萬有引力教學設計

　　作為一名專為他人授業解惑的人民教師，很有必要精心設計一份教學設計，借助教學設計可以讓教學工作更加有效地進行。那么什么樣的教學設計才是好的呢？以下是小編為大家整理的萬有引力教學設計，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

萬有引力教學設計1

　　一、內 容 人教版普通高中課程標準試驗教科書物理必修2第六章第4節《萬有引力理論的成就》

　　二、教學分析

　　1.教材分析

　　本節課是《萬有引力定律》之后的一節，內容是萬有引力在天文學上的應用。教材主要安排了“科學真是迷人”、“計算天體質量”和“發現未知天體”三個標題性內容。學生通過這一節課的學習，一方面對萬有引力的應用有所熟悉，另一方面通過卡文迪許“稱量地球的質量”和海王星的發現，促進學生對物理學史的學習，并借此對學生進行情感、態度、價值觀的學習。

　　2．教學過程概述

　　本節課從宇宙中具有共同特點的幾幅圖片入手，對萬有引力提供天體圓周運動的向心力進行了復習引入萬有引力在天體運動中有什么應用呢？接下來，通過“假設你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船……發現前方未知天體”，圍繞“你有什么辦法可以測出該天體的質量嗎”全面展開教學。密度的計算以及海王星的發現自然過渡和涉及。在教材的處理上，既立足于教材，但不被教科書所限制，除了介紹教科書中重要的基本內容外，關注科技新進展和我國天文觀測技術的發展，時代氣息濃厚，反映課改精神，著力于培養學生的科學素養。

　　三、教學目標

　　1.知識與技能

　　（1）通過 “計算天體質量”的學習，學會估算中數據的近似處理辦法，學會運用萬有引力定律計算天體的質量；

　　（2）通過“發現未知天體”，“成功預測彗星的回歸”等內容的學習，了解萬有引力定律在天文學上的重要應用。

　　2.過程與方法

　　運用萬有引力定律計算天體質量，體驗運用萬有引力解決問題的基本思路和方法。

　　3.情感、態度、價值觀

　　（1）通過“發現未知天體”、“成功預測彗星的回歸”的學習，體會科學定律在人類探索未知世界的作用；

　　（2）通過了解我國天文觀測技術的發展，激發學習的興趣，養成熱愛科學的情感。

　　四、教學重點

　　1.中心天體質量的計算；

　　2. “稱量地球的質量”和海王星的.發現，加強物理學史的教學。

　　五、教學準備 實驗器材、PPT課件等多媒體教學設備

　　六、教學過程

　　（一）、圖片欣賞復習引入

　　通過幾張宇宙圖片的欣賞，學生體驗宇宙中螺旋的共同特點，萬有引力提供向心力是天體都遵循的規律。那么，萬有引力定律在天體運動中還有哪些具體的應用呢？讓我們一起進入本章《萬有引力理論的成就》的學習。

　　（二）、創設情境 解決中心問題

　　情境創設：假如你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船航行在宇宙深處，突然，前方一美麗的天體出現在你的面前。你先關閉了宇宙的發動機，然后飛船剛好繞美麗天體做了完美的圓周運動，繞行一周后，飛船就平穩的降落在了星球上。

　　合作討論：你有什么辦法可以測得這一神秘天體的質量嗎？

　　（學生通過小組探究，教師巡回指導，形成自己本組的意見，由小組選出的代表來向全班展示自己思考的結果。）

　　小組代表講解展示：

　　思路一：測出宇宙飛船繞行一周的時間和軌道半徑，根據萬有引力提供向心力，

　　即：

　　從而得出星球（中心天體）的質量

　　思路二：根據宇航員降落在星球表面上后，重力近似等于萬有引力，

　　即： 得出

　　在思路二完成之后，緊接著問題：如何測得星球表面的重力加速度g呢？

　　（學生討論回答，現場教師展示借助小球的自由落體運動，通過現代技術“傳感器”現場完成重力加速度的測量。）

　　設計說明： 1.通過“學生成為宇航員駕駛宇宙飛船發現未知天體”的情境創設，圍繞”如何測得星球的質量？”這一中心問題展開學生的討論活動，在讓學生覺得有趣味的同時，通過小組討論、合作學習來促使學生創造性的思考、解決本節課的中心問題。2.多媒體和現代測量方法——傳感器讓學生感受技術帶來的便捷。

　　（三）、物理學史 展現人文魅力

　　啟示：一旦測出了引力常量G，那么就可以利用公式 得到地球的質量了。

　　1798年，卡文迪許通過自己設計的扭秤實驗，成功得到了引力常量的值。因此卡文迪許把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”，是不無道理的。

　　而正是這段故事，讓一個外行人、著名文學家馬克·吐溫滿懷激情的說：“科學真是迷人。根據零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多的收獲！”

　　(四)、課堂延伸——如何得到這一天體的密度？

　　設計說明：在這一問題中，老師提示了球體的體積公式，然后就把時間交給學生了。學生進行了積極的演算，可得到的答案有兩種，一種是帶有半徑的，而另一種則是把半徑約分掉的 。“為什么半徑可以約掉呢？”這一問題又再一次促進了學生的思考。而這也保證了課堂的開放性。

　　(五)、發現未知天體

　　視頻：“海王星的發現”，——展現科學發現的足跡，注重學生進行科學態度和情感。

　　諾貝爾物理學獎獲得者、物理學家馮勞厄說：“沒有任何東西像牛頓引力理論對行星軌道的計算那樣，如此有力的樹立起人們對年輕物理學的尊敬。從此以后，這門自然科學成了巨大的精神王國……”

　　(六)、課堂小結與反饋 簡單回顧本節課的教學內容

　　七、板書設計： 第4節《萬有引力理論的成就》

　　一、 圖片欣賞，引入新課

　　二、 測中心天體的質量

　　三、 卡文迪許——人文魅力

　　四、 應用

　　1.測天體密度

　　2.發現未知天體

　　八、教學反思：

　　本節課在教學設計上創造性的使用教材，通過“學生成為宇航員駕駛宇宙飛船發現未知天體”的情境創設，讓學生在極大的趣味中完成了本節中心內容的教學。學生的學習過程脈絡清晰。物理學家的人文魅力學生也有一定的感知。

萬有引力教學設計2

　　【學習目標】

　　1、了解萬有引力定律的偉大成就，能測量天體的質量及預測未知天體等

　　2、熟練掌握應用萬有引力定律測天體質量的思路和方法。

　　3、體會萬有引力定律在天文學史上取得的巨大成功，激發學科學習激情和探索精神。

　　【學習重難點】

　　1、重點：測天體的質量的思路和方法

　　2、難點：物體的重力和萬有引力的區別和聯系。

　　【學習方法】

　　自主學習、合作交流、講授法、練習法等。

　　【課時安排】

　　1課時

　　【學習過程】

　　一、導入新課：

　　萬有引力定律發現后，尤其是卡文迪許測出引力常量后，立即凸顯出定律的實用價值，能利用萬有引力定律測天體的質量，科學性的去預測未知的天體！這不僅進一步證明了萬有引力定律的正確性，而且確立了萬有引力定律在科學史上的地位，有力地樹立起人們對年輕的物理學的尊敬。

　　二、多媒體展示問題，學生帶著問題學習教材，交流討論。

　　1、說一說物體的重力和萬有引力的區別和聯系

　　2、寫出應用萬有引力定律測天體質量的思路和方法。

　　3、簡述“筆尖下發現的行星”的天文學史事，該史事說明了什么？

　　三、師生互動參與上述問題的學習與討論

　　1、學生互動學習交流發言。

　　2、教師指導、幫助學生進一步學習總結（結合課件展示）。

　　（1）萬有引力和物體的重力

　　地球表面附近的物體隨地球的自轉而做勻速圓周運動，受力分析如圖（1）

　　1）在兩極點:

　　2）除兩極點外：萬有引力的一個分力提供向心力，

　　另外一個分力就是物體受到的重力，由于提供

　　向心力的力很小（即使在赤道上），物體的重力

　　的數值和萬有引力相差很小。

　　3）在赤道處：

　　顯然，地球表面附近隨緯度的增加，重力加速度值略微增大。若忽略地球自轉的影響，物體受到的萬有引力約為物體在該處受到的重力，不予考慮二者的差別。

　　物體在距離地心距離為r（r>R）處的加速度為ar:

　　則:

　　若忽略地球自轉的影響，物體在距離地心距離為r處的重力加速度為gr:

　　則:

　　（2）“科學真是迷人”巧測地球的質量

　　若不考慮地球自轉的影響：，則:

　　地面的重力加速度g和地球半徑R在卡文迪許之前就已知道，卡文迪許測出了引力常量G，就可以算出地球的.質量M。這在當時看來就是一個科學奇跡。難怪著名文學家馬克·吐溫滿懷激情地說：“科學真是迷人。根據零星的事實，增添一點猜想，竟能贏得那么多收獲！”

　　（3）計算天體的質量

　　1）計算太陽的質量

　　核心思路方法:萬有引力提供行星做勻速圓周運動的向心力。

　　對行星由牛頓第二定律得：可得：

　　2）計算其他中心天體的質量：

　　核心思路方法:萬有引力提供小星體繞中心天體做勻速圓周運動的向心力。

　　對小星體由牛頓第二定律得：

　　可得：

　　思考與討論：如何進一步測中心天體的密度？

　　中心天體的體積:，中心天體的密度：

　　聯立以上各式得:。

　　若，則：這是很重要的一個結論。

　　（4）發現未知天體：

　　1）筆尖下發現海王星

　　1781年人們發現矛盾亞當斯和勒維耶計算并預言伽勒發現證實

　　2）哈雷彗星的“按時回歸”

　　1705年英國天文學家哈雷根據萬有引力定律計算了一顆著名彗星的軌道并正確預言了它的回歸。

　　3）海王星的發現和哈雷彗星的“按時回歸”不僅進一步證實了萬有引力定律的正確性，同時也確立了萬有引力定律在科學史上的地位，也成為科學史上的美談。科學定律的可預測性體現的淋漓盡致！

　　四、隨堂練習：

　　例1:開普勒定律不僅適用于太陽系，它對一切具有中心天體的引力系統（如地月系統）都成立。經測定月地距離為3、84×108m，月球繞地球運動的周期為2、36×106S，試計算地球的質量M地。（G=6、67×10-11Nm2/kg2，結果保留一位有效數字）

　　例2:20xx年10月22日，歐洲航天局由衛星觀測發現銀河系中心存在一個超大型黑洞，命名為MCG6－30－15，由于黑洞的強大引力，周圍物質大量掉入黑洞，假定銀河系中心僅此一個黑洞，已知太陽系繞銀河系中心勻速運轉，下列哪一組數據可估算該黑洞的質量（）

　　A、地球繞太陽公轉的周期和速度

　　B、太陽的質量和運行速度

　　C、太陽的質量和到MCG6－30－15的距離

　　D、太陽運行速度和到MCG6－30－15的距離

　　例3:地球可視為球體，其自轉周期為T，在赤道上用彈簧秤測得某物體的重量是在兩極處測得同一物體重量的0、9倍，已知引力常量為G，試求地球的平均密度。

　　例4:某星球的質量是地球質量的9倍，半徑是地球半徑的一半，若從地球上平拋一物體射程為60m，則在該星球上以同樣的初速度，同樣的高度平拋物體，其射程是

　　五、學習目標的自我評價和學習小結

　　本節課首先認識了萬有引力和重力間的差異，后學習了應用萬有引力定律測天體質量的兩種基本方法：1）和2），最后見識了萬有引力定律在探索宇宙過程中發揮的重要作用和地位。

　　六、課后作業：

　　教材P432、3、4

萬有引力教學設計3

　　一、課題：

　　萬有引力定律

　　二、課型：

　　概念課（物理按教學內容課型分為：規律課、概念課、實驗課、習題課、復習課）

　　三、課時：

　　1課時

　　四、教學目標

　　（一）知識與技能

　　1、理解萬有引力定律的含義并會用萬有引力定律公式解決簡單的引力計算問題。

　　2、知道萬有引力定律公式的適用范圍。

　　（二）過程與方法：在萬有引力定律建立過程的學習中，學習發現問題、提出問題、猜想假設與推理論證等方法。

　　（三）情感態度價值觀

　　1、培養學生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。

　　2、通過牛頓在前人的基礎上發現萬有引力定律的思考過程，說明科學研究的長期性，連續性及艱巨性，提高學生科學價值觀。

　　五、教學重難點

　　重點：萬有引力定律的內容及表達公式。

　　難點：1、對萬有引力定律的理解；2、學生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質的力聯系起來。

　　六、教學法：

　　合作探究、啟發式學習等

　　七、教具：

　　多媒體、課本等

　　八、教學過程

　　（一）導入

　　回顧以前對月-地檢驗部分的學習，明確既然太陽與行星之間，地球與月球之間、地球對地面物體之間具有與兩個物體的質量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。這里進一步大膽假設：是否任何兩個物體之間都存在這樣的力？

　　引發學生思考：很可能有，只是因為我們身邊的物體質量比天體的質量小得多，我們不易覺察罷了，于是我們可以把這一規律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律、然后在學生的興趣中進行假設論證。

　　（二）進入新課

　　學生自主閱讀教材第40頁萬有引力定律部分，思考以下問題：

　　1、什么是萬有引力？并舉出實例。

　　教師引導總結：萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有質量的物體之間的相互吸引力。日對地、地對月、地對地面上物體的引力都是其實例。

　　2、萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規律？其數學表達式如何？并注明每個符號的'單位和物理意義。

　　教師引導總結：萬有引力定律的內容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它的質量的乘積成下比，跟它們間的距離平方成反比、式中各物理量的含義及單位：F為兩個物體間的引力，單位：N、m1、m2分別表示兩個物體的質量，單位：kg，r為兩個物體間的距離，單位：m。G為萬有引力常量：G=6、67×10-11N·m2/kg2，它在數值上等于質量是1Kg的物體相距米時的相互作用力，單位：N·m2/kg2、

　　3、萬有引力定律的適用條件是什么？

　　教師引導總結：只適用于兩個質點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質點；當兩物體是質量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

　　4、你認為萬有引力定律的發現有何深遠意義？

　　教師引導總結：萬有引力定律的發現有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規律和天體運動的規律統一起來；對科學文化發展起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。

　　（三）深化理解

　　在完成上述問題后，小組討論，學生在教師的引導下進一步深化對萬有引力定律的理解，即：

　　1、普遍性：萬有引力存在于任何兩個物體之間，只不過一般物體的質量與星球相比太小了，他們之間的萬有引力也非常小，完全可以忽略不計。

　　2、相互性：兩個物體相互作用的引力是一對作用力與反作用力。

　　3、特殊性：兩個物體間的萬有引力和物體所在的空間及其他物體存在無關。

　　4、適用性：只適用于兩個質點間的引力，當物體之間的距離遠大于物體本身時，物體可看成質點；當兩物體是質量分布均勻的球體時，它們間的引力也可直接用公式計算，但式中的r是指兩球心間的距離。

　　（四）活動探究

　　請兩名學生上講臺做個游戲：兩人靠攏后離開三次以上。創設情境，加深學生對本節知識點的印象和運用，請一位同學上臺展示計算結果，師生互評。

　　1、請估算這兩位同學，相距1m遠時它們間的萬有引力多大？（可設他們的質量為50kg）

　　解：由萬有引力定律得：代入數據得：F1=1、7×10-7N

　　2、已知地球的質量約為6、0×1024kg，地球半徑為6、4×106m，請估算其中一位同學和地球之間的萬有引力又是多大？

　　解：由萬有引力定律得：代入數據得：F2=493N

　　3、已知地球表面的重力加速度，則其中這位同學所受重力是多少？并比較萬有引力和重力？

　　解：G=mg=490N。

　　比較結果為萬有引力比重力大，原因是因為在地球表面上的物體所受萬有引力可分解為重力和自轉所需的向心力。

　　（五）課堂小結

　　小結：學生在教師引導下認真總結概括本節內容，完成多媒體呈現的知識網絡框架圖，并把自己這節課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，進行生生互評。

　　（六）布置作業

　　作業：完成“問題與練習”

　　九、板書設計

　　xx

萬有引力教學設計4

　　一、活動目標

　　1、通過演示、實驗等方法，對物體下落現象產生興趣。

　　2、觀察、認識物體下落的必然性。

　　二、活動準備

　　1、“轱轆轱轆”學教具、“美麗下落路”學教具。

　　2、沙包、毛絨玩具、紙球、棉花等。

　　三、活動過程

　　（一）發現物體會下落的特征。

　　1、玩“轱轆轱轆”。

　　①幼兒玩“轱轆轱轆”，感受物體往下落。

　　把手放開后瓶子會怎么樣？（會下落）瓶子落到哪里?（落到地上）

　　T：我們不動瓶子，它會自己上來嗎？（不會）怎么讓它上來？（搖動把手）

　　放開手后會怎么樣？（落到地上）

　　②師幼發現：轱轆上吊著的物體是會往下落的。

　　2、再次探索

　　①提供多種材料供幼兒自由探索。（沙包、毛絨玩具、紙球、棉花等）

　　②在探索的過程中，老師提示：

　　先將這些物體拿在手中，手放開后會怎么樣？它們都落到哪里去了？

　　將它們輕輕地往上拋后，它們又落到了那里？

　　將它們重重地往上拋后，它們又落到了那里？

　　③師幼發現：物體無論是放開手后、輕輕地、重重地往上拋，最后物體都落到了地上。

　　3、探討生活中看到的.物體下落現象。

　　①觀看視頻：水往下流、蘋果往下落

　　②幼兒列舉生活中看到的物體下落的現象。

　　③師幼發現：生活中所有的物體都是往下落的。

　　4、師幼共同小結：

　　我們的地球是有吸引力的，把物體都往下吸。

　　（二）玩“美麗下落路”

　　1、出示“美麗下落路”，教師示范將顏料倒入盒中，請幼兒猜一猜顏料會往那里走。

　　T：老師將顏料舀入盒子中，旋轉盒子，你們說顏料會往哪里走？（不管怎樣轉動盒，顏料都是往下流的，）為什么？（因為我們的地球有吸引力）

　　2、幼兒自由玩“美麗下落路”。

　　T：孩子們，你們真是太聰明了，我們用地球有吸引力的原理來創作一幅神奇有趣的“美麗下落路”吧。

　　3、幼兒自主創作，教師巡回指導。

　　（三）結束

　　原來地球的吸引力還能讓我們創作出這么美麗的作品，我們把它們帶回活動室展示出來吧。

萬有引力教學設計5

　　一、教學目標：

　　1、了解萬有引力定律在天文學上的重要應用。

　　2、會用萬有引力定律計算天體的質量。

　　3、掌握綜合運用萬有引力定律和圓周運動學知識分析具體問題的基本方法。

　　二、教學重點：

　　萬有引力定律和圓周運動知識在天體運動中的應用

　　三、教學難點：

　　天體運動向心力來源的理解和分析

　　四、教學方法：

　　啟發引導式

　　五、教學過程：

　　（一）引入新課

　　天體之間的作用力主要是萬有引力，萬有引力定律的發現對天文學的發展起到了巨大的推動作用，這節課我們要來學習萬有引力在天文學上有哪些重要應用。

　　（二）進行新課

　　1、天體質量的計算

　　提出問題引導學生思考：在天文學上，天體的質量無法直接測量，能否利用萬有引力定律和前面學過的知識找到計算天體質量的方法呢？

　　（1）基本思路：在研究天體的`運動問題中，我們近似地把一個天體繞另一個天體的運動看作勻速圓周運動，萬有引力提供天體作圓周運動的向心力。

　　萬有引力定律在天文學上的應用。

萬有引力教學設計6

　　一、教學目標

　　1、了解萬有引力定律得出的思路和過程、

　　2、理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律、

　　3、知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵循相同的規律、

　　二、教學重點

　　1、萬有引力定律的推導、

　　2、萬有引力定律的內容及表達公式、

　　三、教學難點

　　1、對萬有引力定律的理解、

　　2、使學生能把地面上的物體所受的重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質的力聯系起來、

　　四、教學方法

　　1、對萬有引力定律的推理——采用分析推理、歸納總結的方法、

　　2、對疑難問題的處理——采用講授法、例證法、

　　五、教學步驟

　　導入新課

　　請同學們回憶一下上節課的內容，回答如下問題：

　　1、行星的運動規律是什么？

　　2、開普勒第一定律、第三定律的內容？

　　同學們回答完以后，老師評價、歸納總結、

　　同學們回答得很好，行星繞太陽運轉的軌道是橢圓，太陽處在這個橢圓的一個焦點上，那么行星為什么要這樣運動？而且還有一定的規律？這類問題從17世紀就有人思考過，請閱讀課本，這個問題的答案在不同的時代有不同的結論，可見，我們科學的研究要經過一個相當長的艱巨的過程、

　　新課教學

　　1、同學們閱讀完以后，知道到了牛頓時代的一些科學家，如胡克、哈雷等，對這一問題的認識更進了一步，把地面上的運動和天體的運動統一起來了、事實上，行星運動的橢圓軌道離心率很接近于1，我們把它理想化為一個圓形軌道，這樣就簡化了問題，易于我們在現有認知水平上來接受、

　　根據圓周運動的條件可知行星必然受到一個太陽給的力、牛頓認為這是太陽對行星的引力，那么，太陽對行星的引力F應該為行星運動所受的向心力，即：

　　再根據開普勒第三定律代入上式

　　可得到：

　　其中m為行星的質量，r為行星軌道半徑，即太陽與行星的距離、由上式可得出結論：太陽對行星的引力跟行星的質量成正比，跟行星到太陽的距離的二次方成反比、

　　即：F∝

　　根據牛頓第三定律：太陽吸引行星的力與行星吸引太陽的力是同性質的相互作用力、既然太陽對行星的引力與行星的質量成正比，那么行星對太陽也有作用力，也應與太陽的質量M成正比，即：

　　F∝

　　用文字表述為：太陽與行星之間的引力，與它們質量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比、

　　用公式表述：

　　公式中的G是一個常數，叫萬有引力常量、

　　進而牛頓還研究了月地間的引力、許多不同物體間的作用力都遵循上述引力規律，于是他把這一規律推廣到自然界中任意兩個物體間，即具有劃時代意義的萬有引力定律、

　　2、萬有引力定律：

　　（1）內容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比、

　　(2)公式：

　　（3）疑問：在日常生活中，我們各自之間或人與物體間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢？

　　這是因為一般物體的質量與星球的質量相比太小了，它們之間的引力太小了，所以我們不易感覺到、下一節課的卡文迪許的精巧的扭秤實驗將為我們驗證、

　　（4）各物理量的含義及單位

　　r表示兩個具體物體相距很遠時，物體可以視為質點、如果是規則形狀的均勻物體，r為它們的幾何中心間的距離、單位為“米”、

　　G為萬有引力常量，G=6、67×10-11，單位為Nm2/kg2、這個引力常量的出現要比萬有引力定律晚一百多年哪！是英國的物理學家卡文迪許測出來的，我們下節課就要學習、

　　(5)擴展思路

　　牛頓想驗證地面上的物體的重力與月地間、行星與太陽間的引力是同種性質的力，他做了著名的“月——地”檢驗，請同學們閱讀課本第105頁有關內容、然后歸納一下他的思路、オ①如果重力與星體間的引力是同種性質的力，都與距離的二次方成反比關系，那么月球繞地球做近似圓周運動的向心加速度就應該是重力加速度的1/3600、

　　牛頓計算了月球的向心加速度，結果證明是對的

　　②如果我們已知地球質量為5、89×1024kg、地球半徑為6、37×106m、同學們試計算一下月球繞地球的向心加速度是多大？

　　同學們通過計算驗證，

　　③為了驗證地面上的重力與月球繞地球運轉的向心力是同一性質的`力，還提出一個理想實驗：設想一個小月球非常接近地球，以至于幾乎觸及地球上最高的山頂，那么使這個小月球保持軌道運動的向心力當然就應該等于它在山頂處所受的重力、如果小月球突然停止做軌道運動，它就應該同山頂處的物體一樣以相同速度下落、如果它所受的向心力不是重力，那么它就將在這兩種力的共同作用下以更大的速度下落，這是與我們的經驗不符的所以，是同性質的力、

　　（6）萬有引力定律發現的重要意義

　　萬有引力定律的發現，對物理學、天文學的發展具有深遠的影響、它把地面上物體運動的規律和天體運動的規律統一了起來、在科學文化發展上起到了積極的推動作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大的信心，人們有能力理解天地間的各種事物、

　　六、鞏固練習（用投影片出示題目）

　　1、要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4，下列辦法不可采用的是

　　獳、使兩物體的質量各減小一半，距離不變

　　B、使其中一個物體的質量減小到原來的1/4，距離不變

　　C、使兩物體間的距離增為原來的2倍，質量不變

　　D、距離和質量都減為原來的1/4

　　2、火星的半徑是地球半徑的一半，火星的質量約為地球質量的1/9；那么地球表面50kg的物體受到地球的吸引力約是火星表面同質量的物體受到火星吸引力的倍、

　　3、兩個大小相同的實心小鐵球緊靠在一起時，它們之間的萬有引力為F、若兩個半徑為原來2倍的實心大鐵球緊靠在一起，則它們之間的萬有引力為

　　獳、4F獴、2F獵、8F獶、16F

　　參考答案：

　　1、D2、2、253、D

　　七、小結（用投影片出示內容）

　　通過這節課的學習，我們了解并知道：

　　1、得出萬有引力定律的思路及方法、

　　2、任何兩個物體間存在著相互作用的引力的一般規律：即

　　其中G為萬有引力常量，r為兩物間的距離、

　　八、板書設計

　　第二節萬有引力定律

萬有引力教學設計7

　　【教學目標】

　　（一）知識與技能

　　1．了解萬有引力定律在天文學上的重要應用。

　　2．會用萬有引力定律計算天體質量。

　　3．理解并運用萬有引力定律處理天體問題的思路和方法。

　　（二）過程與方法

　　1．通過萬有引力定律推導出計算天體質量的公式。

　　2．了解天體中的知識。

　　（三）情感、態度與價值觀

　　體會萬有引力定律在人類認識自然界奧秘中的巨大作用，讓學生懂得理論來源于實踐。

　　【教學重點】

　　1．行星繞太陽的運動的向心力是由萬有引力提供的。

　　2．會用已知條件求中心天體的質量。

　　【教學難點】

　　根據已有條件求中心天體的質量。

　　教師啟發、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。

　　【教學工具】

　　課件、計算機、地球儀、投影儀等多媒體教學設備。

　　【教學過程】

　　一、引入新課

　　教師活動：上節我們學習了萬有引力定律的有關知識，現在請同學們回憶一下，萬有引力定律的內容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的測定是誰完成的？

　　學生活動：思考并回答上述問題：

　　內容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。

　　公式：F=G．

　　公式中的G是引力常量，它在大小上等于質量為1 kg的兩個物體相距1 m時所產生的引力大小，經測定其值為6．67×10—11 N·m2/kg2。G的測定是由卡文迪許完成的。

　　教師活動：（播音部分）牛頓（1643—1727）是英國著名的物理學家、數學家和天文學家，是十七世紀最偉大的科學巨匠。牛頓一生對科學事業所做的貢獻，遍及物理學、數學和天文學等領域。牛頓在物理學上最主要的成就，是創立了經典力學的基本體系，對于光學，牛頓致力于光的顏色和光的本性的研究，也作出了重大貢獻。牛頓在數學方面，總結和發展了前人的工作，提出了“流數法”，建立了二項式定理，創立了微積分。在天文學方面，牛頓發現了萬有引力定律，創制了反射望遠鏡，并且用它初步觀察到了行星運動的規律。

　　上面用了兩個字“發現”，不是發明！正如幼兒園有一個小朋友造句：我爸爸發現了我的媽媽，然后發明了我。

　　萬有引力發現后，再經過了一百多年，才確定引力常量。卡文迪許扭秤的主要部分是一個輕而堅固的T型架，倒掛在一根金屬絲的下端。T形架水平部分的兩端各裝一個質量是m的小球，T形架的豎直部分裝一面小平面鏡M，它能把射來的光線反射到刻度尺上，這樣就能比較精確地測量金屬絲的扭轉。他測定了引力常量。這也提供了我們測量微小物體質量的方法。古代，曹操的兒子曹沖利用浮力稱出了大象的質量。那我們現在有沒有可能利用已知的知識來稱地球呢？

　　二、進行新課

　　（一）“科學真實迷人”

　　教師活動：引導學生閱讀教材“科學真實迷人”部分的內容，思考問題［投影出示］：

　　1．推導出地球質量的表達式，說明卡文迪許為什么能把自己的實驗說成是“稱量地球的重量”？

　　2．設地面附近的重力加速度g=9．8m/s2，地球半徑R =6．4×106m，引力常量G=6．67×10-11 Nm2/kg2，試估算地球的質量。

　　學生活動：閱讀課文，推導出地球質量的表達式，在練習本上進行定量計算。

　　教師活動：由于地球自轉非常慢，一天只轉了一圈，所以對應的自轉偏向力很小。在這里，我們忽略不計。投影學生的推導、計算過程，一起點評。

　　kg重力加速度與高度的變化：若物體靜止在距離地面高為h的高空

　　（二）計算天體的質量

　　教師活動：（課件展示太陽系里面的星體的美麗圖片），《萬有引力理論的成就》

　　教學設計

　　引導學生閱讀教材“天體質量的計算”部分的內容，同時考慮下列問題［投影出示］：

　　1．應用萬有引力定律求解天體質量的基本思路是什么？

　　2．求解天體質量的方程依據是什么？

　　學生活動：學生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應的答案。

　　1．求解天體質量的基本思路是：根據環繞天體的運動情況，求出其向心加速度，然后根據萬有引力充當向心力，進而列方程求解．

　　2．從前面的學習知道，天體之間存在著相互作用的萬有引力，而行星（或衛星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運動，而物體做圓周運動時合力充當向心力，故對于天體所做的圓周運動的動力學方程只能是萬有引力充當向心力，這也是求解中心天體質量時列方程的根源所在。

　　教師活動：引導學生深入探究

　　請同學們結合課文知識以及前面所學勻速圓周運動的知識，加以討論、綜合，然后思考下列問題［投影出示］。學生代表發言。

　　1．天體實際做何運動？而我們通常可認為做什么運動？

　　2．描述勻速圓周運動的物理量有哪些？

　　3．根據環繞天體的運動情況求解其向心加速度有幾種求法？

　　4．應用天體運動的動力學方程──萬有引力充當向心力求出的天體質量有幾種表達式？各是什么？各有什么特點？

　　5．應用此方法能否求出環繞天體的質量？

　　學生活動：討論，得出答案。學生代表發言。

　　1．天體實際運動是沿橢圓軌道運動的，而我們通常情況下可以把它的運動近似處理為圓形軌道，即認為天體在做勻速圓周運動。

　　2．在研究勻速圓周運動時，為了描述其運動特征，我們引進了線速度v，角速度ω，周期T三個物理量。

　　3．根據環繞天體的運動狀況，a心=4π2r/T2

　　4．應用天體運動的動力學方程──萬有引力充當向心力，結合圓周運動向心加速度方程，即

　　（3）F引=G=F心=ma心=m

　　即：G=m ③

　　從上述動力學方程的表述中，可得到相應的天體質量表達形式：

　　M=4π2r3/GT2．

　　同理可得：M=v2r/G 或者M=ω2r3/G．

　　上述三種表達式分別對應在已知環繞天體的線速度v，角速度ω，周期T時求解中心天體質量的方法。

　　以上各式中M表示中心天體質量，m表示環繞天體質量，r表示兩天體間距離，G表示引力常量。

　　5．從以上各式的推導過程可知，利用此法只能求出中心天體的質量，而不能求環繞天體的質量，因為環繞天體的質量同時出現在方程的兩邊，已被約掉。

　　師生互動：

　　從上面的學習可知，在應用萬有引力定律求解天體質量時，只能求解中心天體的'質量，而不能求解環繞天體的質量。而在求解中心天體質量的三種表達式中，最常用的是已知周期求質量的方程。因為環繞天體運動的周期比較容易測量。

　　教師活動：投影例題：某宇航員駕駛航天飛機到某一星球，他使航天飛機貼近該星球附近飛行一周，測出飛行時間為4．5?103s，則該星球的平均密度是多少？

　　學生活動：在練習本上分析計算，寫出規范解答：

　　分析：航天飛機繞星球飛行，萬有引力提供向心力，所以：

　　教師活動：投影學生求解過程，點評。

　　（三）發現未知天體

　　教師活動：請同學們閱讀課文“發現未知天體”部分的內容，考慮以下問題［投影出示］：

　　教學設計

　　1．應用萬有引力定律除可估算天體質量外，還可以在天文學上有何應用？

　　2．應用萬有引力定律發現了哪些行星？

　　學生活動：閱讀課文，從課文中找出相應的答案：

　　1．應用萬有引力定律還可以用來發現未知的天體。

　　2．海王星、冥王星就是應用萬有引力定律發現的。

　　教師活動：投影海王星照片與它的地貌照片

　　引導學生深入探究：

　　人們是怎樣應用萬有引力定律來發現未知天體的？發表你的看法。

　　學生活動：討論并發表見解。

　　人們在長期的觀察中發現天王星的實際運動軌道與應用萬有引力定律計算出的軌道總存在一定的偏差，所以懷疑在天王星周圍還可能存在有行星，然后應用萬有引力定律，結合對天王星的觀測資料，便計算出了另一顆行星的軌道，進而在計算的位置觀察新的行星。

　　教師點評：萬有引力定律的發現，為天文學的發展起到了積極的作用，用它可以來計算天體的質量，同時還可以來發現未知天體．

　　三、課堂總結、點評

　　教師活動：

　　1．處理天體運動問題的關鍵是：萬有引力提供做勻速圓周運動所需的向心力。

　　2．忽略地球自轉,物體所受重力等于地球對物體的引力。

　　學生活動：認真總結概括本節內容，并把自己這節課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

　　教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

　　【教學體會】

　　思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。

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