萬(wàn)有引力定律教案2篇

【教材分析】

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)造性而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，是發(fā)展學(xué)生思維能力難得的好材料，本節(jié)課內(nèi)容充分利用這些材料發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力。教科書(shū)在尊重歷史事實(shí)的前提下，通過(guò)一些邏輯思維的鋪墊，讓學(xué)生以自己現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)身于歷史的背景下，經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬(wàn)有引力的過(guò)程：

課件教案

從上述物理學(xué)史進(jìn)程中，可以看出《萬(wàn)有引力定律》這節(jié)內(nèi)容是對(duì)上兩節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步推演，并與之構(gòu)成本章的第一單元內(nèi)容。同時(shí)，本節(jié)內(nèi)容也是下節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)，是本章的教學(xué)重點(diǎn)，在高中物理中占有重要地位。

【學(xué)生分析】

從知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，在學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律前，學(xué)生已經(jīng)對(duì)力、重力、向心力、太陽(yáng)對(duì)行星的引力、加速度、重力加速度（即自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度）、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握自由落體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能熟練運(yùn)動(dòng)牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律的起點(diǎn)能力。

從知識(shí)建構(gòu)的歷史進(jìn)程來(lái)看，在上一節(jié)中學(xué)生經(jīng)歷了太陽(yáng)與行星間引力的探究過(guò)程，從中向?qū)W生滲透了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、推理論證等方法思想，依照學(xué)生的認(rèn)知心理特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)上節(jié)課“說(shuō)一說(shuō)”中的問(wèn)題，很容易在他們腦中形成這樣一個(gè)問(wèn)題：太陽(yáng)與行星間引力規(guī)律是否適用于我們與地球間的相互作用？從而為我們進(jìn)一步演繹萬(wàn)有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，確定了轉(zhuǎn)接點(diǎn)，也引入本節(jié)新課內(nèi)容。

然高一學(xué)生其思維方式容易停滯在知識(shí)接受層面，而忽視概念間、規(guī)律間的相互聯(lián)系，且很多學(xué)生不能建立明確的動(dòng)態(tài)的物理圖像或物理情景，進(jìn)而無(wú)法通過(guò)同化和順應(yīng)，完成知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程。因此，在教學(xué)過(guò)程中要注重從學(xué)生實(shí)際入手，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，注重創(chuàng)設(shè)物理情景，創(chuàng)造和諧、民主、自由課堂氣氛，進(jìn)行探究教學(xué)。

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識(shí)與技能

1、了解萬(wàn)有引力定律得出的思路和過(guò)程，知道重物下落和天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。

2、理解萬(wàn)有引力定律的含義并會(huì)用萬(wàn)有引力定律公式解決簡(jiǎn)單的引力計(jì)算問(wèn)題。

3、知道萬(wàn)有引力定律公式的適用范圍。

4、理解萬(wàn)有引力常量的意義及測(cè)定方法，了解卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。

二、過(guò)程與方法

1、在萬(wàn)有引力定律建立過(guò)程的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)與推理論證等方法。

2、培養(yǎng)學(xué)生研究問(wèn)題時(shí)，抓住主要矛盾，簡(jiǎn)化問(wèn)題，建立理想模型的處理問(wèn)題的能力。

三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

1、通過(guò)牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思考過(guò)程，說(shuō)明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀。

2、經(jīng)過(guò)萬(wàn)有引力常量測(cè)定的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的方法論和物理常量數(shù)量級(jí)的重要性

【教學(xué)重點(diǎn)】

1、月-地檢驗(yàn)的推到過(guò)程。

2、萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式。

【教學(xué)難點(diǎn)】

1、對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解。

2、使學(xué)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(zhì)的力聯(lián)系起來(lái)。

【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】

在本節(jié)課教學(xué)，將讓學(xué)生繼續(xù)經(jīng)歷上節(jié)課的萬(wàn)有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，為此使整個(gè)教學(xué)流程力圖體現(xiàn)如下規(guī)律發(fā)現(xiàn)過(guò)程:

通過(guò)這個(gè)假想──理論推導(dǎo)──實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生在物理情景中主動(dòng)的參與知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程，體會(huì)這種充滿著大膽的設(shè)想、巧妙的驗(yàn)證和從中體現(xiàn)著的科學(xué)探索的精神與方法。

【教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程】

一、新課引入

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

通過(guò)上節(jié)的分析，我們已經(jīng)知道了我們太陽(yáng)與行星間的引力規(guī)律，那么：

行星為什么能夠繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)而不會(huì)飛離太陽(yáng)？

行星與太陽(yáng)間的引力與什么因素有關(guān)？

可以根據(jù)哪些已知規(guī)律推導(dǎo)出推出太陽(yáng)與行星間的引力遵從的是什么樣的規(guī)律？

公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽(yáng)和行星之間的引力，正是太陽(yáng)和行星之間的引力使得行星不能飛離太陽(yáng)。那么大家想到過(guò)，又是什么力使得地面的物體不能離開(kāi)地球，總要落回地面呢？

為了研究這個(gè)問(wèn)題，下面我們繼續(xù)來(lái)體驗(yàn)一下：牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思維過(guò)程。

（引導(dǎo)學(xué)生回答，教師及時(shí)糾正補(bǔ)充）

行星與太陽(yáng)間的引力提供作為行星繞太陽(yáng)近似圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，從而使得行星不能飛離太陽(yáng)。

行星與太陽(yáng)間的引力F與太陽(yáng)和行星之間的距離r，行星質(zhì)量m和太陽(yáng)質(zhì)量M有關(guān)。

根據(jù)開(kāi)普勒第一、第二定律和牛頓第三定律推出太陽(yáng)與行星間的引力遵從的規(guī)律：。

『設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)上述回憶性問(wèn)題，旨在讓學(xué)生回憶上節(jié)課內(nèi)容，回顧萬(wàn)有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”前半程，從而為下半程“之旅”奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而引出新課?！?/p>

二、教授新課

（一）進(jìn)一步猜想

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

演示：將塑料制成且內(nèi)部空心的蘋果置于某位學(xué)生頭頂不遠(yuǎn)處，靜止釋放。

誘思：

1．蘋果為什么只砸向這位同學(xué)，而不是砸向其他同學(xué)呢？

2．那么受到重力又是怎么產(chǎn)生的呢？

3．地球?qū)μO果的引力和太陽(yáng)對(duì)行星的引力是否根本就是同一種力？若是這樣，物體離地面越遠(yuǎn)，其受到地球的引力就應(yīng)該越小，比如我們爬到高山上時(shí)，察覺(jué)到我們受到重力減小了？為什么？

4．這樣的高度比起天體之間的距離來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直太小了。如果我們?cè)偻h(yuǎn)處設(shè)想，物體延伸到月球那么遠(yuǎn)，物體將會(huì)怎么樣運(yùn)動(dòng)？

于是我們可以提出這樣的猜想：太陽(yáng)對(duì)行星的引力，地球?qū)υ虑虻牧?，地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的力，也許真是同一種力，遵循相同的規(guī)律？

（觀察蘋果的運(yùn)動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題，并進(jìn)行思考討論）

1．由于重力方向豎直向下，蘋果在其重力作用下，在這位同學(xué)頭頂正上方可認(rèn)為做豎直向下的自由落體運(yùn)動(dòng)。

2．由于地球?qū)μO果的吸引力而產(chǎn)生的。

3．可能是同一種力。

沒(méi)有明顯減弱，可能因?yàn)檫€不夠遠(yuǎn)。

4．可能這個(gè)物體會(huì)象月球那樣繞著地球運(yùn)動(dòng)。

『設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)蘋果自由下落的物理情景，喚醒學(xué)生腦中當(dāng)年由蘋果落地而引起遐想進(jìn)而發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的故事情景，從而啟發(fā)學(xué)生設(shè)問(wèn)，使牛頓的想法能夠激發(fā)學(xué)生的興趣與想像力?！?/p>

（二）月-地檢驗(yàn)

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

假定上述猜想成立，月球和蘋果的地位相當(dāng)，則地球?qū)υ虑虻牧εc地球?qū)μO果的力應(yīng)該同樣遵從“平方反比”律，即，那么月球軌道上的物體受到的引力比他在地面附近受到的引力要小。

創(chuàng)設(shè)情景：

在牛頓時(shí)代，重力加速度g、月-地的距離r、月球的公轉(zhuǎn)周期T都能精確的測(cè)定，已知r=3．8108m，T=27．3天，g=9．8m/s2，月球軌道半徑即月-地的距離r為地球半徑R的60倍，那么：

①在月球軌道上的物體受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2的幾分之一？

②物體在月球軌道上的加速度a（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（重力加速度）的幾分之一？

可見(jiàn)：用數(shù)據(jù)說(shuō)明上述設(shè)想的正確性，牛頓的設(shè)想經(jīng)受了事實(shí)的檢驗(yàn)，地球?qū)υ虑虻牧Γ厍驅(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(kuò)展到太陽(yáng)與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間。

（通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景中數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算）

①設(shè)物體的質(zhì)量為m在月球軌道上的物體受到的引力，物體在地面附近受到的，則有

②設(shè)質(zhì)量為m的物體在月球的軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）為a，則，，r=60R，得，代入數(shù)據(jù)解得

設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)學(xué)生定量計(jì)算，用無(wú)可辯駁的事實(shí)證明猜想的正確性，增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)?！?/p>

（三）萬(wàn)有引力定律

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

既然太陽(yáng)與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間具有與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。那么我們可以更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？很可能有，只是因?yàn)槲覀兩磉叺奈矬w質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺(jué)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(gè)物體間，即具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力定律．

提出問(wèn)題，閱讀教材：

1．什么是萬(wàn)有引力？并舉出實(shí)例。

2．萬(wàn)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(xué)表達(dá)式如何？并注明每個(gè)符號(hào)的單位和物理意義。

3．萬(wàn)有引力定律的適用條件是什么？

4．你認(rèn)為萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？

對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解：

A、普遍性：萬(wàn)有引力存在于任何兩個(gè)物體之間，只不過(guò)一般物體的質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬(wàn)有引力也非常小，完全可以忽略不計(jì)。

B、相互性：兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力與反作用力。

C、特殊性：兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力和物體所在的空間及其他物體存在無(wú)關(guān)。

D、適用性：只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間的距離。

（提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題閱讀教材P70-71，教師引導(dǎo)總結(jié)）

1．萬(wàn)有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對(duì)地、地對(duì)月、地對(duì)地面上物體的引力都是其實(shí)例。

2．萬(wàn)有引力定律的內(nèi)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，跟它們的質(zhì)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(gè)物體間的引力，單位：N．

m1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，單位：kg

r為兩個(gè)物體間的距離，單位：m

G為萬(wàn)有引力常量：G=6．6710-11Nm2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距米時(shí)的相互作用力，

單位：Nm2/kg2．

3．只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間的距離。

4．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一起來(lái)；對(duì)科學(xué)文化發(fā)展起到了積極的推動(dòng)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。

『設(shè)計(jì)說(shuō)明：?jiǎn)l(fā)學(xué)生更大膽的猜想，并在教師設(shè)問(wèn)中，自主閱讀教材，做到有的放矢，最后引導(dǎo)學(xué)生討論總結(jié)回答問(wèn)題，在增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)表達(dá)能力的同時(shí)，讓學(xué)生體會(huì)：物理學(xué)許多重大理論的發(fā)現(xiàn)，不是簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)總結(jié)，它需要直覺(jué)和想像力、大膽的猜想和假設(shè)，再引入合理的模型，深刻的洞察力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)處理和邏輯思想，常常是一個(gè)充滿曲折和艱辛的過(guò)程?！?/p>

（四）萬(wàn)有引力常量

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，卻沒(méi)有給出引力恒量的數(shù)值。由于一般物體間的引力非常小，用實(shí)驗(yàn)測(cè)定極其困難。直到一百多年之后，才由英國(guó)的卡文迪許用精巧的扭秤測(cè)出。

動(dòng)畫(huà)展示：（教材中沒(méi)有，補(bǔ)充給學(xué)生，如右圖）并介紹構(gòu)造、演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生一起分析原理。

測(cè)引力（極?。┺D(zhuǎn)化為測(cè)引力矩，再轉(zhuǎn)化為測(cè)石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點(diǎn)在刻度尺上移動(dòng)的距離（較大）。根據(jù)預(yù)先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而求得引力，確定引力恒量的值G=6．75410-11Nm2/kg2。

根據(jù)上述資料結(jié)合教材，思考問(wèn)題：

1．試比較卡文迪許測(cè)定引力常量的值G和現(xiàn)代引力常量G。并嘗試說(shuō)明卡文迪許在測(cè)G值時(shí)巧妙在哪里？

2．引力常量的測(cè)定有何實(shí)際意義？

（觀察動(dòng)畫(huà)，閱讀課本，思考問(wèn)題，學(xué)生代表發(fā)表見(jiàn)解）

1．用扭秤的方法卡文迪許測(cè)定引力恒量比較精確。該實(shí)驗(yàn)精巧之處：將不易觀察的微小變化量，轉(zhuǎn)化為容易觀察的顯著變化量，再根據(jù)顯著變化量與微小量的關(guān)系，算出微小變化量。

2．卡文迪許在測(cè)定引力恒量G，表明萬(wàn)有引力定律適用于地面的任何兩個(gè)物體，用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步證明了萬(wàn)有引力定律的普適性；同時(shí)使得包括計(jì)算星體質(zhì)量在內(nèi)的關(guān)于萬(wàn)有引力定律的定量計(jì)算成為可能。

『設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)動(dòng)畫(huà)展示和教師講解，在教師設(shè)問(wèn)下，組織學(xué)生進(jìn)行討論和分析，使學(xué)生體會(huì)到卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)精巧的方法，同時(shí)鍛煉學(xué)生的信息處理能力。』

（五）實(shí)踐探究

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

活動(dòng)：

叫兩名學(xué)生上講臺(tái)做個(gè)游戲：兩人靠攏后離開(kāi)三次以上。

設(shè)問(wèn)：既然自然界中任何兩個(gè)物體間都有萬(wàn)有引力，那么在日常生活中，我們各自之間或人與物體之間，為什么都對(duì)這種作用沒(méi)有任何感覺(jué)呢？

創(chuàng)設(shè)情景：

1．請(qǐng)估算這兩位同學(xué)，相距1m遠(yuǎn)時(shí)它們間的萬(wàn)有引力多大？（可設(shè)他們的質(zhì)量為50kg）

2．已知地球的質(zhì)量約為6．01024kg，地球半徑為6．4106m，請(qǐng)估算其中一位同學(xué)和地球之間的萬(wàn)有引力又是多大？

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

本題小結(jié)：由此可見(jiàn)通常物體間的萬(wàn)有引力極小，一般不易感覺(jué)到。而物體與天體間的萬(wàn)有引力（如人與地球）就不能忽略了。

活動(dòng)：兩位同學(xué)靠攏后離開(kāi)三次以上．

學(xué)生思考回答：萬(wàn)有引力太小。

根據(jù)情景中數(shù)據(jù)，學(xué)生進(jìn)行估算：

1．由萬(wàn)有引力定律得：

代入數(shù)據(jù)得：F1=1．710-7N

2．由萬(wàn)有引力定律得：

代入數(shù)據(jù)得：F2=493N

3．，比較結(jié)果萬(wàn)有引力比重力大。原因是在地球表面上的物體所受萬(wàn)有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力。

『設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)學(xué)生活動(dòng)，使增加課堂的趣味性，調(diào)節(jié)氣氛，進(jìn)而順利創(chuàng)設(shè)出一個(gè)物理情景，學(xué)生根據(jù)這個(gè)情景中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行估算和比較，從中鍛煉學(xué)生的估算能力，體會(huì)萬(wàn)有引力常量數(shù)量級(jí)的重要性以及引力和重力差別?！?/p>

【課堂小結(jié)】

教師活動(dòng)：

讓學(xué)生概括根據(jù)教師在黑板上預(yù)設(shè)各知識(shí)點(diǎn)框架（如下圖），用箭頭連接成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)框架圖，從而總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學(xué)生活動(dòng)：

認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，完成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)框架圖（如下圖），并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，進(jìn)而進(jìn)行生生互評(píng)。

學(xué)生體會(huì)：

發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思維過(guò)程：假想──理論推導(dǎo)──實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)

『設(shè)計(jì)說(shuō)明：通過(guò)黑板或多媒體展示本節(jié)課知識(shí)，在教師引導(dǎo)下，在學(xué)生討論與互評(píng)中總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，從而幫助他們構(gòu)建自己的知識(shí)框架，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力，以及交流、評(píng)估、協(xié)助的能力?！?/p>

本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖：

【布置作業(yè)】

課后完成P71“問(wèn)題與練習(xí)”中的問(wèn)題。

查找閱讀牛頓生平相關(guān)資料。

【教學(xué)設(shè)計(jì)后記】

本節(jié)課由于內(nèi)容限制，對(duì)牛頓發(fā)現(xiàn)過(guò)程通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景、啟發(fā)學(xué)生思考，從而體會(huì)牛頓的偉大以及了解科學(xué)家分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的方法和技巧。

為能夠吸引學(xué)生，引課時(shí)設(shè)計(jì)了一些學(xué)生習(xí)以為常的但又沒(méi)有細(xì)致思考過(guò)的問(wèn)題。教學(xué)過(guò)程中以物理學(xué)史為主線，讓學(xué)生以科學(xué)家的角度分析、思考問(wèn)題。力爭(zhēng)抓住這節(jié)課的有利時(shí)機(jī)，滲透“沒(méi)有絕對(duì)特殊的物體”這一引起物理學(xué)幾次革命性突破的辯證唯物主義觀點(diǎn)。培養(yǎng)學(xué)生的猜想、歸納、聯(lián)想、直覺(jué)思維能力

在本節(jié)課的教學(xué)中，應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生在太陽(yáng)、行星之間作用力的基礎(chǔ)之上，由猜想、經(jīng)月－地檢測(cè)、再次猜想，由直覺(jué)得出萬(wàn)有引力定律的過(guò)程，從而加深學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解。

同時(shí)要注意：

①應(yīng)該向?qū)W生明確指出，萬(wàn)有引力定律的適用條件是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用。但是我們還要指出兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體間的萬(wàn)有引力，也可用公式計(jì)算，如計(jì)算地球表面上的物體所受重力就屬于這類問(wèn)題。

②教材考慮到引力常量在物理學(xué)上的重要意義，應(yīng)該讓學(xué)生有所了解，特別是卡文迪許實(shí)驗(yàn)，不只測(cè)量出了引力常量的數(shù)值，同時(shí)也是萬(wàn)有引力定律的直接驗(yàn)證，而且卡文迪許扭秤對(duì)理解以后有關(guān)的內(nèi)容也有幫助，教學(xué)中要讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理，體會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處。

附：課堂練習(xí)

1、關(guān)于半塊磚與整塊磚的重力加速度的關(guān)系，正確的說(shuō)法是（）

A．由于半塊磚的質(zhì)量是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的2倍

B．由于半塊磚的重力是整塊磚的一半，故半塊磚的重力加速度是整塊磚的一半

C．同一地點(diǎn)的半塊磚與整塊磚的重力加速度相同，與其質(zhì)量、重力無(wú)關(guān)

D．無(wú)法確定二者間的關(guān)系

2、關(guān)于萬(wàn)有引力常量G，以下說(shuō)法正確的是（）

A．在國(guó)際單位制中，G的單位是N?m2/kg

B．在國(guó)際單位制中，G的數(shù)值等于兩個(gè)質(zhì)量各1kg的物體，相距1時(shí)的相互吸引力

C．在不同星球上，G的數(shù)值不一樣

D．在不同的單位制中，G的數(shù)值不一樣

答案：BD

3、要使兩物體間萬(wàn)有引力減小到原來(lái)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(lái)的2倍，質(zhì)量不變

C．使其中一個(gè)物體質(zhì)量減為原來(lái)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(lái)的1/4

答案：ABC

萬(wàn)有引力定律教案二

【教材分析】

物理學(xué)的發(fā)端始于人類對(duì)理解星體運(yùn)行的追求。三百多年前，萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)堪稱人類文明與理性探索進(jìn)程中最壯麗的詩(shī)篇，其所體現(xiàn)出的科學(xué)智慧的震撼力，至今仍為世人所嘆服，它第一次把看似毫不相關(guān)的地上與天上運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，第一次揭示大自然的對(duì)稱和諧與物理規(guī)律表達(dá)簡(jiǎn)潔而含蓄的內(nèi)在美，并作為牛頓的“從運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象研究自然力”的又一個(gè)科學(xué)思辨范例，而不斷為歷代科學(xué)家所效仿。從物理學(xué)史進(jìn)程中，可以看出《萬(wàn)有引力定律》這節(jié)內(nèi)容是對(duì)上兩節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步推演，并與之構(gòu)成本章的第一單元內(nèi)容。同時(shí)，本節(jié)內(nèi)容也是下節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)，是本章的教學(xué)重點(diǎn)，在高中物理中占有重要地位。因此萬(wàn)有引力定律的教學(xué)絕不能僅限于具體知識(shí)的講解、記憶與實(shí)際的應(yīng)用，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)以及建立萬(wàn)有引力定律的探究過(guò)程，把教學(xué)重點(diǎn)放在“引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的思路和方法”上。然而，除了教材與教參已有的介紹外，我們對(duì)物理學(xué)史上這段輝煌史實(shí)真正了解多少？我們能否把握整個(gè)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的探索脈絡(luò)，并將從中領(lǐng)悟到的思想精髓介紹給學(xué)生？由此看來(lái)，要教好新教材中的萬(wàn)有引力定律一章，適當(dāng)擴(kuò)展相應(yīng)的知識(shí)背景，了解有關(guān)牛頓引力理論的現(xiàn)代評(píng)述，就顯得十分必要了。

【學(xué)生分析】

從知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)看，在學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律前，學(xué)生已經(jīng)對(duì)力、重力、向心力、太陽(yáng)對(duì)行星的引力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較好的理解，并且掌握自由落體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能熟練運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律的起點(diǎn)能力。

從知識(shí)建構(gòu)的進(jìn)程來(lái)看，在上一節(jié)中學(xué)生經(jīng)歷了太陽(yáng)與行星間引力的探究過(guò)程，從中向?qū)W生滲透了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、推理論證等方法思想，依照學(xué)生的認(rèn)知心理特點(diǎn)，播放兩個(gè)視頻片段月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)和蘋果落地，很容易在他們腦中形成這樣一個(gè)問(wèn)題：地球?qū)υ虑虻囊偷厍驅(qū)μO果的引力會(huì)不會(huì)就是同一種力呢？從而為進(jìn)一步探究萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，確定了切入點(diǎn)。

然而高一學(xué)生其思維方式容易停滯在知識(shí)接受層面，而忽視概念間、規(guī)律間的相互聯(lián)系，且很多學(xué)生不能建立明確的動(dòng)態(tài)的物理圖像或物理情景，進(jìn)而無(wú)法通過(guò)同化和順應(yīng)，完成知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程。因此，在教學(xué)過(guò)程中要注重從學(xué)生實(shí)際入手，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，注重創(chuàng)設(shè)物理情景，創(chuàng)造和諧的課堂氛圍，進(jìn)行互動(dòng)討論探究式教學(xué)。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識(shí)和技能目標(biāo)

（1）掌握月—地檢驗(yàn)。

（2）知道萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容、表達(dá)式和適用條件，會(huì)解決簡(jiǎn)單的引力計(jì)算問(wèn)題。

2.過(guò)程和方法目標(biāo)

學(xué)習(xí)物理規(guī)律提出猜想—理論推導(dǎo)—實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的科學(xué)研究方法。

3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)

（1）經(jīng)歷萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣。

（2）通過(guò)引力常量的測(cè)量簡(jiǎn)介，說(shuō)明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性，提高學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀。

【教學(xué)重點(diǎn)】

萬(wàn)有引力定律及適用條件。

【教學(xué)難點(diǎn)】

月地檢驗(yàn)的思路。

【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】

通過(guò)提出猜想—理論推導(dǎo)—實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生在物理情景中主動(dòng)的參與知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程，體會(huì)這種大膽的猜想、已有理論的應(yīng)用、巧妙的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)和從中體現(xiàn)著的科學(xué)探索的精神與方法。

【教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程】

一、新課引入

通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了太陽(yáng)與行星間的引力遵從平方反比律：。

公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽(yáng)和行星之間的引力，提供行星繞太陽(yáng)近似圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，正是這個(gè)引力使得行星不能飛離太陽(yáng)。

『設(shè)計(jì)說(shuō)明』：通過(guò)上述介紹，旨在讓學(xué)生回憶上節(jié)課內(nèi)容，回顧萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)過(guò)程的前一半，從而為接下來(lái)的研究奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而引出新課。

二、教授新課

（一）提出猜想

觀察視頻，提出問(wèn)題。（引導(dǎo)學(xué)生回答，教師及時(shí)糾正補(bǔ)充）

月球?yàn)槭裁蠢@地球做圓周運(yùn)動(dòng)？

由于月球受到地球?qū)λ奈Α?/p>

蘋果為什么向下運(yùn)動(dòng)而不向上運(yùn)動(dòng)？

蘋果在其重力作用下落向地面。

那么受到的重力又是怎么產(chǎn)生的呢？

由于地球?qū)μO果的吸引力而產(chǎn)生的。

我們很自然的想到，地球?qū)υ虑虻囊偷厍驅(qū)μO果的引力會(huì)不會(huì)就是同一種力呢？

按照我們物理學(xué)的研究規(guī)律，為了解釋某種現(xiàn)象，提出猜想，這是理論，然后再去檢驗(yàn)是否正確。物理學(xué)就是在不斷的檢驗(yàn)完善中前進(jìn)的。同樣我們的猜想是否正確也需要事實(shí)的檢驗(yàn)。那么請(qǐng)同學(xué)們思考下面幾個(gè)問(wèn)題。

『設(shè)計(jì)說(shuō)明』：通過(guò)月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)和蘋果自由下落的物理情景，喚醒學(xué)生腦中當(dāng)年由蘋果落地而引起遐想進(jìn)而發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的故事情景，激發(fā)學(xué)生的興趣與想像力。

（二）月地檢驗(yàn)

創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，學(xué)生討論，教師引導(dǎo)，互動(dòng)探究。

檢驗(yàn)天上和地上的力是否是同一種力，需要選誰(shuí)為研究對(duì)象？

假定設(shè)想成立，天上和地上是同一種力，遵循相同的規(guī)律—平方反比律，那么蘋果和月球受到的力該如何表示呢？

（這是理論猜想）

實(shí)際上月球受到的力可以如何求解呢？

（提示：通過(guò)天文觀測(cè)，我們已經(jīng)知道了月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，能不能利用圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)來(lái)求解呢？）

而蘋果受到的力我們已經(jīng)知道為。

	猜測(cè)	實(shí)際
月球
蘋果

接下來(lái)，請(qǐng)同學(xué)們思考，要驗(yàn)證我們的猜想，我們需要測(cè)量什么物理量？驗(yàn)證什么表達(dá)式呢？

（學(xué)生回答，教師引導(dǎo)總結(jié)。）

我們猜想天上地上是同一種力，天上的力是猜想，是理論，地上的力是實(shí)際，是檢驗(yàn)，我們就是要驗(yàn)證猜想和實(shí)際是否相等。只選擇一個(gè)研究對(duì)象月球或蘋果，因比例系數(shù)G未知，所以無(wú)法檢驗(yàn)。我們可以選取兩個(gè)研究對(duì)象，研究它們的比值關(guān)系，實(shí)際就是月球和蘋果的加速度關(guān)系，來(lái)完成實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，這就是著名的月地檢驗(yàn)。我們一起來(lái)看一下檢驗(yàn)的思路。

檢驗(yàn)思路

①通過(guò)猜想利用引力的平方反比律和牛頓第二定律計(jì)算地球表面蘋果的加速度和月球的向心加速度。

②通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，利用已有規(guī)律，得到月球的向心加速度和地球表面蘋果的加速度。

③綜合以上結(jié)果，看加速度比值關(guān)系，比較猜想與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

好，請(qǐng)同學(xué)們開(kāi)始驗(yàn)證。展示學(xué)生的推導(dǎo)過(guò)程。

結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)得到的結(jié)果是相等的。

『設(shè)計(jì)說(shuō)明』：通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生討論探究檢驗(yàn)思路，進(jìn)行定量計(jì)算，掌握月地檢驗(yàn)，用無(wú)可辯駁的事實(shí)證明猜想的正確性，增強(qiáng)學(xué)生的理性認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)物理規(guī)律提出猜想—理論推導(dǎo)—實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的科學(xué)研究方法，同時(shí)經(jīng)歷萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的興趣。

（三）萬(wàn)有引力定律

猜想：宇宙中一切物體之間會(huì)不會(huì)都存在這樣的力呢？

現(xiàn)在我們提到萬(wàn)有引力似乎是老生常談，但是，牛頓當(dāng)時(shí)的魄力、膽識(shí)和驚人的想象力實(shí)在讓我們佩服。這最后一步假設(shè)，雖然無(wú)法得到直接驗(yàn)證，但是我們也沒(méi)有反駁它的理由，而且，以后的無(wú)數(shù)事實(shí)都支持了這一點(diǎn)—萬(wàn)有引力定律。請(qǐng)同學(xué)們看課本了解定律的內(nèi)容。

1.內(nèi)容

自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的二次方成反比。即

――《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》1687年牛頓著

式中各物理量的含義及單位：F為兩個(gè)物體間的引力，單位：N；m1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，單位：kg；r為兩個(gè)物體間的距離，單位：m；G為萬(wàn)有引力常量。

2.引力常量

牛頓得出了萬(wàn)有引力與物體質(zhì)量及它們距離的關(guān)系，但卻無(wú)法算出兩個(gè)天體之間萬(wàn)有引力的大小，因?yàn)樗恢酪ΤＡ縂的值。這個(gè)問(wèn)題在一百多年以后，才被英國(guó)的物理學(xué)家卡文迪許（1731年－1810年）在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)扭秤對(duì)幾個(gè)鉛球之間的萬(wàn)有引力測(cè)量而解決，測(cè)出了引力常量G。（展示課件圖片，簡(jiǎn)單講解實(shí)驗(yàn)的原理與思想：鉛球之間的引力使T形架轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)金屬絲扭轉(zhuǎn)，我們可以利用力矩平衡的知識(shí)來(lái)計(jì)算鉛球之間的萬(wàn)有引力的大小。因金屬絲的扭轉(zhuǎn)程度很小，不易觀察測(cè)量，所以在T形架上安裝了一個(gè)小鏡，讓激光器照出的激光經(jīng)小鏡反射后落在標(biāo)尺上，小鏡轉(zhuǎn)動(dòng)后，測(cè)量光點(diǎn)在標(biāo)尺上移動(dòng)的距離，利用光放大的原理確定金屬絲的扭轉(zhuǎn)程度，進(jìn)而測(cè)出引力，確定引力常量。）

目前推薦的標(biāo)準(zhǔn)值為G＝6.6725910－11Nm2/Kg2，通常取G＝6.6710－11Nm2/Kg2，（板書(shū)：引力常量G＝6.6710－11Nm2/Kg2）它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距1米時(shí)的相互作用力，單位：Nm2/kg2。（強(qiáng)調(diào)掌握物理常量數(shù)量級(jí)的重要性）和以后我們將學(xué)習(xí)的靜電力常量一樣，引力常量是自然界中少數(shù)幾個(gè)最重要的物理常量之一。完成扭秤試驗(yàn)后，卡文迪許又測(cè)量了多種物體間的引力，所得結(jié)果與利用引力常量G按萬(wàn)有引力定律計(jì)算所得結(jié)果相同。所以，引力常量的普適性成為萬(wàn)有引力定律正確性的見(jiàn)證，它為萬(wàn)有引力定律的普遍意義奠定了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在導(dǎo)學(xué)案上，給大家準(zhǔn)備了引力常量測(cè)定的資料介紹，希望同學(xué)們課下自己閱讀，了解其實(shí)驗(yàn)的原理與思想。

萬(wàn)有引力定律我們已經(jīng)得到。

問(wèn)題：如何使用萬(wàn)有引力定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算呢？學(xué)生討論回答。

好，請(qǐng)看問(wèn)題！兩個(gè)質(zhì)量均為50Kg的人互相接觸時(shí)的萬(wàn)有引力如果用定律計(jì)算，結(jié)果好像是無(wú)窮大，那么這兩個(gè)人永遠(yuǎn)不會(huì)分開(kāi)了。是我們好不容易得到的定律錯(cuò)了？還是我們?cè)谑褂枚蓵r(shí)忽視了什么呢？這就是我們要繼續(xù)學(xué)習(xí)的萬(wàn)有引力定律的適用條件。

3.適用條件

（1）萬(wàn)有引力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算。當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每個(gè)物體的尺寸時(shí)，物體可以看成質(zhì)點(diǎn)，直接使用萬(wàn)有引力定律計(jì)算。（模型）

研究相互接觸的兩個(gè)人之間的萬(wàn)有引力時(shí)，不能把他們看作質(zhì)點(diǎn)。

（2）當(dāng)兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間距離。