第5章万有引力与航天5.2万有引力定律是怎样发现的学案沪科版必修2

《万有引力定律是怎样发现的》说课稿

高一物理备课组 冯少辉

一、 说教材

本章的编写主要按以下线索展开：开普勒对行星运动学规律的描述为万有引力定律的发现奠定了基础——牛顿在前人的研究的基础上发现了万有引力定律——卡文迪许用实验较准确地测定了引力常量，使得万有引力定律有了更实际的应用——利用万有引力定律及有关的知识讨论天体和人造卫星的运动情况。

二、说教学目标：

知识与技能：

理解并掌握万有引力定律，理解和体会平方反比规律的意义；学会运用万有引力定律分析和计算物体间的引力大小，判断引力的方向，解释天体的运行。

过程与方法：

通过对经历及其“巨人们”对行星绕太阳运动原因的研究，得出万有引力定律的过程，体会科学研究的一般思路与方法；经历数学推理过程，感受数学方法、物理模型、理想化方法在科学研究中的地位和作用，培养运用数学解决物理问题的能力。

情感态度价值观：

经历“通过物体的运动情况探究受力情况”的过程，体验和感悟“审证求因”“有果必有因”等辩证唯物主义观点，感悟物理学的发展对人类思想解放的意义和作用；培养学生的唯物主义世界观和实事求是的科学态度。

三、说教学重点、难点：

重点：万有引力定律的内容

难点：万有引力定律的得出过程

四、 说教学方法与过程

教学方法的制定

针对学生在学科知识水平上已经达到了推导万有引力定律的可能性，但学生的创造能力还比较欠缺，对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力很弱；对最近有关的天文、航天事例比较感兴趣，参与、表现欲望较强，但已有的知识水平较低、甚至还有错误的认识。在这两个矛盾的基础上确定主要采用问题教学法授课，同时使用讨论法和演示法，既有利于发挥学生的主动性与参与性，又可以锻炼学生的创造能力，从而达到认可本课的社会文化价值，掌握科学的研究放法，解决简单的应用问题的目的。

重点、难点的突破

因为本课的叙述性（万有引力定律的发现史）、理论性较强（万有引力定律的推导），参与性、操作性教弱故在重点与难点的突破上采用如下设置：

5.2 万有引力定律是怎样发现的

课前预习

情景导入

众所周知，地球围绕着太阳做椭圆运动，阳光普照着大地，万物生长．随着岁月的流逝，太阳由于辐射，质量会不断减少.小明据已学的物理知识认为太阳对地球的引力、地球公转的周期、日地间的平均距离将发生变化，对吗?

简答： 这个想法是对的.设太阳、地球的质量分别为M、m，日地间的平均距离为R，地球的公转周期为T，太阳由于辐射，质量会不断减少，即M减小，由F=G23TR得太阳对地球的引力不断减小．

近似认为地球绕太阳做匀速圆周运动，则太阳对地球的引力提供地球做圆周运动的向心力，由于太阳对地球的引力不断减小，地球做离心运动，日、地的平均距离不断增加，由开普勒第三定律23TR=k知，R越大，T越大．

知识预览如放不下可适当加行距

1.万有引力定律：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，即F=G221rmm.式中质量的单位用kg,距离的单位用m,力的单位用N，G是一个常量，叫做引力常量.

2.引力常量：英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间的万有引力的测量，比较准确地得出了G的数值，通常取6.67×10-11 N·m2/kg2.

3.万有引力定律的适用范围：万有引力定律是自然界中的一条基本规律，不管是宏观天体还是微观粒子，也不论物体的化学成分、物理形状、更不论物体间是否还存在着不同的介质，万有引力定律都适用.

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5.３ 万有引力定律与天文学的新发现

学 习 目 标 知 识 脉 络

1.知道利用万有引力定律能发现未知天体．

2.了解重力与万有引力的关系.(难点）

３.会用万有引力定律求解中心天体的质量和密度.（重点)

4.体验万有引力定律的普遍性及其伟大作用。

海 王 星 的 发 现 、 哈 雷 彗 星 的 预 报

错误!

１．海王星的发现

（1)发现天王星后，天文学家发现根据不同时间的观察资料算出的天王星轨道各不相同,无法预报天王星未来的位置.

(2）亚当斯和勒维烈根据万有引力定律,通过计算，各自独立地发现了海王星．它被称为是在笔尖下发现的新天体.

2．哈雷彗星的预报

哈雷根据万有引力定律计算出了哈雷彗星的椭圆轨道，并发现它的周期约为76年,由于最近一次回归是１９86年,预计下次回归将在2061年底－2０62年上半年．

3。计算天体的质量 高中物理学案大全，高考学案大全

假设质量为m的行星绕质量为M的恒星运动，由于万有引力提供向心力，有Ｇ＼f（Ｍｍ，r2）＝m错误!，得恒星质量M＝错误!.

错误!

1。亚当斯和勒维烈都是海王星的发现者．(√)

２．哈雷计算出了哈雷彗星的周期，并能预测其出现时间．（√)

３．利用万有引力定律能够计算中心天体的质量和密度．(√）

错误!

１．为何海王星被称为“笔尖上发现的行星”？

【提示】 人类先计算了这颗星的位置，然后去那里寻找，果然发现了这颗行星．

２．是不是所有行星的发现都是先经过计算再去观测到的?

【提示】 不是．有些行星是先观测到,然后再去计算的,有些则相反．

图5。3.1

错误!

1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗在月球上烙下了人类第一只脚印（如图5.３。1)，迈出了人类征服宇宙的一大步．

探讨１:宇航员在月球上用弹簧秤测出质量为ｍ的物体重力为F。怎样利用这个条件估测月球的质量？

【提示】 设月球质量为M。半径为R，则Ｆ=Ｇ＼f(Mm，Ｒ2),故M=＼f(FR2，Gm). 高中物理学案大全，高考学案大全

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2 / 122 5.3 万有引力定律与天文学的新发现

［学习目标］ 1。了解万有引力定律在天文学上的应用，知道海王星、冥王星等天体的发现过程.2。会用万有引力定律计算天体质量，掌握天体质量求解的基本思路．

一、笔尖下发现的行星——海王星的发现

根据天王星的“出轨”现象，英国剑桥大学的学生亚当斯和法国青年天文学家勒维烈利用万有引力定律预言在天王星的附近还有一颗新行星，并计算出了轨道.1846年9月23日，德国的伽勒在预言的位置附近发现了这颗行星——海王星．

二、哈雷彗星的预报

1．英国天文学家哈雷断言,1682年天空中出现的彗星与1531年、1607年出现的彗星是同一颗星．并根据万有引力定律计算出这颗彗星的椭圆轨道，发现它的周期约为76年,这颗彗星后来被称为哈雷彗星．