万有引力定律
教学设计思路：
本节课以动画创设问题情景，以让学生经历万有引力定律的“发现之旅”为线索， 通过猜想 —— 理论推导 —— 检验等过程，学生在物理情景中主动参与知识的构建过程，体会这种大胆设想、巧妙验证并进行科学探索的精神与方法． 本节课把具体目标问题化、问题情境化、情境活动化，促使学生初步经历对自然规律的探究过程，从中体会物理学的思想，充分利用了物理学发展的素材和教材提供的资源，既培养了学生的自学阅读的能力，又很好地落实了三维目标．
学习者分析：
教学目标：
一、知识与技能
1．了解牛顿发现万有引力定律的思路与过程；
2．理解万有引力定律的内容、数学表达式及适用的范围；
3．知道卡文迪许测量万有引力常量实验的设计思想；
4．认识发现万有引力定律的意义，领略天体运行规律的简洁与和谐．
5．会在简单情景中计算物体间的引力．
二、过程与方法
1．体会发现万有引力定律的过程和思维方法；
2．体会科学归纳与演绎推理的方法；
3．体会扭秤实验的设计思想．
三、情感、态度与价值观
1．感受科学家探索科学问题的艰辛和喜悦；
2．培养探究问题的科学态度、探究创造的心理品质，感受科学探究永无止境．
教学准备：
多媒体电教设备，动画、图片及 PPT 演示文稿．
教学重点难点：
重点：
1．万有引力定律的发现过程；
2．万有引力定律的物理意义以及公式的适用条件；
3．万有引力常量测定中蕴藏的思想方法．
难点： 万有引力定律的发现过程．
教学过程：
播放动画： 创设问题情境，太阳系中的行星绕太阳公转．
1．是什么力使天体维持这样的运动呢？
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？
苹果受到地球的吸引——重力．
（ 2 ）在我们周围，物体都受到重力作用，那么月球受到重力作用吗？
月球受到重力作用．
（ 3 ）为什么月球不会落到地球的表面，而是环绕地球运动？
月球受到了向心力的作用，方向指向地心．
教师说明：上面这些问题也是牛顿从猜测开始思考的问题， 牛顿将上述各运动联系起来研究后提出——这些力是属于同种性质的力，应遵循同一规律，并进一步指出这种力应存在于宇宙中任何具有质量的物体之间．
一、万有引力定律
1．太阳与行星间的引力遵循怎样的规律？
自开普勒提出行星运动三定律后，很多科学家都试图去弄清楚行星运动的力学本质．
例如：
伽利略：认为一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动；
开普勒：认为行星绕太阳运动，是受到了来自太阳的类似磁力的作用；
笛卡尔：认为行星绕太阳运动是因为受到行星周围旋转的物质（以太）的作用；
胡克、哈雷：认为行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至推测出太阳对行星的引力大小跟行星与太阳之间距离的平方成反比
但这些观点，没有可靠的依据．
2、若把行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动，太阳与行星间的引力规律的推导．
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 ，
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，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．
（一）万有引力定律：任何两个物体之间都存在相互作用的引力，这个力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比，与两物体之间的距离的平方成反比．
（二）表达式：
式中 G 为万有引力常量， r 为两质点的距离．对质量分布均匀的球体而言， r 为球心距离．
（三）对万有引力定律的理解：
万有引力常量1.普遍性：万有引力存在于任何两个有质量的物体之间
2.相互性：两个有质量的物体之间的万有引力是一对作用力和反作用力
3.宏观性：一般质量不太大的物体之间的万有引力比较小，与其它力比较可以忽略不计，但在巨大的天体之间或天体与其附件的物体之间万有引力起绝对性的作用。
（四）适用条件：两质点之间
思考：两个小球在不断接近的过程中，当它们之间的距离接近零的时候，能否认为万有引力就接近于无穷大？
二、引力常量
虽然万有引力的准确性被验证了，但人们还是被一些问题困扰着：物体间的引力能否测出？万有引力常量 G 数值为多大？
1798 年卡文迪许通过精巧设计的实验测出万有引力常量．
通过视频介绍卡文迪许实验。
当时测量的G值为 ，现在公认的 G 值为
通常可以取G=6.67×１０-11N·m２/kg２
G 值的物理含义：两个质量为 1kg 的物体相距 1m 时，它们之间万有引力为 6.67×10-11 N．
生活实例：
两个质量为 50kg 的同学相距 0.5m 时的相互吸引力有多大？
太阳与地球之间的引力大约是 1022 N
可见：一般物体之间的万有引力太小了，因此通常不考虑．
发布评论