萬有引力定律教學設計

1、萬有引力定律教學設計山東省莒南第一中學 朱淑娟【教材依據(jù)】 人教版高中物理必修二第六章第三節(jié)【教材分析】1、萬有引力定律這一節(jié)承上啟下，承接上章勻速圓周運動，開啟之后要學習的衛(wèi)星的運動規(guī)律。2、萬有引力定律這一節(jié)是本章的核心， 這節(jié)內(nèi)容是對上兩節(jié)課教學內(nèi)容的進一步推演， 也是下節(jié)課教學內(nèi)容的基礎，是本章的教學重點。3、教材在尊重歷史事實的前提下，通過一些邏輯思維的鋪墊，讓學生以自己現(xiàn)有的知 識基礎，經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律的過程?！緦W情分析】1. 高一學生已經(jīng)學習了牛頓的三個定律、 圓周運動的知識、 開普勒三定律， 已經(jīng)積累了 一定的知識。理論上已經(jīng)具備了接受萬有引力定律的能力。2. 在上

2、一節(jié)中，學生經(jīng)歷了太陽與行星間引力的探究過程，學生對天體運動的研究產(chǎn) 生了極大的興趣和求知欲。3. 另一方面我國在航天事業(yè)上成就突出，捷報頻傳，極大的激發(fā)了學生學習有關宇宙、 航天、衛(wèi)星知識的興趣?！窘虒W目標】一、知識與技能 1、了解萬有引力定律得出的思路和過程，知道重物下落和天體運動的統(tǒng)一性。2 、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。3 、知道萬有引力定律公式的適用范圍。4 、理解萬有引力常量的意義及測定方法，了解卡文迪許實驗室。二、過程與方法1 、在萬有引力定律建立過程的學習中， 學習發(fā)現(xiàn)問題、 提出問題、猜想假設與推理論 證等方法。2、培養(yǎng)學生研究問題時，

3、 抓住主要矛盾， 簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。三、情感態(tài)度與價值觀1、通過牛頓在前人的基礎上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學研究的長期性， 連續(xù)性及艱巨性，提高學生科學價值觀。2、經(jīng)過萬有引力常量測定的學習，讓學生體會科學的方法論和物理常量數(shù)量級的重要性?！窘虒W重點】1 、月- 地檢驗的推導過程。2 、萬有引力定律的內(nèi)容及表達式?！窘虒W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重力與月地之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來。 【教學設計思想】在本節(jié)課教學，將讓學生繼續(xù)進行“發(fā)現(xiàn)之旅”-追尋牛頓的足跡，為此整個教學流程如下：由蘋果落地引起猜想-月地檢驗-更大

4、膽的猜想-萬有引力定律-卡文迪許測 定G通過這個假想一一理論推導一一實驗檢驗過程，讓學生在物理情景中主動的參與知識 的構建過程，體會這種充滿著大膽的設想、巧妙的驗證和從中體現(xiàn)著的科學探索的精神與方 法。【教學過程】、新課引入教師活動學生活動通過上一節(jié)的學習，我們已經(jīng)知道了學生回答m m太陽與行星間的引力規(guī)律，提問：表達式L小 mim2想到牛頓與蘋果的故事2是怎樣的？這一節(jié)我們將繼續(xù)追尋牛頓的足跡“發(fā)現(xiàn)”萬有引力定律。（教師板書課題：6.3萬有引力定律）提問：提到萬有引力定律，同學們首先想到什么？展示課件中的牛頓蘋果樹的圖片，講述中國也有牛頓蘋果樹的事實。設計說明：講述學生不知道的事實-中國也有

5、牛頓蘋果樹， 引起學生的興趣，激發(fā) 學生的學習熱情。:、教授新課（一）進一步猜想教師活動學生活動展示課件中牛頓與蘋果的故事圖片，“回味”牛頓的思考及牛頓的猜想：思考：（1）地球和月球之間的吸引力會不 與地球吸引蘋果的力是同一種力？思考：（2）即使在最高的建筑物上和最高 的山頂上，重力都不會有明顯的減弱那么地 球表面的重力能否延伸到很遠的地方，會不會 作用到月球上？思考：（3）拉住月球使它繞地球運動的力， 與拉著蘋果使它下洛的力，以及眾行星與太陽 之間的作用力也許真的是同一種力，遵循相同 的規(guī)律?牛頓的猜想：這些力是同一種性質(zhì)的力， 并且都遵從與距離的平方成反比 的規(guī)律.觀察圖片，與牛頓”一起”

6、猜想：（1）地球和月球之間的吸引力使月球沒 有做離心運動，地球吸引平果的力使平果洛 地，它們可能是同一種力。（2）咼山上也有蘋果樹，蘋果熟了也會 下洛。地球表面的重力會延伸至很遠，也會作 用的月球上。（3 ）猜想是同一種力，都遵從相同規(guī)律設計說明：通過蘋果自由下落的物理情景， 喚醒學生腦中當年由蘋果落地而引起遐想進 而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的故事情景， 從而啟發(fā)學生設問，使牛頓的想法能夠激發(fā)學生的興趣與 想像力。（二）月-地檢驗教師活動學生活動（板書：一、月地檢驗）（通過創(chuàng)設情景中數(shù)據(jù),讓學生進仃疋量計算）課件展示情景：月球繞地球做勻速圓周學生回答：運動（月球軌道半徑r為地球半徑R的60倍）由牛頓第

7、二定律得：假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位用上一章知識計算出數(shù)據(jù)：（借助計算器會相當，則地球?qū)υ虑虻牧εc地球?qū)μO果的力更快）應該同樣遵從“平方反比”律，即親身體驗推導過程，猜想得到證實，學生的學習熱情進一步提升。八。提問：（1）月球做什么運動？符合什么規(guī)律？（2）物體在地面附近受到的地球的吸引力表達式是怎樣的？（3）月球的加速度（月球公轉的向心加速度）是重力加速度 g的幾分之一？課件展示：在牛頓時代，重力加速度g，月地的距離r、月球的公轉周期T都能精確的測定，已知月球周期：T = 27.3 天 2.36 X 106s月球軌道半徑：r疋60R地球半徑：R = 6400 X 103m提問：（4）

8、以上數(shù)據(jù)能計算出月球的向心加速度嗎？可見：用數(shù)據(jù)說明上述設想的正確性，牛頓的猜想經(jīng)受了事實的檢驗，地球?qū)υ虑?的力，地球?qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力。 至此，平方反比律已經(jīng)擴展到太陽與行星之 間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間。設計說明：通過創(chuàng)設情景，引導學生定量計算，用無可辯駁的事實證明猜想的正確性,增強學生的理性認識。（三）萬有引力定律教師活動學生活動猜想的到了證實，那么我們可以展開想象的 翅膀，更大膽設想：是否任何兩個物體之間 都存在這樣的力？只是因為我們身邊的物（提出問題，引導學生根據(jù)問題閱讀教材， 教師引導總結）1.萬有引力是普遍存在于宇宙中任何有體質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易

9、覺察 罷了，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然 界中任意兩個物體間即萬有引力定律.提出問題，閱讀教材：1什么是萬有引力？并舉出實例。2. 萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作 用的規(guī)律？其數(shù)學表達式如何？并注明每 個符號的單位和物理意義。3. 萬有引力定律的適用條件是什么？同時體會萬有引力定律的內(nèi)容，理解萬有引力定律普遍性、相互性、宏觀性：A、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(zhì)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。B、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。C、宏觀性：通常情況下，萬有引力非 常小，只有在質(zhì)量巨大的天體間或天

10、體與物體間它的存在才有宏觀的物理意義. 在微觀 世界中，粒子的質(zhì)量都非常小， 粒子間的萬 有引力很不顯著，萬有引力可以忽略不計.講解過程中適時板書：一、萬有引力定律1. 內(nèi)容：、m.m22. 表達式：F -G 2r適用條件：質(zhì)點3. 理解：普遍性 相互性 宏觀性質(zhì)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. 萬有引力定律的內(nèi)容是：自然界中任何兩 個物體都相互吸弓1,引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量 m和m的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比.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.ml m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單

11、位：kgr為兩個物體間的距離，單位：mG為萬有引力常量：G=6.67 X 10-11N m2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是 1Kg的物 體相距米時的相互作用力，單位：Nm2/kg2.3. 適用于兩個質(zhì)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(zhì)點； 當兩物體是質(zhì)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。萬有引力定律具有普遍性、相互性、宏觀性。設計說明：啟發(fā)學生更大膽的猜想，并在教師設問中，自主閱讀教材，做到有的放矢, 自主學習，最后引導學生討論總結回答問題，在增強學生的科學表達能力。（四）、鞏固練習：教師活動學生活動課件展示練習每個題請學

12、生分析后，教師再小結要學生練習，再互相討論得出的答案，互 相糾錯。占：八、第1、2題考察萬有引力大小的表達式，引力的大小與物體的質(zhì)量 mi和m的乘積成 正比，與它們之間距離 r的二次方成反比。同時體會人與人之間的萬有引力很小，所以平時覺察不到。第3、4、5題考察萬有引力定律的適用 條件以及對萬有引力定律的理解。學生主動給出自己的答案并分析選擇的 理由。特別是其中第4題請學生分析CD項設計說明：及時做練習，讓學生體會親自推出萬有引力定律的成就感，并及時鞏固對萬有引力定律理解。（五）、弓I力常量的測定教師活動學生活動牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒有給出引觀察圖片，思考問題，學生代表發(fā)表d力恒量的數(shù)值

13、。由于一般物體間的引力非常見解小，用實驗測定極其困難。直到一百多年之后，（教師引導總結：）才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。i 用扭秤的方法卡文迪許測定引力恒課件展示圖片（教材中沒有，補充給學生）量比較精確。巧妙之處是其中用到光學放并介紹構造、實驗過程，引導學生一起分析原大法。理。2.學習彈力時，曾經(jīng)也用到光學放大根據(jù)上述資料結合教材，思考問題：法，用來觀察微小的形變。1 試比較卡文迪許測定引力常量的值G3 .卡文迪許在測定引力恒量G,表明和現(xiàn)代引力常量 G并嘗試說明卡文迪許在測萬有引力定律適用于地面的任何兩個物G值時巧妙在哪里？體，用實驗方法進步證明了力有引力定2.這種巧妙之處還在哪兒學過

14、？律的普適性；冋時使得包括計算星體質(zhì)量3引力常量的測定有何實際意義？在內(nèi)的關于萬有引力定律的定量計算成講解過程中適時板書：為可能。三、引力常量1 實驗裝置、原理2引力常量的意義設計說明：通過圖片展示和教師講解，在教師設問下，組織學生進行討論和分析，使學生體會到卡文迪許扭稱實驗精巧的方法，同時鍛煉學生的信息處理能力。結合物理學史講解，讓學生體會引力常量的測定重要實際意義。（六）、課堂小結教師活動學生活動今天，我們從太陽與行星間引力的作用 出發(fā)，根據(jù)類比事實將“平方反比關系”的 作用力進行猜想和假設、檢驗和推廣，從而 得出萬有引力定律。學生自主討論學習收獲。 學生踴躍發(fā)言，暢談收獲。請冋學們互相討

15、論總結這節(jié)課有什么 收獲？提問：通過這節(jié)學習有什么收獲？ 課件展示課堂總結：（七）、布置作業(yè)1市學案自我測評16 2、預習第四節(jié)，思考萬有引力定律有哪些應用?【板書設計】6.3萬有引力定律一、月-地檢驗二、萬有引力定律1. 內(nèi)容： 2 .表達式：F二r適用條件：質(zhì)點3.理解：普遍性 相互性 宏觀性三、引力常量1.實驗裝置、原理2. 引力常量的意義附：課堂練習1. 粗略的計算一下兩個質(zhì)量為50kg，相距0.5m的人之間的引力？答案：6.67102. 要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4，可采用的方法是（）A. 使兩物體的質(zhì)量各減少一半，距離保持不變B. 使兩物體間距離增至原來的2倍，質(zhì)量不變C. 使其中一個物體質(zhì)量減為原來的1/4 ,距離不變D. 使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1/4答案：ABC3. 操場兩邊放著半徑為2，質(zhì)量分別為 甲、的籃球和足球，兩者的直線間距為r ,9這兩球間的萬有引力大小為（C小于mim2G2rmmG2r大于無法判斷答案：C4.對于萬有引力定律的表達式mgG 2rA.m與