感态度与价值观1、通过学习牛顿发现万有引力定律的思考过程及证明过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，培养学生持之以恒的精神。

同时感受物理严谨有趣的逻辑思维。

2、通过对万有引力定律的学习，感悟自然界的统一、和谐之美。

【教学重点】1、月-地检验的推导过程。

2、万有引力定律的内容及表达式。

【教学难点】1、月-地检验的理论推导和检验过程。

2、万有引力定律的应用。

【设计思想】通过本节课学习，将让学生继续进行“发现之旅”---追寻牛顿的足迹。

《万有引力定律》教学设计【教材分析】1、从内容性质与地位来看，本节内容是对上一节教学内容的进一步外推，是下一节内容学习的基础；2、是猜想、假设与验证相结合的教学内容；3、是一种思维演绎与思维归纳相结合的推理知识建构结构，教科书的立意还在于物理理论必须接受实践的检验。

【学情分析】1、高一学生已经学习了牛顿的三个定律、圆周运动的知识、开普勒三定律，已经积累了一定的知识。

理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。

2、在上一节中，学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。

【核心素养】在《万有引力定律》建立过程的学习中，让学生掌握发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等科学的研究方法。

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。

让学生体验科学探索的精神与方法，理解科学理论必须受实践的检验，科学理论也是发展的。

【教学目标】1、知道万有引力是存在于所有物体之间的吸引力，知道重物下落与天体运动之间的统一性；2、知道万有引力定律的物理意义，知道万有引力定律的适用范围；3、了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意；4、了解科学发展的曲折性，培养学生具有“严谨、求实”的科学态度和百折不挠的科学精神。

【教学重点】1、万有引力定律的建立过程；2、对万有引力定律内容的理解及应用。

【教学难点】1、统一“天上”的力与“人间”的力这一想法的产生；2、进行逻辑清晰的“月--地检验”。

【教学设计思想】在本节课教学，将让学生继续进行“发现之旅”—追寻牛顿的足迹，为此整个教学流程如下：太阳与行星间的引力—猜想“天上”的力与“人间”的力是同一种力—月地检验—更推广—万有引力定律—卡文迪许测定G 。

通过这个假想──理论推导──实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。

【教学过程】 一 、新课引入 122m m Gr 设计说明：通过设置两个回忆性问题帮助学生回顾上节课所学的太阳与行星间引力规律，回顾万有引力定律“发现之旅”前半程，并引出本节课的课题及目的。

3万有引力定律整体设计本节是在学习了太阳与行星间的引力之后，探究地球与月球、地球与地面上的物体之间的作用力是否与太阳与行星间的作用力是同一性质的力，从而得出了万有引力定律•根据万有引力定律而得到的一系列科学发现，不仅验证了万有引力定律的正确性，而且表明了自然界和自然规律是可以被认识的•万有引力定律是所有有质量的物体之间普遍遵循的规律，引力常量的测定不仅验证了万有引力定律的正确性，而且使得万有引力定律能进行定量计算，显示出真正的实用价值•教学过程中的关键是对万有引力定律公式的理解，知道公式的适用条件•教师可灵活采用教学方法以便加深对知识的理解，比如讲授法、讨论法•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椭圆轨道定律复习旧知：1•开普勒三大定律面积定律3周期定律:% kT2太阳对行星的引力：F 孚r2•太阳与行星间的引力行星对太阳的引力：F' Mr太阳与行星间的引力:F M m或F G^mr r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•讨论交流由上述问题的探究我们得出了猜想：天上”的力与人间”的力相同，我们能否将其作为一个结论呢？讨论：探究上述问题时我们运用了类比的方法得出了猜想，猜想是否正确需要进行检验，因此不能把它作为结论•课件展示：牛顿的设想：苹果不离开地球，是否也是由于地球对苹果的引力造成的？地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力呢？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 ，如在高山上，似乎重力没有明显地 减弱，是物体离地面还不够远吗 ？这样的高度比起天体之间的距离来 ，真的不算远！再往远处设想 如果物体延伸到月球那样远 ，物体是否也会像月球那样围绕地球运动 ？地球对月球的力、 地球对 地面上物体的力、太阳对行星的力 ，也许真是同一种力！一、月一地检验 问题探究1•月一地检验的目的是什么？ 2. 月一地检验的验证原理是怎样的 ？ 3•如何进行验证？学生交流讨论，回答上述三个问题.在学生回答问题的过程中，教师进行引导、总结. 明确：1. 目的:验证 天上”的力与 人间”的力是同一种性质的力.2.原理:假定上述猜想成立，即维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力是同一种力 ，同样 遵从 平方反比”律，那么，由于月球轨道半径约为地球半径（苹果到地心的距离）的 60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力，比它在地面附近时受到的引力要小 ，前者只有后者的1/602 .根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度 （月球公转的向心加速度）也就应该是它在 地面附近下落时的加速度（自由落体加速度）的1/602.3. 验证:根据验证原理，若 天上”人间”是同种性质的力，由平方反比”律及地球表面的重力加速 度，可求得月球表面的重力加速度 .月球表面的重力加速度.若两次求得结果在误差范围内相等，就验证了结论.若两次求得结果在误差范围内不相等则说明 天上”与 人间”的力不是同一种性质的力.理论推导：若 天上”的力与 人间”的力是同一种性质的力 1 R 2一 1月球受到地球的引力：F * —raR 2因为：G=mg ，F=ma 所以勺g r a1又因为：r=60R 所以：一g 3600a=—9.8m/s 2〜2.7 x -3im/s 2.3600 3600根据人们观测到的月球绕地球运动的周期，及月一地间的距离，可运用公式r 求得，则地面上的物体所受重力应满足:实际测量：经天文观察月球绕地球运动的周期月球绕地球做匀速圆周运动 向心加速度 2a=3 r=T=27.3 天=3 600 24 >27.3 s r=60R=60 >6.4 106 m.4 3 142所以：a= ---------------- : ---------- 2 X60 >6.4 >06 m/s 2~ 2.7 >-3im/s 2(3600 24 27.3)2验证结论：两种计算结果一致，验证了地面上的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力 上”人间”的力是相同性质的力•点评：在实际教学过程中，教师引导学生重现牛顿的思维过程 ，让学生体会牛顿当时的魄力、胆 识和惊人的想象力•物理学的许多重大理论的发现，不是简单的实验结果的总结，它需要直觉和 想象力、大胆的猜想和假设 ，再引入合理的模型，需要深刻的洞察力、严谨的数学处理和逻辑思 维,常常是一个充满曲折和艰辛的过程 •进行情感态度与价值观的教育 •力也是如此，地球对地面上物体的引力使物体靠在地面上 有引力，那些引力既没使一个物体围绕另一个物体转动 不存在•可能性2:此力存在 原因：太阳、行星、地球、月球、卫星、物体 ，均是有质量的物体，太阳与行 星间，地球与月球或卫星间•地球与物体间均存在这种引力 ，说明这种引力是有质量的物体普遍 存在的，故两个物体之间应该有引力.问题2 :若两个物体间有引力作用，为何两个物体没有在引力作用下紧靠在一起？参考解释：天上”人间”的力是同性质的力，满足F % M m 定律.地面上的物体质量比起天体来r说太小了，这个力我们根本觉察不到 •两物体之所以未吸在一起是因为两物体间的力太小 以克服摩擦阻力或空气阻力• 任意两个物体之间都存在着相互引力点评：对上述内容在教学过程中，教师可灵活采用教学方法，可用 辩论赛”的方式让持两种观点 的学生代表阐述自己的观点及依据 ，然后对方提出问题进行互辩，此过程让一般同学作补充说明，一直到一个观点被另一个观点击败为止 •这样可提高学生处理问题的综合能力•问题：1•用自己的话总结万有引力定律的内容2•根据太阳与行星间引力的表达式，写出万有引力定律的表达式• 3•表达式中G 的单位是怎样的？，即天二、万有引力定律通过以上内容的学习，我们知道：太阳与行星间有引力作用，地球与月球间有引力作用，地球 与地面上的物体间也有引力作用 . 问题1:地面上的物体之间是否存在引力作用 ？组织学生交流讨论，大胆猜想•可能性1:不存在•原因:太阳对行星的引力使行星围绕太阳做圆周运动，地球对月球或卫星的引，上抛之后还要落回•若，也没有使两个物体紧贴在一起，故此力两个物体之间 ，不足学生思考后回答•总结：1•内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m i和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比•2•表达式：由F=GM2m（M：太阳质量,m:行星的质量）r/口t Gm1m2得出：F= 迈-（m i：物体1的质量,m2：物体2的质量）rGm<m^ _ Fr2 2 23•由F= -2 - G 可知G的单位：N・m2/kg2.r m1m2合作探究对万有引力定律的理解：1•万有引力的普遍性•因为自然界中任何两个物体都相互吸引，所以万有引力不仅存在于星球间任何有质量的物体之间都存在着相互作用的吸引力2•万有引力的相互性•因为万有引力也是力的一种，力的作用是相互的，具有相互性，符合牛顿第三定律•3•万有引力的宏观性•在通常情况下，万有引力非常小，只有质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义，故在分析地球表面物体受力时，不考虑地面物体之间的万有引力，只考虑地球对地面物体的引力•知识拓展万有引力定律的适用条件：1•公式适用于质点间引力大小的计算•2•对于可视为质点的物体间的引力求解也可以利用万有引力公式•如两物体间距离远大于物体本身大小时，物体可看成质点•说明：均匀球体可视为质量集中于球心的质点3•当研究对象不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力，然后求合力•三、引力常量的测量引导学生设计测量引力常量的方法并交流，然后教师介绍卡文迪许实验方法，通过课件展示卡文迪许的扭秤装置，让学生观察体会实验装置的巧妙•实验介绍：1798年，英国物理学家卡文迪许在实验室里利用扭秤”,通过几个铅球之间万有引力的测量，比较准确地得出了引力常量G的数值•课件展示：卡文迪许的扭秤”实验装置•扭秤实验装置结构图图中T形框架的水平轻杆两端固定两个质量均为m的小球，竖直部分装有一个小平面镜，上端用一根石英细丝将这杆扭秤悬挂起来，每个质量为m的小球附近各放置一个质量均为M的大球,用一束光射入平面镜•由于大、小球之间的引力作用，T 形框架将旋转，当引力力矩和金属丝的扭转力矩相平衡时，利用光源、平面镜、标尺测出扭转力矩 ，求得万有引力F,再测出m 、M 和球心的距离r,即可求出引力常量G=Fr -Mm大小球之间的引力非常小，这里巧妙地改测定力为测定力矩的方法•引力很小，但是加长水平杆的长度增加了力臂，使力矩增大，提高了测量精度•同时又利用了平面镜反射光光点的移动 的方法，精确地测定了石英丝的扭转角，从而第一次在实验室较精确地测出了引力常量卡文迪许的测量方法非常精巧，在以后的八、九十年间竟无人能赶超他的测量精度 •卡文迪许在实验室测出了引力常量 ，表明万有引力定律同样适用于地面的任意两个物体 ，用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适性 •同时，引力常量的测出，使得包括计算星体质量在内的关于万有引力的定量计算成为可能 •知识拓展1•地面上物体所受重力•在地球表面上的物体随地球的自转而做圆周运动 ，物体受到指向圆周圆心（圆心位于地球的自转轴上）的向心力作用，此向心力由地球对物体的万有引力在指向圆心方向的分力提供•而万有引力的另一分力，即物体所受的重力 G=mg ，如图所示•F=G Mmm ，F 向=mr w 2R 2当物体从赤道向两极移动时，根据F 体所受的万有引力才等于重力 •从赤道向两极，重力加速度增大•而且重力的方向竖直向下，并不指向地心，只有在赤道和两极，重力的方向才指向地心• 2•不考虑地球自转的情况下，物体在地球表面上所受的万有引力跟重力相同 ，若考虑，由于向心力很小，重力近似等于万有引力•即地球表面近似认为： 疋mg.R3. 地球的人造卫星•卫星所受的万有引力等于重力•由于万有引力提供向心力，所以卫星向心加速度等于重力加速度，卫星处于完全失重状态，即G Mm =mg ，a 向=g ，由此可知，重力加速度随高度的增加而减 r小•例 如图所示，一个质量为M 的匀质实心球，半径为R.如果通过球心挖去一个直径为 R 的小实心球，然后置于相距为d 的地方，试计算空心球与实心小球之间的万有引力•物体位于赤道时，向心力指向地心，三力同向，均指地心，满足F =F 向《，即G iR mMm，向心力F 为零，F=F 极，即 G r =mg 极•R 向’=mRL 知，向心力减小，则重力增大，只有在两极时物=mRo 2+mg 赤,当物体在地球的南北两极时R分析：实心球挖去一个半径为 的小实心球后，质量分布不均匀，因此挖去小实心球剩余的部分2不能看成质量集中于球心的质点，直接求空心球和小实心球间的万有引力很困难假设用与挖去的小实心球完全相同的球填补在挖去的位置，则空心球变成一个实心球 ，可看作质量集中于球心的质点.代入上式得卩=翌82设空心球与小实心球的万有引力为F 2,则有F=F 什F 22因此,空心球与小实心球间的万有引力为F 2=F-F I=GM 28d说明：本题属于万有引力与力的合成知识的综合应用•力的合成的实质是等效代替•等效代替是一种重要的物理方法，等效思维运用恰当往往能化难为易 ，另辟蹊径•课堂训练如图所示，阴影区域是质量为 M 、半径为R 的球体挖去一个小圆球后的剩余部分•所挖去的 R小圆球的球心0'和大球体球心间的距离是.求球体剩余部分对球体外离球心0距离为2R 、2质量为m 的质点P 的引力.(P 在两球心00连线的延长线上)解析：本题直接求解是有一定难度的：求出阴影部分的质心位置，然后认为它的质量集中于质心，再用万有引力公式求解•可是万有引力定律只适用于两个质点间的作用，只有对均匀球体，才解答：假设把挖去的小实心球填补上，则大、小实心球间的万有引力为 MmF=F小实心球的质量为 m=p#3-?4 R 3 8 3填入的小实心球与挖去的小实心球间的万有引力为F i = G(d21 GM2 ?—64 • 1 26(d -R)22GM 2 R 64(d )2可将其看作是质量全部集中在球心的一个质点•至于本题中不规则的阴影区，那是不能当作一个质点来处理的•故可用补偿法，将挖去的球补上• 将挖去的球补上，则完整的大球对球外质点 P 的引力：卩1=§先(2R)半径为R 的小球的质量 M =4 （R ）3?-（R ）3?_^ I M2 3 2324 j8R 3M'm4M'm GMm 补上小球对质点P 的引力：F 2=GG/5Q、225R 2 50R 2（2尽）因而挖去小球的阴影部分对P 质点的引力F =F「F 2= GM m GM m •4R 2 50R 2答案：GMm GMm 4R 2 50R 2课堂小结通过本节课的学习，我们掌握了万有引力定律得出的思路和过程 ，通过月一地检验及其推广，得出万有引力定律的表达式及适用条件 •学习了万有引力定律后我们可利用万有引力定律求任意两个物体之间的引力 ，求重力加速度•学习了引力常量的测定方法及引力常量 G 的数值：G=6・67杓-11 N m 2/kg 2・布置作业教材 问题与练习”第2、3题.板书设计 3万有引力定律一、 月一地"检验猜想：天上”的力与 人间”的力可能出于同一个本源• 验证:月一地检验•结论:两种计算结果一致，验证了地面上的重力与地球吸引月球的力是相同性质的力 二、 万有引力定律1•内容 2•表达式 3•使用条件 4•理解 三、引力常量的测量1•原理介绍 2•实验测量 3•过程体验活动与探究课题:在研究宇宙发展演变的理论中 ，有一种说法叫做 宇宙膨胀说”，认为引力常量 G 在缓慢地 减小.根据这种理论，试推导分析现在太阳系中地球的公转轨道半径、周期、速率与很久很久以 前相比变化的情况•推导过程：若地球在半径为 R 的圆形轨道上以速率 v 运动的过程中，引力常量G 减小了一个微 小量，由于m 、M 、R 均未改变，万有引力G M ^m 必然随之减小，并小于轨道上该点所需的向心力GMm 4R 2R22m —（速度不能突变），由于惯性，地球将做离心运动，即向外远离太阳，半径R增大•地球在远离R2 R太阳的过程中，克服太阳引力做功，引起速率减小，运行周期T= 增大•由此可以判断，在很久V很久以前，太阳系中地球公转的轨道半径比现在小，周期比现在小，速率比现在大，也就是说，随着引力常量G的缓慢减小，宇宙在不断地膨胀•习题详解1. 解答：设两人的质量均为 50 kg,两人的质心相距 1 m,两人间万有引力大小:人对地面的压力大小等于物体的重力F N =mg=50X 9.8N=490 N 取人和地面间的动摩擦因数为0.1,则人受地面的最大静摩擦力大小：F '=時0.1 X 90N=49 N. 所以，F<<F',故两人间的引力无法克服人受地面的摩擦力 ，所以不可能吸到一起去由于F<<F'、F<<mg,所以分析受力时，物体间的万有引力是可以忽略的. 2. 解答：由万有引力定律答案：1.19 XI028 N3. 解答：夸克是物质组成的极小的单元 ，利用万有引力公式计算可知两个夸克间的引力是很小 的.两夸克间的引力设计点评 本教学设计沿着牛顿的足迹，带领同学们在现有知识状态下，重新发现”了万有引力定律 在发现”万有引力的过程中充分体现了学生学习的主体性，教师仅仅是引导而已.通过学生自己 发现万有引力定律及引力常量的测量 ，增强学生的自信心，只要学好现在的知识，大胆猜想，敢于=6.67 X 0-11X 502 12N=1.67 X10-7 N F= GF=G m 1m 2 2~ r=6.67 10-11 2.0 1040 2.0 1039 X (5 104 365 24 3600 3 108)2 N =1.19 X 028N.由F=G Mm F=6.67 X 0-11 X (7.1 10 30)2 (1.0 1016)2 N =3.4 X 0-37N.质疑，敢于发现，就可能有所成功，从而使学生养成良好的科学价值观.。

6.3 万有引力定律一、教学目标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、掌握万有引力定律，能解决简单的万有引力问题。

二、重点难点 重点：万有引力定律的推导及表达公式；难点：万有引力定律的理解及应用。

三、巩固练习1、关于万有引力定律的正确说法是( )A.天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比B.任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离平方成反比C.万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比D.万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用2、下列说法正确的是( )A.万有引力定律是卡文迪许发现的B. 221r m m G F =中的G 是一个比例常数，是没有单位的C.万有引力定律只是严格适用于两个质点之间D.两物体引力的大小与质量成正比，与此两物间距离平方成反比3、如图所示，两球的半径远小于R ，而球质量均匀分布，质量为1m 、2m ，则两球间的万有引力大小为（ ）A ．2121R m m G B.2221R m m G C.()22121R R m m G + D.()22121R R R m m G ++4、引力常量很小，说明了（ ）A.万有引力很小B.万有引力很大C.很难观察到日常接触的物体间有万有引力，是因为它们的质量很小1R 2R RD.只有当物体的质量大到一定程度时，物体之间才有万有引力5、下列关于万有引力定律的适用范围说法正确的是（ ）A.只适用于天体，不适用于地面物体B.只适用于质点，不适用于实际物体C.只适用于球形物体，不适用与其他形状的物体D.适用于自然界中任意两个物体之间6、如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）A.行星同时受到太阳的万有引力和向心力B.行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力C.行星受到太阳的万有引力与它运动的向心力不等D.行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力7、地球的质量为5.89×1024kg ，月球的质量是7.27×1022kg.月球表面到地球的距离是3.84×108m.月球的半径为 1.68×106m ，则月球表面上质量为60kg 的人，受到地球的引力为 ，受到月球的引力为 。

人教版高中物理必修二教案设计：6.3万有引力定律人教版高中物理必修二教课设计设计： 6.3 万有引力定律课题第 6 章第三节万有引力定律讲课时间教课目的知识与技术1、知道万有引力定律得出的思路和过程，经过月- 地查考证了然天上行星之间的引力和地球上物体的重力是同种性质的力。

2、能正确理解万有引力定律并会用万有引力定律公式解决有关问题。

过程与方法经过万有引力定律的学习，使学生领会在科学规律发现过程猜想与求证的重要性。

感情态度与价值观1、经过学习牛顿发现万有引力定律的思虑过程及证明过程，说明科学研究的长久性，连续性及艰巨性，培育学生锲而不舍的精神。

同时感觉物理谨慎风趣的逻辑思想。

2、经过对万有引力定律的学习，感悟自然界的一致、和睦之美。

教课要点 1.万有引力定律的推导.2.万有引力定律的内容及表达公式 .教课难点 1.对万有引力定律的理解.2.使学生能把地面上的物体所受的重力与其余星球人教版高中物理必修二教案设计：6.3万有引力定律人教版高中物理必修二教课设计设计： 6.3 万有引力定律与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来.课程种类新讲课教课方法启迪、察看思虑联合解说、议论教课工具多媒体协助教课过程导入新课我和大家的想法是同样的。

苹果是水果届之王，不单在通信领域地位显赫，在物理学上也有很重要的地位。

科学巨人牛顿在他的后花园与一枚苹果的对话揭露了一条伟大的定律。

万有引力定律。

这条定律是怎样总结出？本节课我们一同学习。

教课内容一、月-地查验1、目的：考证“天上”的力与“人间”的力是同种性质的力 .2、发问：应当抓住哪一个特色去研究这个力是否是同一性质？3、考证：师生互动，教师指导学生推演：依据考证原理，若“天上”与“人间”的力是同种性1质的力，应知足：F∝r21理论推导：月球遇到的地球引力：F∝r2人教版高中物理必修二教课设计设计： 6.3 万有引力定律G mg; F ma 则an R2n n g r 2r 60R得an=1即a9.8m/ s2 2.7 10 3 m/ s2又由g3600n3600实质丈量：月球绕地球做匀速圆周运动，向心加快度a n( 2) 2 r T二、万有引力定律1、观点：科学家们经过大批的查验，事实的确是这样的。