教案背景
面向学生：高中 学科 物理
类型 新课 课时 二课时 （第一课时）
教材分析：
本节是高中物理必修2（沪科版）第五章第二节。万有引力定律是本章的核心，本节的万有引力定律起着承上启下的作用：上承圆周运动，下启天体运动，是上一节知识的外推，下一节课的基础。
知识与技能：
(1)了解万有引力定律的发现过程
(2) 掌握万有引力定律及其简单应用
(3)知道引力常数的大小和意义
过程与方法：万有引力常量
以科学探究的方式，了解牛顿是怎样发现万有引力定律的．
情感、态度与价值观：
(1)由人类对天体运动的探索过程，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度
(2)让学生认识到科学的想像力建立在对事物长期深入的思考基础之上牛顿万有引力定律的提出，除科学的想像力外，更离不开对物体间作用力的长期深入的思考。
(3)树立把物理事实作为证据的观念，形成根据证据、逻辑和既有知识进行科学解释的思维方法
教学重点
掌握万有引力定律的内容及表达公式
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天体间的引力是同性质的力联系起来
教学方法
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教学工具
计算机、投影仪等多媒体教学设备
新课导入
1、开普勒定律回顾 (利用课本81页图5-3复习)
开普勒第一定律（轨道定律）
开普勒第二定律 （面积定律）
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
开普勒第三定律 （周期定律）
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
2、请学生分享科学家资料并做以点评。
新课教学
一、关于行星运动原因的猜想
吉尔伯特：猜想行星是依靠太阳发出的磁力维持着绕日运动
开普勒：受到了来自太阳的类似于磁力的作用
笛卡尔：漩涡假设
布利奥：首先提出平方反比假设。认为每个行星受太阳发出的力支配，力的大小跟行星与太阳距离地平方成反比。
胡克、哈雷：受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。
吉尔伯特 开普勒 笛卡尔 布利奥 胡克 哈雷
牛顿前进道路上的三大困难：
困难一：行星沿椭圆轨道运动，速度大小、方向不断发生变化，如何解决这种变化的曲
线运动问题，当时还是缺乏相应的数学工具。------------简化为圆形轨道
困难二：天体是一个庞然大物，如果认为物体间有引力，那么如何计算由天体各部分对行星产生的力的总效果呢？当时同样缺乏理论上的工具。-----------提出质点的概念，通过微积分方便的计算出天体引力的总效果
困难三：如果天体间是相互吸引的，那么在众多天体共存的太阳系中，如何解决它们之间相互干扰这一复杂的问题呢？--------------------大胆撇开其他天体的作用不计，只考虑太阳对行星的作用
二、万有引力定律的推导
●事实上，行星运动的椭圆轨道很接近于圆形轨道，我们把行星绕太阳运动的椭圆轨道可以近视看作为一个圆形轨道， 这样就简化了问题.
●根据匀速圆周运动的条件可知行星必然受到一个太阳给的力.牛顿认为这是太阳对行星的引力，那么，太阳对行星的引力F应该是行星运动所受的向心力 。
●将上式变换可得到：
●再根据开普勒第三定律
●可得
●即得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比， 跟行星到太阳的距离的二次方成反比.
●再根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的力跟太阳吸引行星的力大小相等、性质相同，故引力也应当和太阳的质量M成正比。因此：
●写成等式：
（G是一个与行星无关的常量）
●推广：从太阳和行星之间到月球和地球之间，再到任意两物体之间，牛顿于1687年发表了万有引力定律
三、万有引力定律
1.内容：
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力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
2.公式：
G＝6.67×10－11Ｎ·ｍ2/kg2
引力常量G的物理意义是：在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。
3适用范围：
a 严格讲，只适用于质点间的引力计算。
当两物体间距离远远大于物体的尺寸时,物体可看作质点。
b 特别地，当两物体是质量分布均匀的球体，又不能看作质点时，它们间的引力计算时，r取球心间距离。
c 当研究物体不能看作质点时，可以把物体假想分割成无数个质点,求出每个质点受到的引力,然后求合力。
4 万有引力定律的理解：
a普遍性：万有引力定律存在于宇宙中任何有质量的物体之间，所以自然界中任何两个物体都相互吸引。
B 相互性：因为万有引力也是力的一种，力的作用是相互的，所以两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力。
C宏观性：在通常情况下，万有引力非常小，只有质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义，故在分析地球表面物体受力时，不考虑地面物体之间的万有引力，只考虑地球对地面物体的引力。
例：两个质量均为50㎏的人，相距1m时，他们之间的引力是多大？
解：由
得F=1.67×10-11N
5万有引力定律的意义
a 17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示 了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。
b 在文化发展史上，使人们建立了有能力理解天地间的各种事物的信心，解放了人们的思想，在科学文化的发展史上起了积极的推动作用。
四、巩固练习
例1：关于万有引力的说法，正确的是（ B ）
A 万有引力只是宇宙中各天体之间的相互作用力。
B 万有引力是宇宙中所有具有质量的物体间的相互作用力。
C 天体间万有引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离成反比
D 太阳对地球的万有引力会大于地球对太阳的万有引力
例2：最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后曾发射过许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。2004年，又有“勇气”号和“机遇”号探测器登上火星。已知地球质量约是火星质量的9.3倍，地球直径约是火星直径的1.9倍。探测器在地球表面和火星表面所受引力的比值是多少？
解：设探测器的质量为m，根据万有引力定律，它在地面和火星表面分别受到地球和火星的引力为
五、拓展练习
如图所示，一个半径为R、质量为M的均匀球体，紧贴球的边缘挖去一个半径为的球形空穴后，对位于球心和空虚中心连线上、于球心相距的质点的引力是多大？
解析：完整的均匀球体对球外质点的引力为，这个引力可以看成是挖去球穴后的剩余部分对质点的引力，与半径为的小球对质点的引力之和，即。
设半径为的小球质量为，则
所以挖去球穴后的剩余部分对球外质点的引力：
点评：有的同学认为，应先设法求出挖去球穴后的重心位置，然后把剩余部分的质量集中于这个重心上，引用万有引力公式求解，事实上这是不正确的。因为计算万有引力的公式，只能适用于两个质点或均匀的球体，挖去球穴后的剩余部分已不再是均匀球了，所以不能直接使用公式计算引力。本题巧妙地利用了“填补法”将万有引力的计算转化，使它符合公式的适用条件。
小结
1、万有引力定律的发现过程
2、内容：
自然界中任何两个物体都是有相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟他们的距离的二次方成反比。
3、公式：
其中G为万有引力常量 G＝6.67×10－11Ｎ·ｍ2/kg2 r为两物间的距离.
4、意义：把地面上的物体和天体的运动规律统一起来，打破了天体运动的神秘性 ，建立了人们有能力理解天地间的各种事物的信心。
作业
课本89页 3、4、5
反思
本节课是这一章的核心内容，老师讲的再好，也要落实到学生身上，因此在课堂上要多给学生留机会，让学生多发言，表达自己的观点和想法，从中了解到学生的课堂掌握情况，
不断调整讲解方式和节奏，做到课堂上的有的放矢。
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