高中物理：开普勒行星运动定律万有引力定律万有引力理论成就江苏版必修

1、万有引力定律教学案教学目标： 一、知识与技能1了解万有引力定律得出的思路和过程，会推导万有引力定律 2知道任何物体间都存在着万有引力，且遵守相同的规律 3知道万有引力常量的大小和意义 二、过程与方法 1使学生能够应用万有引力定律解决实际问题，建立理想模型处理问题 2引导学生科学地、系统地思考万有引力的作用和决定引力大小的因素 三、情感态度与价值观 1由人类对天体运动的探索过程，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度 2通过牛顿在前人基础上发现万有引力定律的过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性，渗透科学发现的方法论教育 教学重点难点： 重点：万有引力定律的内容及数学表达式难点：万有引力定

2、律发现的思路教学过程： 新课教学 1请学生思考行星做圆周（椭圆）运动向心力的来源 2组织学生讨论交流（ 1 ）为 什么苹果从树上落向地面而不飞向天空？苹果做什么运动？ （ 2 ）为 什么月亮不会落到地球的表面，而是绕地球运动？ （ 3 ）在地面上很高的地方，重力并没有明显减弱，因此重力能延伸到离地球很远的空间，那么月球受到重力作用吗？ 苹果树上的苹果相对地球静止，因此会落到地面；若月球相对地球静止，月球也将像苹果一样落回地面，月球在地面上空相对地球运动具有速度，没有落回地面，同样在月球处的苹果若具有与月球一样的运动速度，也将像月球一样不会落回地面月球和苹果受到的是同一性质的力 3拓展（ 1 ）

3、 行星绕太阳做圆周运动的向心力是 什么呢？这个力与前面提到的苹果和月亮受的力是同一性质的力吗？ （ 2 ）设想一下，苹果也可以变成“月球”吗？ 4万有引力定律（1）行星绕太阳做圆周运动，向心力是太阳对行星的吸引力，这个力的大小跟什么因素有关？ 引导学生建立行星绕太阳做匀速圆周运动的模型，使学生运用所学知识独立完成推导工作 设太阳的质量为 M ，行星的质量为 m ，轨道半径为 r, 速率为 v, 周期为 T ，（2）推导过程：行星受到的向心力 根据速度与周期的关系 代入上式得 由开普勒第三定律 可得 由牛顿第三定律可知，力的作用是相互的，太阳对行星有力的作用，行星对太阳也有力的作用，可得 因此

4、（3）万有引力定律内容： （4）表达式： （5）G称为 ，由英国物理学家 测出。G= 单位： （6）万有引力定律的适用条件： 例题1.两质量相等的小球圆心间距为L，此时它们之间的引力为F，若将间距缩小为原来的一半(两球仍能看作质点)，则引力变为（ ）A. 2F B.F/4 C.4F D.F/2思考：若两球间距趋近于零，F是否趋于无穷大。r1r2r例题2.两球质量为m1和m2，半径分别为r1、r2，圆心距离为r，则两球引力为（）A BCD例题3、两物体质量都是1kg，两物体相距1m，则两物体间的万有引力是多少？（通过计算发现这个力太小，在许多问题的计算中可忽略）例题4.已知地球质量大约是 ，地球

5、半径为 km，地球表面的重力加速度 求（1）地球表面一质量为10kg物体受到的万有引力？（2）地球表面一质量为10kg物体受到的重力？（3）比较万有引力和重力课堂练习1对于万有引力定律的数学表达式：F=，下列说法正确的是（ ）A公式中G为引力常数，是人为规定的Br趋近于零时，万有引力趋近于无穷大Cm1、m2受到的万有引力总是大小相等的，与m1、m2是否相等无关Dm1、m2受到的万有引力总是大小相等方向相反，是一对平衡力2.已知太阳质量约为2.01030kg，地球质量约为6.01024kg太阳和地球间的平均距离约为1.51011m，万有引力恒量G6.6710-11Nm2/kg2，那么太阳和地球间

6、的万有引力为_N。已知拉断横截面积为1 cm2的钢棒需力6.68104N，那么地球和太阳间的万有引力可以拉断横截面积是_ _m2的钢棒。3一个半径比地球大2倍，质量是地球的36倍的行星，它的表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的 （ ）A3倍 B4倍 C6倍 D18倍课后作业1.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1/42. 设地球表面重力加速度为g0，物体在距离地心 4R(R 是地球的半径）处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则为（） A. 1 B 1/9 C. 1/4 D. 1/16 3月球表面的重力加速度为地球表面的1/6，一人在地球表面可举起100 kg的杠铃，他在月球表面则可举起多少kg的杠铃？4. 设物体在距地心为r处的重力加速度为gr，试根据万有引力定律和牛顿第二定律证明：grR2g/r2(式中R为地球的平均半径，rR，g为地球表面处的重力加速度)。5. 宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时的初速度增大为原来的2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L。已知两落地点在同一水平面