高中物理 (教材分析 教学重点 教学难点)第六章第3节 万有引力定律教案 新人教版必修2

第三节万有引力定律课时：一课时教师：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＝4π2T2·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∝1R2月球受到地球的引力：F∝1r2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 ＝4π2T2r 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 ＝4×3.1423 600×24×27.32×60×6.4×106 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 2r2(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》教学设计湖北省宜昌一中周攀【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。

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。

【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义。

【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。

6.3 万有引力定律C.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D.使两物体间的距离和质量都减为原来的1/4例7、半径为R,质量为M的均匀球体,在其内部挖去一个半径为R/2的小球,在距离大球圆心为L处有一个质量为为m的小球,求此两个球体之间的万有引力.【解析】：化不规则为规则——先补后割（或先割后补）,等效处理在没有挖去前，大球对m的万有引力为2LMmGF=，该力等效于挖去的直径为R的小球对m的力和剩余不规则部分对m的力这两个力的合力。

则设不规则部分对m的引力为xF，有2233)2()2(3434LMmGRLmRRMGFx=-⋅⋅+ππ【问题】：为什么我们感觉不到旁边同学的引力呢？【解析】：下面我们粗略地来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力F=GMm/R2=6.67×10-7N【答案】:那么太阳与地球之间的万有引力又是多大？【解析】：已知：太阳的质量为M=2.0×1030kg，地球质量为m=5.9×1024kg，日地之间的距离为R=1.5×1011m F=GMm/R2=3.5×1023N五、万有引力与重力：一、理论：万向F mg F =+：在赤道，向心力最大，重力最小；在两极，无向心力，重力最大；纬度越高，重力越大，g 越大。

二、计算中：因为物体自转向心加速度很小，与重力加速度相比可以忽略，即使是在赤道，向心加速度也只有0.034m/s 2，而重力加速度为9.8m/s 2。

22r GMg r GMm mg =⇒=，离地越高，g 越小。

【牢记】：实际计算中忽略地球自转影响，近似认为物体受到的重力就是地球对物体的万有引力。

[课堂练习]板 书6.3 万有引力定律1、万有引力：宇宙间任何有质量的物体之间的相互作用2、万有引力定律：宇宙间的一切物体都是相互吸引的．两个物体间的引力大小，跟他们之间质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比．，式中所涉其它各量必须取国际单位制．2r Mm G F =2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，以19.6m/的水平初速v 0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ为450的斜面上，可知物体完成这段飞行的时间是A ．1sB ．2sC ．3sD ．3s2．如图所示，理想变压器的原线圈两端接在交流电源上，电压有效值为U 。

6.3万有引力定律
一、教学设计思想
（一）教材分析
《万有引力定律》是全日制普通高级中学教科书（第二册）第六章第三节，这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。

教材再现牛顿发现万有引力定律的思想过程，先猜想、假设、验证、得出结论，然后推广得出万有引力定律，最后介绍了万有引力定律正确性的有力证据卡文迪许扭秤实验。

本节的难点是证明对任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。

对这一难点，教材是这样处理的，先寻着牛顿的思路通过地月检验证明地球对月球的引力、地球对地面物体的引力与太阳对行星的引力是同一种力，然后大胆地推广到万有引力定律，并介绍了万有引力定律正确性的有力证据。

让学生以自己现有的基础身处历史的背景下，经历一次自己“发现”万有引力定律的过程。

（二）学情分析
学生已经学习了匀速圆周运动的动力学规律，但学生对天体的运动是很陌生的。

学生要学习天体运动的动力学规律，必须学习万有引力定律。

（三）设计思路
本节课注重以历史为背景让学生经历万有引力定律发现了过程。

以学生为主体，运用“启发式”模式进行教学，在课堂上鼓励学生主动参与、主动思考、主动实践，在教师合理、有效的引导下进行高效率学习。

采用多媒体辅助教学，增大课堂容量。

注重以问题为先导，引导学生在问题的探究中学习物理，解决问题的同时又产生新的疑问，驱使学生作进一步的学习和探究，最后让学生带着疑问走出课堂，关注学生的终身发展。

二、教学目标及教学重难点：
三、教学过程。

第3节万有引力定律―重难点创新教学方法一．教学重点1. 地球上的重物下落与天体运动的统一性，即万有引力的检验――月－地检验；2. 正确理解万有引力定律，及其适用范围。

3. 会用万有引力定律解决简单的引力计算问题。

二．教学难点1. 知道地球上的物体下落与天体运动的统一性，知道万有引力是一种存在于所有物体间的吸引力，即万有引力定律的得出。

2. 应用万有引力定律解决简单的引力计算问题时对表达式中“两个物体间的距离”的正确理解。

3. 引力常量的值的测定。

三．教学准备动画、视频素材：关于牛顿发现万有引力的动画或视频；关于卡文迪许扭秤装置实验的视频或动画。

四．教学过程（一）新课引入教师先引导学生一起回忆上一节课“太阳与行星间的引力”的主要内容：引力的表达式及其各量的物理含义。

（二）新课讲授学生观看视频:先安排学生观看有关万有引力及其定律的视频或动画素材，让学生对万有引力及定律的发现历程先有个整体认识。

然后再引导学生沿着牛顿当年对万有引力的猜想也亲自思考思考。

学生思考：猜想1：太阳与行星间的引力使得行星不能飞离太阳；而地面上的物体，如苹果，被抛出后总是要落回地面，是什么力使得苹果不离开地球呢？是否也是由于地球对苹果的引力造成的？猜想2： 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？教师引导学生思考分析：若地球对苹果的引力和太阳对行星的引力真是同一种力，物体离地面越远，其受到地球的引力就应该越小，可地面上的物体距地面很远时，如在高山上，但引力似乎没有明显的减弱！难道高山上还不够远？再往远处设想，如果物体延伸到月球那么远，物体是否也会像月球那样围绕地球运动？教师给学生引出牛顿的理想实验：牛顿为论证地面上物体所受的力与天体间的引力是同一性质的力时，提出一个理想实验：设想有一个小月球非常接近地球，以至于几乎触及地球上最高的山顶，那么使这个小月球保持轨道运动的向心力就应该等于它在山顶处所受的重力。

如图所示教师引导学生思考：如果小月球突然停止做轨道运动，它就应该同山顶处的物体一样以相同的速度下落。

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。

高中物理《万有引力定律》教案一、教学目标1.知识与技能：o理解万有引力定律的内容，掌握其数学表达式F=G(m1m2)/r^2。

o了解万有引力定律的推导过程，知道万有引力常量G 的含义和测定方法。

o能够运用万有引力定律解释一些天文现象，如行星运动和卫星绕行星运动等。

2.过程与方法：o通过实验和理论推导，让学生感受万有引力定律的存在和重要性。

o引导学生通过逻辑推理和数学计算，深入理解和应用万有引力定律。

3.情感态度与价值观：o激发学生对万有引力定律的兴趣，培养学生的科学思维和探究精神。

o通过小组合作和讨论，培养学生的团队协作和沟通能力。

二、教学重点与难点1.教学重点：万有引力定律的理解和应用。

2.教学难点：万有引力定律的推导和复杂问题的分析。

三、教学准备1.实验器材：行星模型、弹簧测力计、细线等。

2.多媒体课件：包含万有引力定律的定义、推导过程、应用案例、例题解析等。

四、教学过程1.导入新课o通过回顾牛顿第二定律和天体运动规律，引出万有引力定律的主题。

o提问学生：“天体之间为什么会相互吸引？它们之间的引力与什么因素有关？”激发学生的好奇心和探究欲望。

2.新课内容讲解o万有引力定律的内容：解释万有引力定律的内容，即任何两个物体之间都存在引力，这个引力与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。

o万有引力定律的数学表达式：推导并解释万有引力定律的数学表达式F=G(m1m2)/r^2，强调引力常量G 的含义和测定方法。

o万有引力定律的推导过程：通过回顾牛顿第二定律和天体运动规律，引导学生理解万有引力定律的推导过程，知道万有引力是如何从天体运动规律中推导出来的。

3.实验探究o设计并进行实验，验证万有引力定律的正确性。

可以让学生使用行星模型、弹簧测力计、细线等器材，通过测量不同距离下两个物体之间的引力，验证万有引力定律的关系。

o引导学生分析实验数据，绘制图像，如F-1/r^2 图像等，进一步验证万有引力定律的正确性。

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。