鲁科版物理必修二51万有引力定律及常量的测定教学3.ppt

(第一课时) * 5.1《万有引力定律及引力常量的测定》 教学目标 一、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，且遵循相同的规律. 二、能力目标 1.培养学生在处理问题时，要抓住主要矛盾，简化问题，建立模型的能力与方法. 2.培养学生的科学推理能力. 三、德育目标 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. ●教学重点 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. ●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. ●教学方法 1.对万有引力定律的推理——采用分析推理、归纳总结的方法. 2.对疑难问题的处理——采用讲授法、例证法. ⒈定律的推导 ⑴推导万有引力定律的立足点：将行星运动的椭圆轨道简化成圆形轨道来讨论。因为行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，所以太阳对行星的引力F是提供行星做圆周运动的向心力，即： 式中r是太阳和行星间的距离，v是行星运动的线速度，m是行星的质量。 ⑵根椐圆周运动中的周期T和速度v的关系式： ，则有： 从上节课知识可知， 是个常量，则有下述结论：行星和太阳之间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。 ⑶根椐牛顿第三定律，行星与太阳间的引力是相互作用的，是大小相等、性质相同的力（一对反作用力）牛顿认为，这个引力与行星的质量成正比，也应和太阳的质量成正比。 即有： 写成等式有： G是一个常量，对任何行星都相同。将此关系式用到月球绕地球运动及其它天体运动中，发现它们间的引力跟太阳与行星的引力遵循同样的规律。从而牛顿将此规律推广到自然界中任意两个物体之间，得到具有普遍意义的万有引力定律。 万有引力定律的适用条件 ⑴万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可以看成质点，可直接使用万有引力定律计算。 ⑵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。 ⑶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。） 2.万有引力定律： （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： （3）疑问：在日常生活中，我们各自之间或人与物体间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？ 这是因为一般物体的质量与星球的质量相比太小了，它们之间的引力太小了，所以我们不易感觉到.下一节课的卡文迪许的精巧的扭秤实验将为我们验证. （4）各物理量的含义及单位 r表示两个具体物体相距很远时，物体可以视为质点.如果是规则形状的均匀物体，r为它们的几何中心间的距离.单位为“米”.G为万有引力常量，G=6.67×10-11，单位为N·m2/kg2.这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪许测出来的，我们下节课就要学习. (5) 扩展思路 牛顿想验证地面上的物体的重力与月地间、行星与太阳间的引力是同种性质的力，他做了著名的“月——地”检验，请同学们阅读课本第105页有关内容.然后归纳一下他的思路. ①如果重力与星体间的引力是同种性质的力，都与距离的二次方成反比关系，那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600. 牛顿计算了月球的向心加速度，结果证明是对的. ②如果我们已知地球质量为5.89×1024kg.地球半径为6.37×106m.同学们试计算一下月球绕地球的向心加速度是多大？ 同学们通过计算验证: ③为了验证地面上的重力与月球绕地球运转的向心力是同一性质的力，还提出一个理想实验：设想一个小月球非常接近地球，以至于几乎触及地球上最高的山顶，那么使这个小月球保持轨道运动的向心力当然就应该等于它在山顶处所受的重力.如果小月球突然停止做轨道运动，它就应该同山顶处的物体一样以相同速度