万有引力定律的应用教案

1、万有力定律应用教案【教目】 知与技能（1 会计算天体的质量.（2 会计算人造卫星的环绕速（3 知道第二宇宙速度和第三宇宙速度 过与方法（1 通过自主思考和讨论与交流，认识计算天体质量的思路和方法（2 预测未知天体是万有引力定律最辉煌的成就之.引导学生让学生经历科学探究的 过程，体会科学探究需要极大的毅力和勇（3 通过对海王星发现过程的了解，体会科学理论对未知世界探索的指导作.（4 由牛顿曾设想的人造卫星原理图，结合万有引力定律和匀速圆周运动的知识推出 第一宇宙速.（5 从卫星要摆脱地球或太阳的引力而需要更大的发射速度出发，引出第二宇宙速度 和第三宇宙速度. 情、态度与价观（1 体会和认识发现万

2、有引力定律的重要意（2 体会科学定律对人类探索未知世界的作【教分】这节课通过对一些天体运动的实例分析学生了解通常物体之间的万有引力很小， 常常觉察不出来，但在天体运动中于天体的质量很大，万有引力将起决定性作用天体质量的计算天文学的发展起了方大的推动作用中个重要的应用就是计算天体的 质量.在讲课时，应用万有引力定律有三条思路要交待清楚。1从天体质量的计算，是发现海王星的成功事例，注意对学生研究问题的方法教育， 即提出问题，然后猜想与假设着定计划，应按计划计算出结果后计算结果同实 际结合对照.直到使问题得到.2把天体（或卫星）的运动看是匀速圆周运动，即 F =F ，用于计算天体（中心 体）的质量，

3、讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题。3在地面附近把万有引力看成物体的重力，即 的问题。【教重】1 人卫星、月球绕地球的运动；行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的2 会已知条件求中心天体的质量【教难】根据已有条件求天体的质量和人造卫星的应【教过及生动析自从卡文迪许测出了万有引力常量，万有引力定律就对天文学的发展起了很大的推动作 用，这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应.(一） 天体量的计算提出问题引导学生思考：在天文学上，天体的质量无法直接测量，能否利用万有引定 律和前面学过的知识找到计算天体质量的方法呢？1基本思路：在研究天体的运问题中，我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动

4、 看作匀速圆周运动，万有引力提供天体作圆周运动的向心.2计算表达式：例如：已知某一行星到太阳的距离为 r，公转周期为 T，太阳质量为多少？分析：设太阳质量为 M，行星质量为 m，由万有引力提供行星公转的向心力得：， 提出问题引导学生思考：如何计算地球的质量？学生讨论后自己解决分析：应选定一颗绕地球转动的卫星，测定卫星的轨道半径和周期，利用上式求出地 球质量此式是用测定环绕体的轨道半径和周期方法测被环绕天体的质量测环绕天体自身质量.对于一个天体，M 是个定值所，绕太阳做圆周运动的行星都有 第三定律。.即开普勒老师总结：应用万有引力定律计算天体质量的基本思路是：根据行星（或卫星）运动 的情况，求出

5、行星（或卫星）的向心力，而 F =F 。据这个关系列方程即. （二）预测未知天体：利用教材和动画模型，讲述自781 年天王星的发现后，人们发 现天王星的实际轨道与由万有引力定律计算出的理论轨道存在较大的误差提出猜想. 然后收集证据提出问题的焦点所-还有一颗未知的行星影响了天王星的运行，最后亚当 斯和勒维烈争得在计算出来的位置上发现了海王.（此部分内容，让学生看教材看动画，然后学生畅所欲言，也可以让学生课后找资料 写一个科普小论文，阐述一下科学的研究方.三）人造卫星和宇宙速度人造卫星：问题一：有 1kg 的体在北京的重力大还是在上海的重力大？问题二：卫星为什么不会掉下来呢？问题三：1、地球在作什

6、么运动？人造地球卫星在作什么运动？通过展示图片为学生建立清晰的图景2、作匀速圆周运动的心力是谁提供的？回答：地球与卫星间的万有引力即由牛顿第二定律得：3、由以上可求出什么卫星绕地球的线速度：卫星绕地球的周期：卫星绕地球的角速度：教师可带领学生分析上面的公式得：当轨道半径不变时，则卫星的周期不变、卫星的线速度不变、卫星的角速度也不变当卫星的角速度不变时，则卫星的轨道半径不变宇宙速度：当卫星轨道最贴地球表面运动的时候呢？上式中将 替 ，即可得到第一宇宙速注意让学生亲自计算一下第一宇宙速度的大小帮助学生分析出来第宇宙速度就是 最大的运行速度和最小的发射速引出第二宇宙速度和第三宇宙速.明应用的状况.【

7、堂例题及练习】1010m，求木星的质量为多千克？解：木星对卫星的万有引力提供卫星公转的向心力：，例 2地球绕太阳公转，轨道半为 R周期为 T月球绕地球运行轨道半径为 r，期为 t，则太阳与地球质量之比多少？解：地球绕太阳公转，太阳对地球的引力提供向心力则 ， 得 ：月球绕地球公转，地球对月球的引力提供向心力则 ,得 ：太阳与地球的质量之比例 3探空箭进入绕太阳的近乎圆形的轨道运行道径是地球绕太阳公转半径的9 倍则探空火箭使太阳公转周为多少年？解：方法一：设火箭质量为 m ，道半径 ，太阳质量为 ，地球质量为 m ，道 半径为 r.火箭绕太阳公转， 则得： 地球绕太阳公转，则得： 箭的公转周期为

8、 27 年.方法二：要题可直接采用开普勒第三定律求解，更为方.【后作业及练习】1 已月球到地球的球心距离为 r=410m,亮绕地球运行的周期为 30 天求地球 的质量2将一物体挂在一弹簧秤上地球表面某处伸长 而在月球表面某处伸长 如果在地球表面该处的重力加速度为 9.84 m/s,么月球表面测量处相应的重力加速度为A1.64 C4.92 m/sB m/sD6.56 3地球是一个不规则的椭球，的极半径为 6357km赤道半径为 6378km，物体在两极所受的引力与在赤道所受的引力之比为万有引力定律说课稿 教材分析万有引力定律的发现是人类第一次揭示自然界中一种基本相互作用（总共四种）的规律，在人类

9、认识 自然的历史上树立了一座里程碑，对人类文化的发展有巨大的影响。本节课主要讲述了万有引力定律的发现过程和牛顿的出色工作凭借他超凡的数学能力证明万有引力 的思路与方法)，在本章中具有呈上启下的作用，是本章的重点之一。这节课的主要思路由圆周运动和开普勒运动定律的知识，得出行星和太阳之间的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太 阳的距离的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也应与太阳的质量成正比。随后了解牛顿的出色工作发明微积分工具来证明此“平方反比的规律”同样适用于天体的椭圆运动， 从而于 年发现万有引力定律并于 年随巨著自然哲学之数学原理的出版而公布于世。这个定 律的发现把地面物体的运动与天体的运

10、动统一起来，对人类文明的发展具有重要意义。由上可知：本节课重在逻辑思维和渗透物理学的研究方法，因此本节课的教学中应该在学习品质方面 对学生进行教育。本节内容包括：发现万有引力的思路及过程、万有引力定律的推导和对它的理解。 教学目标一、知识目标了解万有引力定律得出的思路和过程。理解万有引力定律的含义并会推导。知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。二、能力目标培养学生建立物理模型的能力：学习处理问题时，抓主要矛盾、简化问题，建立模型的能力与方法； 培养学生的科学推理能力：训练学生进行逻辑分析和数学推理的能力；用数学公式表述物理概念和规律的能力。三、德育目标向学生渗透由一般观察到假说再数

11、学推理直至实验验证这一自然科学的研究方法；学习科学家们坚持不懈、一丝不苛的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质； 学习科学家们谦逊美德和互相协作的精神。 教学重点万有引力定律的推导。万有引力定律的内容及表达公式。 教学难点对万有引力定律的理解；对万有引力的理解：地面物体受到的重力与天体间的引力性质相同，都遵从“平方反比关系 ； 一般物体间的引力很小，学生缺乏感性认识；计算万有引力时物体间距离的含义。 教学方法对万有引力定律的推理采用分析推理、归纳总结的方法。对疑 难 问 题 的理采用讲 授 法、例 证 法。通过新旧教材的对比知道：老教材直接定性地给出万有引力定律及其计算公式，重

12、在识记；而新教材 先介绍万有引力定律发现的思路，然后运用科学推理得出万有引力定律，重在逻辑思维和渗透物理学的研 究方法因此根据教材编排的意图和教材内容的特点结合高一学生的知识基础和认识能力我采“阅 读启发”式教学法。教学中运用图表分析、设问、提问、幻灯投影、多媒体教学等综合手段，体现教师 在教学中的主导地位。教是为了不教，在教知识的同时最关键的是要教给学生学习的方法，让学生在学中悟法、会中用法。 这样才有利于学生全面素质的提高。根据本节教材的特点，采用学生课前预习、查阅资料、课堂阅读、讨 论总结、数理推导、归纳概括等学习方法，为学生提供大量参与教学活动的机会，积极思维，充分体现教 学活动中学生

13、的主体地位。 教学用具 教学步骤一、导入新课由上节课我们知道：古代由于农业生产和航海的需要，人们进行了大量的天文观测，这方面突出的代 表人物是第谷，四十多年的观测数据成千上万，他的助手开普勒由于良好的数学功底和超强 的逻辑思维能力，在成千上万的数据处理过程中发现了行星运动的规律。那么行星运动的规律有几 条？开普勒第一定律、第三定律的内容如何呢？同学们回答得很好，行星绕太阳运转的轨道是椭圆，太阳处在这个椭圆的一个焦点上，那么行星为什 么要这样运动？而且还有一定的规律？这类问题从 纪就有人思考过请阅读课本这个问题的答案在 不同的时代有不同的结论。(可见，我们科学的研究要经过一个相当长的艰巨的过程。

14、)下面请同学们阅读课本第一自然段，同时考虑下问题：二、新课教学万有引力定律的推导下面请同学们阅读课本第一自然段，同时考虑下问题：阅读指导)古代人们认为天体做圆周运动的动力学原因是什么？古代人们认为天体做的是完美而又神圣的圆 周运动，所以认为天体做这样的运动是无需什么动因的。开普勒时代的检们对天体运动原因的看法与古代人的是否相同？开普勒时代的人不再像古人那样 认为天体做这样的运动是无需原因的，所以在这一时期人们对天体的动力学原因进行了好多种不同的动力 学解释。伽利略认为的原因是什么？伽利略认为，一切物体都有合并的趋势，正是由于这种趋势导致了天 体做圆周运动。开普勒认为的原因是什么？开普勒认为，行

15、星绕太阳运动，一定是受到了来自太阳的类似于磁力 的作用，在这种磁力作用下的天体才得以做近似圆周的椭圆运动。笛卡尔(15961650)的观点又什么？笛卡尔认为，行星的运动是因为在行星的周围存在一种旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动。返回目录牛顿时代的人持什么样的观点？牛顿时代的科学家对天体运动的动力学解释有了更进一步的认 识，他们认为行星所以要绕太阳运动是因为行星受到了太阳对它的引力作用，并且在圆形轨道的前提下证 明了这个引力的大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。那么这一平方反比关系是否也适用于行星的椭圆运动呢？请同学们阅读课文二到十自然段并考虑如下 问题：(引导探究：辑思维与

16、文字运)牛顿是否证明了上面疑问？牛顿在前人的基础上，凭借他超凡的数学能力发明微积分)证明了： 如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨道应是椭圆。我们对证明过程做了如何的处理？由于我们的数学知识有限行星运动的椭圆轨道离心率很接 近于 ，我们把它理想为一个圆形轨道；发明微积分)，故把牛顿在椭圆轨道下证明的问题简化为在圆形轨道来讨论、证明。返回目录根据圆周运动的知识我们能得到什么样的结论？根据圆周运动的知识可知，行星必然受到太阳的 引力用来充当向心力，所以有根据开普勒第三定律，我们又能得到什么样的结论？根据开普勒第三定律可知：行星与太阳之间 的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距

17、离的二次方成反比，即：根据牛顿第三定律，我们又能得到什么样的启示？由牛顿第三定律可知：太阳吸引行星的力与行 星吸引太阳的力是相同性质的相互作用力，既然引力与行星质量成正比，那么它也应和太阳质量成正比， 综合上面的结论，我们又能得到什么样的结论？综合上述结论可知：此引力的大小应与太阳和行星的质 量的乘积成正比，与两者距离的平方成反比，写成等式公式中的 是一个常数，叫万有引力常量。进而牛顿还研究了月地间的引力、许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律，于是他把这一规律 推广到自然界中任意两个物体间，即具有划时代意义的万有引力定律。万有引力定律：返回目录内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力

18、的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它 们的距离的二次方成反比。公式：各物理量的含义及单位r 表示两个具体物体相距很远时，物体可以视为质点；如果是质量分布均匀的球体r 为它们的球心间的距离；（如果是规则形状的均匀物体，r 为它们的几何中心间的距离），单位为“米” 。G 为万有引力常量， (这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪 许测出来的，我们下节课就要学习。)疑问：在日常生活中，我们各自之间或人与物体间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？(这是因 为一般物体的质量与星球的质量相比太小了，它们之间的引力太小了，所以我们不易感觉到。 下一节课的卡文迪许的精巧的扭秤实验将为我们验证。万有引力定律的理解引力存在于任何两个物体之间。也正是因为如此，这个定律才称为万有引力定律。只不过一般物 体的质量比较小，引力也非常小，我们不易感觉到而已。万有引力定律公式中的 ，其含义是两个质点间的距离。当两个物体相距很远时，物体可看作是 质点；如果是质量分布均匀的球体，r 为它们的球心间的距离；（如果是规则形状的均匀物体，r 为它们的几何中心间的距离）。物体因为有质量而产生引力。质量是引力产生的原因。应该注意：万有引力不同于我们初中学过 的电荷间的引力及磁极间的引力，也不同于我们以后要学到的分子