《萬(wàn)有引力定律》教案(新)

1、§7.3 萬(wàn)有引力定律教案金鄉(xiāng)一中 崔新民教材分析萬(wàn)有引力定律的核心地位：萬(wàn)有引力定律是本章的核心，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一，它為研究天體運(yùn)動(dòng)提供了理論依據(jù)，徹底使人們對(duì)宇宙的探索從被動(dòng)描述走向主動(dòng)發(fā)現(xiàn)。 萬(wàn)有引力定律承上啟下的作用：上承圓周運(yùn)動(dòng)，下啟衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。掌握好本節(jié)課，對(duì)前面知識(shí)的加深理解，后面問(wèn)題的順利解決，將會(huì)起到重要的作用。教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)1介紹牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思考過(guò)程，體會(huì)研究物理問(wèn)題的方法，滲透科學(xué)的發(fā)現(xiàn)方法。2掌握萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容，認(rèn)識(shí)萬(wàn)有引力定律的普遍性。3介紹萬(wàn)有引力恒量的測(cè)定方法，增加學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的感性認(rèn)識(shí)。（二）能力目標(biāo)：會(huì)應(yīng)

2、用萬(wàn)有引力定律解決一般的相關(guān)問(wèn)題。（三）情感目標(biāo)1、本節(jié)課重在邏輯思維和滲透物理學(xué)的研究方法，因此本節(jié)課的教學(xué)中應(yīng)該在學(xué)習(xí)品質(zhì)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育。讓學(xué)生感受到萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)是經(jīng)歷了幾代科學(xué)家不斷努力的結(jié)果。3、通過(guò)中國(guó)飛天第一人楊利偉、神舟六號(hào)的資料，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情，增強(qiáng)學(xué)生建設(shè)祖國(guó)的神圣使命感。重點(diǎn)難點(diǎn)1萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程、應(yīng)用，是本節(jié)課的重點(diǎn)。2由于一般物體間的萬(wàn)有引力極小，學(xué)生對(duì)此缺乏感性認(rèn)識(shí)，又無(wú)法進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，故應(yīng)加強(qiáng)舉例。重點(diǎn)難點(diǎn)突破通過(guò)具體事例、例題、習(xí)題、多媒體手段加強(qiáng)了重點(diǎn)教學(xué)；通過(guò)及時(shí)復(fù)習(xí)，突破了難點(diǎn)教學(xué)；而且通過(guò)探究性活動(dòng)，使學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的同化過(guò)程.在時(shí)間

3、和空間上得以延續(xù)。教學(xué)過(guò)程(一) 引入新課：課前4分鐘開始播放課件中楊利偉的圖片、神州六號(hào)發(fā)射的全過(guò)程。創(chuàng)設(shè)一個(gè)物理情景、進(jìn)入狀態(tài)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。(二)教學(xué)過(guò)程(提問(wèn)學(xué)生，共同回答)。剛才看到的一些圖片上的人物是誰(shuí)呢？(中國(guó)飛天第一人楊利偉)。那么第二段視頻記錄下的又是什么事件呢？(神州六號(hào)發(fā)射全過(guò)程)。近幾年來(lái)，我國(guó)的航天事業(yè)取得了非常大的成就，全國(guó)人民歡欣鼓舞，這與我們這一章萬(wàn)有引力定律聯(lián)系是很密切的，也是近幾年來(lái)各種大小考試的考試熱點(diǎn)和重點(diǎn)。(展示前輩科學(xué)家的人物圖片)萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程猶如一部壯麗的科學(xué)史詩(shī)，它歌頌了前輩科學(xué)家的科學(xué)精神，也展現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展過(guò)程中科學(xué)家們富有創(chuàng)造

4、而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。那么就讓我們以現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)處身于歷史的背景下，踏著牛頓的足跡，經(jīng)歷一次發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程吧！一復(fù)習(xí)：人類認(rèn)識(shí)事物總是有一個(gè)過(guò)程和規(guī)律的，第一節(jié)中主要介紹了前輩科學(xué)家們通過(guò)觀測(cè)得到的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律。分別是幾何定律、面積定律、周期定律。進(jìn)而人們開始進(jìn)一步的了解其本質(zhì)原因，牛頓利用他數(shù)學(xué)方面的才能推理演繹得到了太陽(yáng)與行星間的引力公式滿足：。這樣就可以很好的解釋行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的原因了。二牛頓的思考：介紹牛頓蘋果樹下的思考，吸引學(xué)生進(jìn)入當(dāng)時(shí)的歷史情景。引導(dǎo)從蘋果落地聯(lián)想到月球繞地球運(yùn)動(dòng)，思考太陽(yáng)與行星間、地球與月球間、地球與蘋果間是不是同一種力？并且如何

5、驗(yàn)證這個(gè)猜想？進(jìn)入月地檢驗(yàn)，留給學(xué)生自己計(jì)算。然后引導(dǎo)總結(jié)，通過(guò)月地檢驗(yàn)，牛頓的猜想是正確的。然后進(jìn)一步推廣到宇宙中任何物體之間都存在這樣的一種引力，即萬(wàn)有引力定律。三更進(jìn)一步推廣萬(wàn)有引力定律：（1）定律表述：自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比方向在它們連線上。（2）公式表示： （介紹表達(dá)式中的各個(gè)物理量及其單位）（3）引力常量G適用于任何兩個(gè)物體;它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg的物體相距1m時(shí)的相互作用力.這么一個(gè)猜想推廣而來(lái)的結(jié)論是正確的嗎？海王星 冥王星 介紹有力證據(jù)：海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)，有力的證明了萬(wàn)有引力的正確性。牛

6、頓在44歲時(shí)，也就是1687年把他在二十多歲時(shí)形成的這一理論發(fā)表在了傳世之作自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理之中，也希望同學(xué)們?cè)诙鄽q時(shí)也有牛頓這樣的發(fā)現(xiàn)。回顧牛頓萬(wàn)有引力定律得到的歷程，從觀察獲得規(guī)律猜想原因數(shù)學(xué)演繹得到規(guī)律進(jìn)一步的猜想猜想得到驗(yàn)證更大膽的猜想得到萬(wàn)有引力定律。進(jìn)行情感價(jià)值觀教育：物理學(xué)中許多重大理論的發(fā)現(xiàn)，不是簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)，它需要直覺(jué)和想象力、大膽的猜想和假設(shè)，再引人合理的模型，深刻的洞察力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)處理和邏輯思維，是一個(gè)充滿艱辛和曲折的過(guò)程。知道前輩科學(xué)家得到萬(wàn)有引力定律的艱辛，我們更應(yīng)該去認(rèn)真的學(xué)習(xí)掌握好萬(wàn)有引力定律，來(lái)看這樣一個(gè)問(wèn)題：練習(xí)一: 1. 要使兩物體間的萬(wàn)有引力

7、減小到原來(lái)的1/4,下列方法不可采用的是:（D）A.使兩物體的質(zhì)量各減小一半,距離不變B.使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來(lái)的1/4,距離不變C.使兩物體間的距離增為原來(lái)的2倍,質(zhì)量不變D.使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來(lái)的1/4 (本練習(xí)重在萬(wàn)有引力定律的定性應(yīng)用。)那么如果我們想知道萬(wàn)有引力的具體數(shù)值，可以計(jì)算出來(lái)嗎？不行，G未知，怎么測(cè)G？公式變形得G的表達(dá)式，只要知道兩個(gè)物體的質(zhì)量、距離、萬(wàn)有引力即可。但萬(wàn)有引力多大？能測(cè)出來(lái)嗎？舉個(gè)例子，兩位50kg同學(xué)相距一米時(shí)萬(wàn)有引力多大？測(cè)一測(cè)。能感覺(jué)到嗎？可見(jiàn)這個(gè)G應(yīng)該是一個(gè)很小大的數(shù)值。牛頓當(dāng)年也曾經(jīng)設(shè)計(jì)了好多種方案，很遺憾，最終都失敗了。直到

8、一百多年以后，英國(guó)的物理學(xué)家卡文迪許利用了一個(gè)十分巧妙的扭秤裝置才比較準(zhǔn)確的測(cè)得G的數(shù)值四萬(wàn)有引力常量G的測(cè)定介紹裝置，播放動(dòng)畫，動(dòng)態(tài)演示。G測(cè)定的重要意義：1證明了萬(wàn)有引力的存在2“開創(chuàng)了測(cè)量弱力的新時(shí)代” （英國(guó)物理學(xué)家玻印廷語(yǔ)）3使得萬(wàn)有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值，可測(cè)定遠(yuǎn)離地球的一些天體的質(zhì)量、平均密度等如根據(jù)地球表面的重力加速度可以測(cè)定地球的質(zhì)量展示卡文迪許圖片：稱量地球的第一人G的數(shù)值：G6.67×1011N·M2/kg2練習(xí)二:估算同位兩個(gè)同學(xué)間的萬(wàn)有引力多大？結(jié)果遠(yuǎn)小于1N，同時(shí)展示其他物體間的萬(wàn)有引力數(shù)值。結(jié)論：一般物體間的萬(wàn)有引力可忽略不計(jì)，天體間的萬(wàn)有

9、引力則決定了天體的運(yùn)動(dòng)。練習(xí)三: 如圖,兩球的半徑分別為r1和r2, 而球的質(zhì)量分布均勻,大小分別為m1,m2,則兩球間的萬(wàn)有引力大小為( D )A、Gm1m2/r2 B、Gm1m2/r12C、Gm1m2/(r1+ r2)2 D、Gm1m2/(r1+r+ r2)2小結(jié)：對(duì)于質(zhì)量均勻分布的球體不論距離遠(yuǎn)近都可以視為質(zhì)點(diǎn)，由數(shù)學(xué)家牛頓根據(jù)自己創(chuàng)立的微積分得到的結(jié)論，讓學(xué)生感受牛頓的偉大貢獻(xiàn)不僅僅在物理方面。引出萬(wàn)有引力適用條件：質(zhì)點(diǎn)。應(yīng)用時(shí)注意普遍性：任何物體之間都存在相互性：符合牛頓第三定律。(若蘋果受地球的2牛頓的吸引力，那么蘋果吸引地球的力多大呢？)宏觀性：宏觀物體才有意義。練習(xí)四：思考：課

10、本P71 問(wèn)題與練習(xí) 2(體會(huì)萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用，不要求計(jì)算，留到課下做作業(yè)。)五重力與萬(wàn)有引力介紹重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系：重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力。一般情況下可以認(rèn)為重力與萬(wàn)有引力相等。課下思考在兩極和赤道上重力與萬(wàn)有引力的大小方向是怎么樣的關(guān)系？(注：關(guān)于這里是一個(gè)難點(diǎn)，僅僅靠這些介紹是不能達(dá)到讓學(xué)生理解和掌握并會(huì)應(yīng)用的目的的，要在下節(jié)課做專門的針對(duì)性的練習(xí)，以解決學(xué)生在這里的難點(diǎn)。這里只是提出這個(gè)問(wèn)題，作為課下作業(yè)，讓學(xué)生課下研究討論。)練習(xí)五：知道萬(wàn)有引力常量G的數(shù)值，地球質(zhì)量就可求得。若已知G6.67×10-11N·m2/kg2 ,g=9.8m/s2 ,地球半徑R6.4×106m,求地球的質(zhì)量是多少？ 解:物體在地球表面受到的重力可以認(rèn)為和萬(wàn)有引力相等,則: 思考：設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放在地球的中心,地球質(zhì)量為M,半徑為R,則物體與地球間的萬(wàn)有引力是（ A ） A、 零 B、 無(wú)窮大 C、 D、無(wú)法確定 解析：地心周圍的物體對(duì)放到地心處的物體的萬(wàn)有引力的合力為零，所以選項(xiàng)A正確(本練習(xí)重在讓學(xué)生體會(huì)萬(wàn)有引力定律的使用條件是質(zhì)點(diǎn)，以及無(wú)限分割求各部分對(duì)m的作用力再求合力即微積分的思想。) 本節(jié)小結(jié)：1了解牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思考過(guò)程，體會(huì)研究物