63万有引力定律(教案).doc

南莫中学2012年高一物理导学案 万有引力与航天 策划：杨传龙 审核：徐平6.3万有引力定律【教学目标】1了解万有引力定律发现的思路和过程，知道地球上的重物下落与天体运动的统一性2指导万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力，知道万有引力定律的适用范围3会用万有引力定律解决简单的引力计算问题，知道万有引力定律公式中r的物理意义，了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意义4了解万有引力定律发现的意义，体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性【教学重、难点】1月-地检验 2理解万有引力定律【教学课时】1课时【教具准备】计算机、投影仪等多媒体教学设备【教学设计】课前预学一、预学能掌握的内容1对于万有引力定律的表达式，下列说法中正确的是 （ ）A公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的B当r趋近于0时，万有引力趋近于无穷大Cm1、m2受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力D公式中的F应理解为m1、m2所受引力之和2世界上第一个比较准确地测出引力常量的科学家是 ( )A伽利略 B托里拆利 C牛顿 D卡文迪许3陨石落向地球是因为 ( )A陨石对地球的引力远小于地球对陨石的引力B陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等，但陨石的质量小，加速度大，所以改变运动方向落向地球C太阳不再吸引陨石，所以陨石落向地球D陨石是在受到其它星球斥力作用后落向地球的4万有引力定律的内容： 5表达式： 6G= 二、预学中的疑难问题 课堂互动一、复习导入教师活动：通过上节的分析，我们已经知道太阳与行星间的引力规律，那么：1行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳？2行星与太阳间的引力与什么因素有关？3可以根据哪些已知规律推导出太阳与行星间的引力遵从的是什么样的规律？4公式中的G是比例系数，F是太阳和行星之间的引力，正是太阳和行星之间的引力使得行星不能飞离太阳那么大家想到过，又是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？为了研究这个问题，下面我们继续来体验一下：牛顿发现万有引力定律的思维过程学生活动：（引导学生回答，教师及时纠正补充）行星与太阳间的引力提供行星绕太阳做近似圆周运动的向心力，从而使得行星不能飞离太阳行星与太阳间的引力F与太阳和行星之间的距离r，行星质量m和太阳质量M有关根据开普勒第一、第二定律和牛顿第三定律推出太阳与行星间的引力遵从的规律：设计说明：通过上述回忆性问题，旨在让学生回忆上节课内容，回顾万有引力定律“发现之旅”前半程，从而为下半程“之旅”奠定基础，进而引出新课二、进行新课1展示八大行星围绕太阳运动、月球围绕地球运动、苹果落地，并思考：探究讨论：为什么行星不会飞离太阳? 太阳与行星间的引力满足什么关系？为什么月球也不会飞离地球呢？为什么苹果会落地？以上几个力有无相似之处？2“品味”牛顿的思考及牛顿的猜想思考：地球和月球之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力？思考：即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，重力都不会有明显的减弱那么地球表面的重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上？思考：拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律?核心解读：牛顿的猜想：这些力是同一种性质的力，并且都遵从与距离的平方成反比的规律2月地检验引导学生阅读教材“月地检验”的内容思考问题：月地检验的目的是什么？月地检验的验证原理是什么？已知地面附近的重力加速度g=9.8m/s2，月球绕地球运动的周期为27.3天，地球半径为R =6.4106m，r=60R，试利用提供信息通过计算，证明提出的猜想教师活动：设质量为m的物体在月球的轨道上运动的加速度（月球公转的向心加速度）为a，则，r=60R，得代入数据解得 典例导学：例1 地球表面重力加速度g0=9.8 m/s2，忽略地球自转的影响，在距离地面高度h=1.0103m的空中重力加速度g与g0的比值多大？取地球半径R=6.37106 m 分析：由于忽略自转的影响，物体所受的重力和地球对它的万有引力相等解析：教师点评：（1）利用物体重力和万有引力相等，（2）比值法的运用3万有引力定律探究活动：把太阳与行星之间、地球与月球之间、地球与地面物体之间的引力遵从的规律推广到宇宙万物之间，是否可行？请发表自己的见解万有引力定律的内容是什么？写出表达式并注明每个符号的单位和物理意义思考：两个中学生之间的引力有多大分析：设两个中学生的质量都为50 kg，相距 0.5 m解析：教师点评：体会引力的大小核心解读：引导学生认识对万有引力的进一步理解：万有引力的普遍性万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一般物体的质量与星球相比太小了，他们之间的万有引力也非常小，完全可以忽略不计万有引力的相互性两个物体间相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律万有引力的独立性两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他物体存在无关万有引力的宏观性微观粒子由于质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，可忽略不计，通常情况下物体间的引力非常小，一般可忽略不计，只有质量巨大的天体之间或天体与一般物体之间的万有引力才有宏观上的意义4引力常量探究活动：引导学生阅读教材，思考问题：、引力常量的单位是什么？、引力常量是由哪位物理学家测出的，它的数值是多大？教师活动：展示课件，引导学生了解卡文迪许的扭秤实验：、介绍实验的原理、引力常量的测定有何实际意义？典例导学：例2如图为卡文迪许测定引力常量的实验示意图，关于这个实验正确的说法有（ ）A此装置须放在密闭的室内进行BT型架由细绳悬挂着CT型架扭转角时，由平面镜M反射的光线也转动角D卡文迪许测量的G值等于6.6710-11Nm2/Kg2教师点评：（1）注意观察实验装置（2）分析实验条件（3）物理学史例3如图所示，一个质量为M的匀质实心球，半径为R，如果从球上挖上一个半径为r的球，放在相距d的地方求两球之间的引力为多大？分析：如果不挖去，两球体间的引力多大？注意运用合成和分解的思想解析：教师点评：考查数学上挖、补的思想拓展思考：挖去后形成的空心球体的重心位置有没有变化？如果没有变化，怎样计算空心球体和实心球体间的引力？随堂训练1地球对月球有相当大的万有引力，为什么它们不靠在一起，其原因是 ( )A不仅地球对月球有万有引力，而且月球对地球也有万有引力，这两个力大小相等，方向相反，互相平衡了B万有引力不断改变月球的运动方向，使得月球绕地球运行C不仅地球对月球有万有引力，而且太阳系里其他星球对月球也有万有引力，这些力的合力等于零D地球对月球的引力还不算大2火箭在高空某处所受的地球引力为它在地面处所受引力的一半，则火箭离地面的高度应是地球半径的几倍？ 三、课堂小结一、月地检验 1、猜想 2、 验证 3、 结论二、万有引力定律 1、内容 2、表达式 3、使用条件 三、引力常量的测量 1、原理介绍 2、实验测量 3、过程体验 四、板书设计6.3万有引力定律一、月-地检验1思考2例1二、万有引力定律1内容：2表达式：引力常量：3理解：普遍性相互性独立性宏观性4例2三、引力常量1实验装置、原理2G= 6.6710-11Nm2/Kg23引力常量的意义4例3课后提升1关于万有引力定律的正确说法是( )A天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比B任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离平方成反比C万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比D万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用2下列说法正确的是( )A万有引力定律是卡文迪许发现的B中的G是一个比例常数，是没有单位的C万有引力定律只是严格适用于两个质点之间D两物体引力的大小与质量成正比，与此两物间距离平方成反比3近地人造卫星1和2绕地球做匀速圆周运动的周期分别为和，设在卫星1、卫星2各自所在的高度上的重力加速度大小分别为、，则：（ ）A BC D4引力常量很小，说明了（ ）A万有引力很小 B万有引力很大C很难观察到日常接触的物体间有万有引力，是因为它们的质量很小D只有当物体的质量大到一定程度时，物体之间才有万有引力5要使两物体间的万有引力减小到原来的1/4，下列办法不可采用的是（ ）A使两物体的质量各减小一半，距离不变B使其中一个物体的质量减小到原来的1/4，距离不变C使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D使两物体间的距离和质量都减为原来的1/46如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）A行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力B行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力C行星受到太阳的万有引力与它运动的向心力不等D行星同时受到太阳的万有引力和向心力7地球的质量为5.891024kg，月球的质量是7.271022kg，月球表面到地球的距离是3.84108m，月球的半径为1.68106m，则月球表面上质量为60kg的人，受到地球的引力为 ，受到月球的引力为 8假设火星和地球都是球体火星的质量为,地球的质量为,两者质量之比为；火星的半径为,地球的半径为,两者半径之比为求它们表面处的重力加速度之比9如图所示，质量为M、半径为R、密度均匀的球体表面R远处有一质量为m的质点，此时M对m的万有引力为F1，当从M中挖去一个半径为rR的球体时，剩下部分对m的万有引力为F2则F1:F2?10假如地球自转速度达到赤道上的物体“飘”起（即完全失重），那么估算一下，地球上一天等于多少？（地球半径取，结果取两位有效数字）参考答案课前预学1A 2D 3B4自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比5 6G= 6.6710-11Nm2/Kg2 例1解析：mg=Gmg0