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§3.2 万有引力定律 北京第九十四中学 高一物理组 指导教师 刘敏 教学课题 教科版 高一物理必修2第三章第二节 万有引力定律 一、课标和高考对万有引力定律的要求 《课标》的要求：通过有关事实了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。 《10年考纲》对万有引力定律及其应用的要求为“Ⅱ级”，即对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用，与课程标准中的“理解”和“应用”相当。 高考试题的变化 （09年上海物理）8．牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，牛顿 A．接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想 B．根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即F?m的结论 C．根据F?m和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出F?m1m2 D．根据大量实验数据得出了比例系数G的大小 （09年海南物理）11．在下面括号内列举的科学家中，对发现和完善万有引力定律有贡献的是 。（安培、牛顿、焦耳、第谷、卡文迪许、麦克斯韦、开普勒、法拉第） 二、学情分析 1.大多数学生知道万有引力这个名词，但对定律的发现过程及其内容含义并不清楚。 2.通过对直线运动、曲线运动的学习，学生对牛顿运动定律及运动和力间的关系有了一定的认知基础，初步掌握了用牛顿运动定律解决问题的基本方法，已经基本具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。 3.经历万有引力定律的发现过程，有利于学生加深对牛顿运动定律的理解，训练学生的推理、探究能力，认识发现万有引力定律的重要意义。感悟科学家的猜想、推理、顿悟源于不断的积累、思考。 三、教学目标 知识与技能：通过有关事实知道任何有质量的物体之间均存在引力作用；理解万有引力定律的内容及数学表达式，在简单情境中能计算万有引力。 过程与方法：经历万有引力定律的推理和验证过程，体会科学发现的思路与方法。训练学生的推理、探究能力。 情感态度价值观：体会科学规律对人类探索未知世界的作用；感悟科学家的猜想、推理、顿悟源于不断的积累、思考。 四、教学重点和难点 教学重点： 1.经历万有引力定律的推理和验证过程，体会科学发现的思路与方法。 2.理解万有引力定律的内容及数学表达式，在简单情境中能计算万有引力。 教学难点： 体会科学发现的思路与方法 五、教学方法及教学手段 教学方法： 体验探究，讨论交流、讲授法 教具： PPT、小球、视频、图片、计算器 六、教学流程 七、教学过程 环节一：复习引入 【说一说 交流分享1】 开普勒行星三定律的内容是什么? 动画：我们的太阳系 【说一说 交流分享2】哥白尼：太阳坐在它的皇位上，管理着围绕它的一切行星。 行星为什么能保持在一定轨道上绕太阳运动？ 环节二：万有引定律的发现 第一步：关注月球运动轨道 “假如”牛顿第一定律是正确的，那么月球绕地球运动，月球与地球之间必定存在___________。 力的性质是______________； 演示实验：以不同的初速度平抛小球 依据，科学类比：______________________。 环节二：万有引定律的发现 第一步：关注月球运动轨道 合理近似：设月亮绕地球做匀速圆周运动（给出月球轨道半径数据） 估算：月亮绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r=3.84x105km，周期T=27.3天，依据圆周运动加速度与速度关系，则月亮的向心加速度 a= 。 环节二：万有引定律的发现 【想一想 交流分享3 】比较：月亮与地面物体加速度的大小，你有什么想法？ “假如”牛顿第二定律是正确的，且可以用到月球上，则随距离增加，加速度减小,说明什么？ 第二步：借助于开普勒第三定律，研究行星运动 推广： 1.地球对月亮的引力是维持月亮轨道运动的力——太阳对行星的引力是维持行星轨道运动的力。 2.月亮绕地球的运动可近似为匀速圆周运动——行星绕太阳的运动也可近似为匀速圆周运动。 推理： 1.设行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为R，即行星到太阳的距离，周期为T。则行星的向心加速度a= 2.根据牛顿第二定律：引力F= 3.根据开普勒第三定律：引力F= 第三步：进一步假设推理 “假如”牛顿第三定律成立，因为太阳对行星的引力与受力者——行星的质量m成正比，也应有引力与施力者——太阳的质量M成正比：F ∝ M 综上应有 F ∝ mM 引力