萬有引力定律教案

1、個性化教案太陽與行星間的引力、萬有引力定律適用學科高中物理適用年級高中一年級適用區(qū)域全國新課標使用課時時長（分鐘）120知識點1. 理解太陽與行星間存在引力。2. 能根據開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導出太陽與行星間的引力表達式。3. 了解萬有引力得出的思路和過程。4. 理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律。5. 理解地面上物體所受的重力與天體間的引力是同一性質的力，即服從平方反比定律的萬有引力。記住引力常量G并理解其內涵。教學目標（1）理解太陽與行星間存在引力；（2）了解萬有引力得出的思路和過程（3）理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律；（4）理解地面上物體所受的重力與天體間

2、的引力是同一性質的力，即服從平方反比定律的萬有引力教學重點根據開普勒行星運動定律和牛頓第三定律推導出太陽與行星間的引力公式、掌握萬有引力定律的內容及表達公式教學難點對萬有引力定律的理解、太陽與行星間的引力公式的推導教學過程 一、復習預習教師：開普勒在前人的基礎上，經過計算總結出了他的三條定律，請同學們回憶一下，三條定律的內容是什么?學生：思考并回答開普勒開普勒三條定律的內容。第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內掃過相等的面積。第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等。即：比值

3、k是一個與行星無關的常量。教師：開普勒第三定律適用于圓軌道時，是怎樣表述的？學生：思考并回答問題。對某一行星來說，它繞太陽作勻速圓周運動，其軌道半徑的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等。教師：通過對開普勒定律的學習，知道了行星運動時所遵循的規(guī)律，即行星怎樣運動？那么行星為什么要做這樣的運動呢?今天我們共同來學習、探討這一問題。 二、知識講解考點/易錯點1 太陽與行星之間的引力教師：引導學生閱讀教材第一、二段，思考下面的問題：1、在解釋行星繞太陽運動的原因這一問題上，為什么牛頓能夠成功，而其他科學家卻失敗了？你認為牛頓成功的關鍵是什么？學生：閱讀課文，分組討論，從課文中找出相應的答案。過渡：這

4、一節(jié)和下一節(jié)，我們將追尋牛頓的足跡，用自己的手和腦，重新“發(fā)現”萬有引力定律。1、太陽對行星的引力教師：引導學生閱讀教材，并投影出示以下提綱，讓學生在練習本上獨立推導： 1、行星繞太陽作勻速圓周運動，寫出行星需要的向心力表達式，并說明式中符號的物理意義。2、行星運動的線速度v與周期T的關系式如何？為何要消去v？寫出要消去v后的向心力表達式。3、如何應用開普勒第三定律消去周期T？為何要消去周期T？4、寫出引力F與距離r的比例式，說明比例式的意義。2、行星對太陽的引力教師：行星對太陽的引力與太陽的質量M以及行星到太陽的距離r之間又有何關系？請在練習本上用學過的知識推導出來。學生：在練習本上用牛頓第

5、三定律推導行星對太陽的引力F與太陽的質量M以及行星到太陽的距離r之間的關系。3、太陽與行星間的引力教師：綜合以上推導過程，推導出太陽與行星間的引力與太陽質量、行星質量、以及兩者距離的關系式?？纯茨軌虻贸鍪裁唇Y論。學生：在練習本上推導出太陽與行星間的引力表達式?？键c/易錯點2萬有引力定律1、月地檢驗教師：引導學生閱讀教材“月地檢驗”部分的內容，投影以下數據：地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球繞地球運動的周期為27.3天，地球半徑為R =6.4106m，試利用教材提供的信息，通過計算，證明課本上提出的假設，即地球對月球的力與地球使蘋果自由下落的力的是同一種力，都遵守“反平方”的規(guī)律。學生

6、：閱讀課文，從課文中找出必要的信息，在練習本上進行定量計算。設質量為m的物體在月球的軌道上運動的加速度（月球公轉的向心加速度）為a，則，r=60R，得 代入數據解得 點評：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。2、萬有引力定律教師：引導學生閱讀教材，思考問題： 1、把太陽與行星之間、地球與月球之間、地球與地面物體之間的引力遵從的規(guī)律推廣到宇宙萬物之間，你覺得合適嗎？發(fā)表自己的見解。2、萬有引力定律的內容是什么？寫出表達式。并注明每個符號的單位和物理意義3、你認為萬有引力定律的發(fā)現有何深遠意義？學生：閱讀課本，思考問題。 教師：聽取學生匯報，點評總結。萬有引力定

7、律的發(fā)現有著重要的物理意義：它對物理學、天文學的發(fā)展具有深遠的影響；它把地面上物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統一起來；對科學文化發(fā)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。3、引力常量教師：引導學生閱讀教材，思考問題：1、測定引力常量有何意義？2、引力常量是由哪位物理學家測出的，它的數值是多大？3、引力常量的測定有何實際意義？學生：閱讀課本，思考問題。教師：聽取學生匯報，點評總結。牛頓在前人的基礎上，應用他超凡的數學才能，發(fā)現了萬有引力定律，卻沒能給出準確的引力常量，使萬有引力定律只有其理論意義，而無更多的實際意義。引力常量G

8、的測出，使萬有引力定律具有了實際意義。 三、例題精析【例題1】設地球是半徑為R的均勻球體，質量為M，若把質量為m的物體放在地球的中心，則物體受到的地球的萬有引力大小為()A零 B無窮大CG D無法確定 【答案】A 【解析】有的同學認為：由萬有引力公式FG，由于r0，故F為無窮大，從而錯選B。設想把物體放到地球的中心，此時FG已不適用。地球的各部分對物體的吸引力是對稱的，故物體受到的地球的萬有引力是零，故應選A?！纠}2】火箭在高空某處所受的引力為它在地面某處所受引力的一半，則火箭離地面的高度與地球半徑之比為()A(1)1 B(1)1C.1 D1【答案】B【解析】設地球的半徑為R，火箭離地面高度

9、為h，所以F空，F地，其中F空F地，因此，B項正確?！纠}3】火星的質量和半徑分別約為地球的和，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度約為()A0.2g B0.4gC2.5g D5g 【答案】B【解析】在星球表面有Gmg，設火星表面的重力加速度為g火，0.4，故B正確。 四、課堂運用【基礎】 1. 在討論地球潮汐成因時，地球繞太陽運行軌道與月球繞地球運行軌道可視為圓軌道。已知太陽質量約為月球質量的2.7107倍，地球繞太陽運行的軌道半徑約為月球繞地球運行的軌道半徑的400倍。關于太陽和月球對地球上相同質量海水的引力，以下說法正確的是()A太陽引力遠大于月球引力B太陽引力與月球引力相差

10、不大C月球對不同區(qū)域海水的吸引力大小相等D月球對不同區(qū)域海水的吸引力大小有差異【答案】AD【解析】根據FG，可得，代入數據可知，太陽的引力遠大于月球的引力，則A正確、B錯誤；由于月心到不同區(qū)域海水的距離不同，所以引力大小有差異，則D正確、C錯誤?！眷柟獭炕鹦前霃绞堑厍虬霃降囊话?，火星質量約為地球質量的1/9，那么地球表面質量為50 kg的人受到地球的吸引力約為火星表面同質量的物體受到火星引力的多少倍？【答案】【解析】設火星半徑為R，地球半徑為2R；火星質量為M，地球質量為9M。在地球上FG，在火星上FG，所以同質量的人在地球表面受到的吸引力是在火星表面受到的吸引力的倍。【拔高】如圖所示，火箭內平臺上放有測試儀器，火箭從地面啟動后，以的加速度豎直向上勻加速運動，升到某一高度時，測試儀器對平臺的壓力為啟動前壓力的。已知地球半徑為R，求火箭此時離地面的高度。(g為地面附近的重力加速度) 【答案】【解析】火箭上升過程中，物體受豎直向下的重力和向上的支持力，設高度為h時，重力加速度為g。由牛頓第二定律得mgmgm，得gg。由萬有引力定律知Gmg，Gmg。由聯立得h。課程小結 通過本次