山东省淄博市淄川般阳中学高一物理 63万有引力定律学案

学目标知识目标1、理解力臂的概念，2、理解力矩的概念，并会计算力矩能力目标1、通过示例，培养学生对问题的分析能力以及解决问题的能力情感目标：培养学生对现象的观察和探究能力，同时激发学习物理的兴趣。

典型例题关于残缺圆盘重心的分析例1 一个均匀圆盘，半径为，现在在园盘靠着边缘挖去一个半径为的圆孔，试分析说明挖去圆孔后，圆盘的重心在何处．解析：由于圆盘均匀，设圆盘的单位面积的重力为，为了思考问题的方便，我们设想在大圆盘的另一侧对称地再挖去一个半径等于的小圆，如图所示，我们要求的是红色的小圆盘与灰色部分的重心位置，根据对称性，一定是大圆圆心与小圆圆心连线上，设，则．如果我们用手指支撑在点，则这个物体会保持平衡，这两部分的重心对点的力矩满足平衡条件．这两部分的重力分别是及．可列出力矩平衡方程解方程，得出：．关于一端抬起的木杆重力问题例2一个不均匀的长木杆，平放在地面上，当我们抬起它的一端（另一端支在地面上），需要用500N的力；如果抬另一端，发现这回需要用800N 才能抬起．请分析说明这根木杆的重力是多少？解析：设木杆长为，重力为，已知抬起端时用力为500N，抬起端时用力大小为800N．可以假设木杆的重心距端为，距端为．抬端时，以端点为轴由力矩平衡条件可得抬端时，以端点为轴由力矩平衡条件可得联立上面的两方程式可得关于圆柱体滚台阶的问题例3 如图所示，若使圆柱体滚上台阶，要使作用力最小，试分析作用力的作用点应作用在圆柱体截面的什么位置？解析：根据题意：在圆柱体滚上台阶的过程中，圆柱体与台阶相接处为转动轴．由固定转动轴物体的平衡条件可知：在匀速转动时圆柱体的重力的力矩应与作用力的力矩相等．又因为圆柱体的重力和它对转动轴的力臂是确定的，所以要使作用力最小其力臂一定最长，又因为转动轴在圆柱体的边缘上，作用力的作用点也要在圆柱体的边缘上，要想作用力的力臂最长就只有圆柱体截面的直径，如图；作用力的方向是垂直圆柱体截面直径向上，如图所示：教学目标知识目标（1）通过演示实验认识加速度与质量和和合外力的定量关系；（2）会用准确的文字叙述牛顿第二定律并掌握其数学表达式；（3）通过加速度与质量和和合外力的定量关系，深刻理解力是产生加速度的原因这一规律；（4）认识加速度方向与合外力方向间的矢量关系，认识加速度与和外力间的瞬时对应关系；（5）能初步运用运动学和牛顿第二定律的知识解决有关动力学问题．能力目标通过演示实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力；通过实际问题的处理，培养良好的书面表达能力．情感目标培养认真的科学态度，严谨、有序的思维习惯．教学建议教材分析1、通过演示实验，利用控制变量的方法研究力、质量和加速度三者间的关系：在质量不变的前题下，讨论力和加速度的关系；在力不变的前题下，讨论质量和加速度的关系．2、利用实验结论总结出牛顿第二定律：规定了合适的力的单位后，牛顿第二定律的表达式从比例式变为等式．3、进一步讨论牛顿第二定律的确切含义：公式中的表示的是物体所受的合外力，而不是其中某一个或某几个力；公式中的和均为矢量，且二者方向始终相同，所以牛顿第二定律具有矢量性；物体在某时刻的加速度由合外力决定，加速度将随着合外力的变化而变化，这就是牛顿第二定律的瞬时性．教法建议1、要确保做好演示实验，在实验中要注意交代清楚两件事：只有在砝码质量远远小于小车质量的前题下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力（根据学生的实际情况决定是否证明）；实验中使用了替代法，即通过比较小车的位移来反映小车加速度的大小．2、通过典型例题让学生理解牛顿第二定律的确切含义．3、让学生利用学过的重力加速度和牛顿第二定律，让学生重新认识出中所给公式．教学设计示例教学重点：牛顿第二定律教学难点：对牛顿第二定律的理解示例：一、加速度、力和质量的关系介绍研究方法（控制变量法）：先研究在质量不变的前题下，讨论力和加速度的关系；再研究在力不变的前题下，讨论质量和加速度的关系．介绍实验装置及实验条件的保证：在砝码质量远远小于小车质量的条件下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力．介绍数据处理方法（替代法）：根据公式可知，在相同时间内，物体产生加速度之比等于位移之比．以上内容可根据学生情况，让学生充分参与讨论．本节书涉及到的演示实验也可利用气垫导轨和计算机，变为定量实验．1、加速度和力的关系做演示实验并得出结论：小车质量相同时，小车产生的加速度与作用在小车上的力成正比，即，且方向与方向相同．2、加速度和质量的关系做演示实验并得出结论：在相同的力F的作用下，小车产生的加速度与小车的质量成正比，即．二、牛顿第二运动定律（加速度定律）1、实验结论：物体的加速度根作用力成正比，跟物体的质量成反比．加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同．即，或．2、力的单位的规定：若规定：使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫1N．则公式中的＝1．（这一点学生不易理解）3、牛顿第二定律：物体的加速度根作用力成正比，跟物体的质量成反比．加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同．数学表达式为：．或4、对牛顿第二定律的理解：（1）公式中的是指物体所受的合外力．举例：物体在水平拉力作用下在水平面上加速运动，使物体产生加速度的合外力是物体所受4个力的合力，即拉力和摩擦力的合力．（在桌面上推粉笔盒）（2）矢量性：公式中的和均为矢量，且二者方向始终相同．由此在处理问题时，由合外力的方向可以确定加速度方向；反之，由加速度方向可以找到合外力的方向．（3）瞬时性：物体在某时刻的加速度由合外力决定，加速度将随着合外力的变化而变化．举例：静止物体启动时，速度为零，但合外力不为零，所以物体具有加速度．汽车在平直马路上行驶，其加速度由牵引力和摩擦力的合力提供；当刹车时，牵引力突然消失，则汽车此时的加速度仅由摩擦力提供．可以看出前后两种情况合外力方向相反，对应车的加速度方向也相反．（4）力和运动关系小结：物体所受的合外力决定物体产生的加速度：当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相同——→物体做匀加速直线运动当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相反——→物体做匀减速直线运动以上小结教师要带着学生进行，同时可以让学生考虑是否还有其它情况，应满足什么条件．探究活动题目：验证牛顿第二定律组织：2－3人小组方式：开放实验室，学生实验．评价：锻炼学生的实验设计和操作能力．。

小组合作、讨论学生代表发言请同学们完成
A、B级习题
C •静止的物体一定不受力的作用
D.力停止作用后，物体就会慢
慢停下
都有惯性
A3.下列现象可能的是（ C.物体的体积小，但惯性大
B4. 一个重10N 的韧悴受到10M 的向上的拉力，復物库处于〔 ）
A. 一定是静止状态及一定匀谨上升 C” 一定匀速下降D.都有可能
B5.下列事例中，利用了物悼惯性的是（ ）
扎公交车进站时，驾驶员提前关掉油门 B. 尉律运动员在藩地前打开降箔伞 C.
汽车轮胎有凸凹不平的花纹 D.跳远比塞
时「运动员总是剜M 助跑 B6.在路上奔跑的人绊倒时是向前趴着倒下的，而慢走的人滑到时.则是向后 仰
看倒.试论述其原因.
知识梳理归纳总结
预习指导、新课链接 学习目标：
1. 知道国际单位制中力的单位是怎样定义的。

2. 理解牛顿第二定律的内容，知道牛顿第二定律表达式的
确切含义。

3. 能初步应用牛顿第二定律解决一些简单问题。

A2.关于惯性，下列说法正确的是（ A.只有运动的物体才有惯性
B .一切物体不论处于什么状态, 学有余力的同 学完成全部问 题
C.物体速度越大，惯性越大
D .物体受到外力时，惯性将改变
A.物体速度很大，惯性很小 B .物体质量很大，惯性很小
反思本节课，我 参与发言了 吗？参与讨论 了吗？与人合 作了吗？提出 问题了吗？观 察到了什么？ 发现了什么？ 学到了什么？
D .物体受力大，但惯性小。

7.2：万有引力定律 人造卫星复习课 2课时 2011-10-28[学情调查、情境导入]一、万有引力定律1、万有引力定律的内容和公式（1）内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，两个物体间的引力的大小跟它们的_--_______ 成正比，跟它们的 成反比。

（2）公式：F= ，其中G=6.67×10-11N m 2/kg 2，叫 。

2、适用条件：公式适用于 。

当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。

均匀的球体也可以视为质点，r 是 。

二、万有引力定律的应用1、地球、行星表面的重力加速度及在轨道上的重力加速度问题 表面重力加速度：2Mm G R =mg ，所以2R GM g = 轨道上的重力加速度： 2()h GMm mg R h =+，所以2)(h R GM g h += 2、天体的质量M ，密度ρ的估算测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R 和周期T ，由2Mm G R =22()m R Tπ 可得天体质量为：该天体密度为 ： 323300343M M R V GT R R πρπ=== （R 0为天体的半径）。

当卫星沿天体表面绕天体运行时，R=R 0，则ρ= 。

3、卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系（1）由22GMm v m r r=得，v= ，所以R 越大，v 。

（2）由2Mm Gr= m ω2r 得，ω= ，所以R 越大，ω 。

（3）2GMm r =22()m r T π得，T= ，所以R 越大，T 。

4、三种宇宙速度（1）第一宇宙速度：v 1=7.9km/s 2，是指人造地球卫星的 发射速度，是绕地球做匀速圆周运动的最大速度。

（2）第二宇宙速度：v 2=11.2km/s 2，是使物体挣脱地球引力束缚的 发射速度。

（3）第三宇宙速度：v 3=16.7km/s 2，是使物体挣脱太阳引力束缚的 发射速度。

5、地球同步卫星所谓地球同步卫星，是相对于地面 的、和地球自转具有相同周期的卫星，T=24h 。

2024-2025学年高中物理第五章万有引力定律及其应用第2节万有引力定律的应用教案1鲁科版必修2
学校
授课教师
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授课地点
教具
教学内容
本节课的教学内容来自于鲁科版必修2的第五章“万有引力定律及其应用”的第2节“万有引力定律的应用”。本节课主要内容包括：
1.万有引力定律的公式推导和表达：教师引导学生通过已知的天体运动数据，推导出万有引力定律的公式，并解释其物理意义。
过程：
各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。
其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。
教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。
6.课堂小结（5分钟）
目标：回顾本节课的主要内容，强调万有引力定律的重要性和意义。
过程：
简要回顾本节课的学习内容，包括万有引力定律的基本概念、组成部分、案例分析等。
答案：根据万有引力定律，物体受到的万有引力F=G(M*m)/r^2。其中，m是物体的质量，r是物体到星球中心的距离。在星球表面附近，r=R，其中R是星球的半径。所以，物体受到的万有引力F=G(M*m)/R^2。根据牛顿第二定律，F=mg，因此M=g*R^2/G。
例题3：
题目：一个质量为m的物ຫໍສະໝຸດ ，在距离地球表面h处自由下落，求其速度v。
2.能力水平：学生需要具备一定的科学思维能力和数学运用能力。他们在学习过程中需要能够理解并运用物理公式，进行简单的数学推导。此外，学生需要具备一定的实验观察和数据分析能力，以便能够理解并应用万有引力定律解决实际问题。然而，部分学生可能在这些能力方面存在不足，这可能会影响他们在学习过程中的理解程度。
3.学习习惯：在学习过程中，学生的学习态度、课堂参与度、课后复习习惯等都会对他们的学习效果产生影响。对于本节课，我们需要引导学生积极参与课堂讨论，鼓励他们提出问题并尝试解决问题。同时，课后需要进行适当的练习，以巩固所学知识。然而，部分学生可能在学习习惯方面存在问题，如缺乏主动性、课堂注意力不集中等，这可能会影响他们的学习效果。