课题万有引力定律单元7学科物理年级高一
教材分析
本节课所采用的教材是人教版高中物理必修第二册第七章第二节的内容，万有引力定律是本章的核心，具有承上启下的作用。从知识建构的历史进程来看，根据上节所学知识，在教师的引导下学生较容易提出本节所学内容。
教学过程中的关键是对万有引力定律的推导过程深入体会，培养学生的科学品质，知道公式的适用条件，引力常量测定中的思想方法等。物理学史的讲述不仅要达到了解历史的目的，还需借此使学生体会科学研究的长期性、连续性、艰巨性，升华学生的思想，提升学生素质。
本节要求学生理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记住引力常量G并理解其内涵，知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律，月地检验出现在正文里起衔接作用，把太阳与行星间的引力推广到地球与月球，地球与地面物体间，并对任意两个物体间的引力起铺垫作用。
教学目标一、教学目标
1．了解万有引力定律得出的思路和过程。
2．理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记住引力常量G并理解其内涵。
3．知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。
二、核心素养
物理观念：构建任何物体都存在引力的物理观念，能科学地描述万有引力定律以及方向形成相互作用观念。
科学思维：通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性。
科学探究：通过对万有引力的学习让学生会用物理知识来解释生活中的问题，提高分析问题解决问题的能力。
科学态度与责任：通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性。
教1．万有引力定律的推导。
2．万有引力定律的内容及表达公式。
学重点
教学难点
1．对万有引力定律的理解。
2．使学生能把地面上的物体所受的重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。
教学过程
教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课出示动画以及图片
思考：太阳对行星的引力使得行星围绕
太阳运动，月球围绕地球运动，是否能说明地球对月球有引力作用？
抛出的物体总要落回地面，是否说明地球对物体有引力作用？那么自然界中任何两个物体间是否都存在引力？引力的大小和方向能确定吗？
要想清楚明白了解这些问题，就需要认真学习万有引力定律。观看动画以
及图片并思
考问题。
通过问题的思
考，增强学生
学习的兴趣，
为万有引力定
律的学习作铺
垫。
讲授新课一、科学家们的探索之路
1、伽利略
认为行星的运动是由“惯性”自行维持的。
2、开普勒
行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。
3、笛卡尔
认为在行星的周围有旋转的物质作用在阅读课文了
解科学家的
探索之路
体会科学研究
的长期性、连
续性及艰巨
性。
行星上，使得行星绕太阳运动。
4、胡克
认为行星的运动是太阳吸引的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。
5、牛顿
以任何方式改变速度（包括改变速度的方向）都需要力。这就是说，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力。
下面我们根据牛顿运动定律及开普勒行星运动定律来讨论太阳与行星间的引力。二、行星与太阳间的引力
1、简化模型：行星轨道按照“圆”来处理；
行星做匀速圆周运动时，受到一个指向圆心（太阳）的引力提供了向心力，太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。
2、太阳和行星之间的引力
问题：设行星的质量为 m ，速度为 v ，行星与太阳间的距离为 r ，周期为T ，请推导太阳对行星的引力F 。
解：行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力为：
F=mv 2/r
①
周期为T 与线速度为v 的关系：V=2πr/T  ②
②代入①得： F=4π2mr/T 2由开普勒第三定律：
学生观察图片中的向心力及其方向
在教师的引导下学生推导太阳对行星的引力。
掌握行星轨道按照“圆”来处理的简化模型。
锻炼学生灵活运用公式以及逻辑思维能力。
r3/T2=k  得：T2= r3/k
代入③得：F=4π2km/r2
上式等号右边4π2k为常量，太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比：即  F ∝m/r2。
同理行星对太阳的引力跟太阳的质量成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比：即：F′∝M/r2
由牛顿第三定律知F和F′的大小相等，因此太阳和行星之间的引力与行星和太阳的质量成正比与距离的二次方成反比：
F ∝Mm/r2
写成等式就是：F=G Mm/r2
式中量G 与太阳、行星都没有关系。太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。
至此，牛顿一直是在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。
三、月—地检验
出示图片：月亮和苹果图片
思考：地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力吗？
这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力吗？
为了验证地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守同样的规律，牛顿还做了著名的“月－地”检验。在教师引导
下分析，猜
想：“天上”
万有引力常量的力与“人
间”的力应
属于同种性
质的力。
使学生产生对
引力是否同一
性质的探究兴
趣
1．月—地检验的目的：检验维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是同一种性质力，都遵从“平方反比”的规律。
2．月—地检验的推导
假设地球与月球间的作用力与太阳与行星间的作用力是同一种力，则应该满足：
2
r m m G
=F 地
月根据牛顿第二定律
①
2r
m G =m F
=
a 地月月(r 是地球中心与月球中心的距离 )假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度：
②
2R m G
=a 地
苹( R 是地球中心与苹果间的距离 )
①/②可得：
由于月球与地球
2
2
r R =a a 苹月中心的距离 r 约为地球半径 R 的 60 倍，所以：
20
61=a a 苹月思考讨论：已知自由落体加速度 g 为 9．8 m/s 2 ，月球中心距离地球中心的距离为3．8×108 m ，月球公转周期为 27．3 d ，约 2．36×106 s ，求：
苹
月a a 根据这些数据，能否验证前面的假设？
由牛顿第二定律引导学生发现加速度也可以完成对引力特点的研究。
学生思考讨论并动手推导
直接 研究力，对于月球受到的力很难去测量，所以转换思维，换一个能够体现力特点的物理量去
研究。
这样给以真实的数据让学生得以验证，也
使之体会到获得探究成功的喜悦，增强成就感。