高中物理必修2《万有引力定律》教案
教学目标
知识目标:
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。
3、知道任何物体间都存在着万有引力,且遵守相同的规律
能力目标:
1、培养学生研究问题时,抓住主要矛盾,简化问题,建立理想模型的处理问题的能力。
2、训练学生透过现象(行星的运动)看本质(受万有引力的作用)的判断、推理能力
万有引力常量 德育目标:
1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程,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。
2、培养学生的猜想、归纳、联想、直觉思维能力。
教学重难点
教学重点:
月——地检验的推倒过程
教学难点:
任何两个物体间都存在万有引力
教学过程
(一) 引入:
太阳对 行星的引力是行星做圆周运动的向心力,,这个力使行星不能飞离太阳;地面上的
物体被抛出后总要落到地面上;是什么使得物体离不开地球呢?是否是由于地球对物体的引力造成的呢?
若真是这样,物体离地面越远,其受到地球的引力就应该越小 ,可是地面上的物体距地面很远时受到地球的引力似乎没有明显减小。如果物体延伸到月球那里,物体也会像月球那样围绕地球运动。地球对月球的引力,地球对地面上的物体的引力,太阳对行星的引力,是同一 种力。你是这样认为的吗?
(二)新课教学:
一.牛顿发现万有引力定律的过程
(引导学生阅读教材出发现万有引力定律的思路)
假想——理论推导——实验检验
(1) 牛顿对引力的思考
牛顿看到了苹果落地发现了万有引力,这只是一种传说。但是,他对天体和地球的引力确
实作过深入的思考。牛顿经过长期观察研究,产生如下的假想:太阳、行星以及离我们很远的恒星,不管彼此相距多远,都是互相吸引着,其引力随距离的增大而减小,地球和其他行星绕太阳转,就是靠劂的引力维持。同样,地球不仅吸引地面上和表面附近的物体,而且也可以吸引很远的物体(如月亮),其引力也是随距离的增大而减弱。牛顿进一步猜想,宇宙间任何物体间都存在吸引力,这些力具有相同的本质,遵循同样的力学规律,其大小都与两者间距离的平方成反比。
(2) 牛顿对定律的推导
首先,要证明太阳的引力与距离平方成反比,牛顿凭着他对于数学和物理学证明的惊人创造才能,大胆地将自己从地面上物体运动中总结出来的运动定律,应用到天体的运动上,结合开普勒行星运动定律,从理论上推导出太阳对行星的引力F与距离r的平方成反比,还证明引力跟太阳质量M和行星质量m的乘积成正比,牛顿再研究了卫星的运动,结论是:
它们间的引力也是与行星和卫星质量的乘积成正比,与两者距离的平方成反比。
(3)。牛顿对定律的检验
以上结论是否正确,还需经过实验检验。牛顿根据观测结果,凭借理想实验巧妙地解决了这一难题。
牛顿设想,某物体在地球表面时,其重力加速度为g,若将它放到月球轨道上,让它绕地球运动时,其向心加速度为a。如果物体在地球上受到的重力F1,和在月球轨道上运行时受到的作用力F2,都是来自地球的吸引力,其大小与距离的平方成反比,那么,a和g之间应有如下关系:
已知月心和地心的距离r月地是地球半径r地的60倍,得。
从动力学角度得出的这一结果,与前面用运动学公式算出的数据完全一致,
牛顿证实了关于地球和物体间、各天体之间的引力都属于同一种性质力,都遵循同样的力学规律的假想是正确的。牛顿把这种引力规律做了合理的推广,在1687年发表了万有引力定律。可以用下表来表达牛顿推证万有引力定律的思路。
(引导学生根据问题看书,教师引导总结)
(1)什么是万有引力?并举出实例。
(2)万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律?其数学表达式如何?
(3)万有引力定律的适用条件是什么?
二.万有引力定律
1、内容:
自然界中任何两个物体都是互相吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比;引力的方向沿着二者的连线。
2.公式:
3.各物理量的含义及单位:
F为两个物体间的引力,单位:N.
m1、m2分别表示两个物体的质量,单位:kg
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