高中物理人教版第六章万有引力与航天万有引力定律 获奖作品

第三节万有引力定律教学设计设计思想万有引力定律是本章的重点知识，，本节内容是对上两节教学内容的进一步延伸，是下一节内容学习的基础；万有引力定律的内容固然重要，但让学生了解发现万有引力定律的过程、了解牛顿时代的科学智慧更为重要．本节课以教师讲授为主、学生探究和展示为辅的教学方式。讲授过程中以物理学史为主线，让学生以科学家的角度分析、思考问题。力争抓住这节课的有利时机，渗透“没有绝对特殊的物体”这一引起物理学几次革命性突破的辩证唯物主义观点。具体设计思路：一、新课程标准倡导学生自主学习，重视学生科学探究，在“科学探究”中学生自己不断发现问题、解决问题、体会科学方法、学会交流合作及通过集体的智慧解决问题。我将发现万有引力定律的过程设计为教师引导和学生探究先后结合的方法。“地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力，真是同一种力吗？”这个过程中所涉及到的逻辑思维和数学推导给学生带来的困难则由教师适时引导。当学生亲自动手，计算出月球轨道上物体运动的加速度就是地面物体下落加速度的倍时，学生一定会由衷地感叹自然界的和谐统一和科学的无穷魅力。二万有引力定律既是一个独立的科学定律，又是牛顿经典力学体系的重要组成部分。是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，是自然界的物体间的基本相互作用之一．对人类认识和探索未知世界有着重要的意义。教学中要让学生知道学习万有引力定律不只是用来做几道题，而是一个人科学素养的具体体现。三、我让学生查找关于卡文迪许的资料、做成ppt并让两到三组同学在课堂展示。增加学生的学习兴趣，同时锻炼学生的语言组织能力和表达能力。四、将不易测量的微小量转化为可测量的物理量的方法是学中重要且常用的研究方法。通过卡文迪许扭秤实验对学生进行的物理思想和科学方法的渗透。同时也能说明科学实验是发现科学真理的基础，也是检验科学真理的唯一标准。教学目标知识与技能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。知道万有引力是一种存在于所有物理之间的吸引力，知道万有引力的适用范围。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的测定在科学史上的重大意义。过程与方法：1．通过对万有引力的学习，使学生体会在科学规律发现过程猜想与求证的重要性。2．通过展示卡文迪许扭秤的设计方法，渗透科学发现与科学实验的方法论教育．情感态度与价值观：理解科学发现、发展的过程和规律；感悟自然界的统一、和谐美；感悟科学家追求和宣传科学真理所表现出的坚定信念和献身精神；教学重点万有引力定律的内容及数学表达式教学难点万有引力定律发现的思路扭秤实验的物理思想和科学方法;教学资源多媒体资料、卡文迪许扭秤的模型教法设计讲授法、学生合作探究、学生课前查找资料课上展示、多媒体辅助教学教学过程教师活动学生活动设计意图一、万有引力的猜想：二、探究猜想：三、万有引力定律：四、引力常量G的测定课堂小结课后作业一、万有引力的猜想：复习：1．行星运动是按照什么规律运行的呢？2．牛顿时代的科学家认为什么原因使行星绕太阳运动？3．太阳与行星之间作用力的规律是什么？引入：粉笔头、树上的苹果自由下落，为什么是向下运动，而不是向其他方向运动呢？那么重力又是怎么产生的呢？地球对粉笔头的引力与太阳与行星之间的作用力是不是一种力呢？另外，地面上的物体距地面很远时，如在高山上，似乎重力没有明显的减弱，难道在高山上还不够远吗？如果物体延伸到月球那么远，物体是否也会向月球那样围绕地球运动？地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力，真是同一种力？二、探究猜想：这个大胆的想法需要由事实检验，假如地球对月球的力、地球对地面上物体的力真是同一种力，同样遵循平方反比规律。又由牛二定律：可知月球轨道半径约为地球半径的60倍。月球轨道上物体运动的加速度就应该是地面物体下落加速度的倍。怎样求出月球轨道上物体运动的加速度？由于月球运动周期易于观测，所以用月球到地球的距离,月球公转周期天，同学们能否根据以上数据说明上述猜想的正确性？结论：地球对月球的力、地球对地面上物体的力、太阳对行星的力，确实是同一种力.三、万有引力定律：由上面的结论推广：引力存在于任何两个物体之间，也正因为此，这个引力称做万有引力。1表述：自然界中任何两个物体之间都存在相互作用的引力，引力的大小跟这两个物体的质量和的乘积成正比，跟两物体之间的距离的平方成反比。――1687年发表在《自然哲学的数学原理》上。2公式表示：3适用条件①万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。②当两物体是质量均匀分布的球体时，它们间的引力也可直接用公式计算，但式中的r是指两球心间距离。③当研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力。（此方法仅给学生提供一种思路）4对万有引力定律的进一步理解（1）．普遍性：万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体（大到天体小到微观粒子）间的相互吸引力，它是自然界的物体间的基本相互作用之一．（2）．相互性：两个物体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．（3）．宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义．在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计课堂练习1：既然任何物体间都存在着引力，为什么当两个人接近时不会吸在一起？我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力？请你根据实际中的情况，假设合理的数据，通过计算说明以上两个问题。．四、引力常量G的测定1686年牛顿发现万有引力，但由于当时实验条件和技术的限制，很难精确地测定上述比例式中比例系数．直到1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了扭秤装置，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算，比较准确地测出了引力常量．1．卡文迪许扭秤实验扭秤的主要部分是：一个T字形轻而结实的框架，倒挂在一根石英丝下。在T形架的两端各固定一个小球，再在每个小球的附近各放一个大球，根据万有引力定律，大球会对小球产生引力，T形架会随之扭转，只要测出其扭转的角度，就可以测出引力的大小。由于引力很小，这个扭转的角度会很小。怎样才能把这个角度测出来呢？卡文迪许在T形架上装了一面小镜子，用一束光射向镜子，经镜子反射后的光射向远处的刻度尺，当镜子与T形架一起发生一个很小的转动时，刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样，就起到一个化小为大的效果，通过测定光斑的移动，测定了T形架在放置大球前后扭转的角度，从而测定了此时大球对小球的引力。扭秤装置把微小力转变成力矩来反映（一次放大），扭转角度又通过光标的移动来反映（二次放大）．从而确定物体间的万有引力．2引力常量3测定引力常量G的重要意义（1）．证明了万有引力的存在．（2）．扭秤实验的物理思想和科学方法“开创了测量弱力的新时代”……英国物理学家玻印廷语．练习2：大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系。大麦哲伦云的质量为太阳质量的1010倍，即104kg，小麦哲伦云的质量为太阳质量的109倍，两者相距光年，求它们之间的引力。练习3：一个质子有两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是kg，求两个夸克相距m时的万有引力。请同学们思考，今天我们通过什么方法、得到了什么定律？有什么收获？引力常量G的测出，使得万有引力定律在天文学的发展上起了重要的作用，请同学们通过网络或书籍查阅相关资料，写一篇关于万有引力定律应用的小文章。学生思考、回答：开普勒行星运动定律太阳与行星之间的引力学生回答:重力的方向是竖直向下学生思考：300多年前牛顿苦思冥想的猜想：“天上”的力与“人间”的力可能出于同一本源?学生讨论、提出方案学生分析讨论应该运用哪个公式请一名同学对过程说明＝＝学生讨论、练习让学生查找关于卡文迪许的资料、做成ppt并在课堂展示学生思考计算学生思考计算复习旧知引入新课通过启发式的设问,激发学生的探究兴趣与想象力教师引导让学生将圆周运动的知识运用到实际问题处理中。让学生自己动手推导，得出结论。有更强的说服力。让学生通过计算体会到周围一般物体之间的万有引力很小，说明作受力分析时可以忽略两个人体之间的万有引力；让学生领会扭秤实验的物理思想和科学方法;让学生体会到是万有引力主宰着天体之间的关系；让学生体会到微观粒子之间万有引力更加小。板书设计万有引力定律一、万有引力的猜想：太阳对行星的力、地球对月球的力、地球对苹果的力是同一种力吗？二、探究猜想：。可知月球轨道上物体运动的加速度就应该是地面物体下落加速度的倍。三、万有引力定律：1表述：2公