《万有引力定律》参考教案.docVIP

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3.2《万有引力定律》教案

教学目标

知识与技能

1.了解人类对天体运动探索的发展历程。

2.了解开普勒三大定律。

3.了解万有引力定律的发现过程。

4.知道万有引力定律。

5.知道引力常数的大小和意义。

过程与方法

1.通过对“地心说”与“日心说”争论的评述，提高交流、合作能力。

2.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究过程，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象力建立在对事物长期深入的思考基础上。

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

万有引力定律及其建立过程

教学难点

万有引力定律的发现过程。牛顿将天体间的力与地面物体受到的重力想象成同一性质的力，而这种想象是建立在十分抽象的逻辑推理之上的。

教学准备

CAI课件

课时安排

1课时

教学步骤

意图

教师活动

学生活动

可能出现的问题

导入新课

人类在自己的发展过程中首先就遇到了时间的测量，如一年为什么有春夏秋冬季节的更替，为什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么时候开始等等。为了解决这些问题，人类通过对天体——太阳、月亮、行星和恒星的观察，找到了解决问题的办法，人类就这样开始对天体的位置和运动的研究。

回答问题：地球公转、

地球自转

新课教学

与引力有关现象的思考

苹果落地的思考：万有引力规律的发现

开普勒定律只是描述了行星如何绕太阳运动,但它没有说明是什么原因使它们在各自的轨道上运动。你们会认为是什么原因？

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科学家的猜想

开普勒：太阳磁力的吸引；

伽利略：“惯性”自行的维持；

笛卡尔：太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动；

胡克：太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。

牛顿也一直在思考为何行星做椭圆运动。据说，某一天，牛顿看到苹果落地发现万有引力定律的。苹果落地是很普通现象，我们会认为它落地就是落地，不会加以思考。牛顿是怎样发现万有引力定律的？

引导学生思考：

（1）苹果熟了，为什么会落到地上而不是天上？

（2）苹果树不论长得矮还是高，树上的苹果都会落地。由此可知，即使苹果长到月球那么高，照样会落地。那么，月球为何没有落地呢？

（3）苹果树上的苹果相对地球静止，在重力的作用下，因此会落到地面；若月球相对于地球静止，月球也将像苹果一样的落回地面。月球上的苹果若具有月球一样的运动速度，它也将像月球一样不落回地面。能否假设月球和苹果受到同一性质的力呢？

请学生阅读课本。

牛顿在这假设基础上，设计了著名的“月—地”实验，证明了月球和苹果受到同一性质的力。

（3）由此可推知重力、行星对其卫星的引力、太阳对行星的引力可能同一性质的力。

（4）既然一切天体之间有引力，地球与物体之间有引力。那么，是否所有物体之间都存在相互吸引的力呢？那么，这个力又是多大呢？

（5）最后，牛顿在前人研究的基础上，经过了许多年的思考和严密的数学推导以后，才正式提出了万有引力定律。

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一、万有引力定律的内容：

1.宇宙间任意两个有质量的物体都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比。

2.式中质量的单位用千克，距离的单位用米，力的单位用牛顿；G=N·m2/kg2，叫万有力恒量，它在数值上等于两质量各为1Kg的物体相距1米

3.适用条件是：两个质点间的相互作用，可以看作质点的两个物体间的相互作用。若是两个均匀的球体,应是两球心间距.

二、引力恒量的测定

牛顿发现了万有引力定律，却没有给出引力恒量的数值。由于一般物体间的引力非常小，用实验测定极其困难。直到一百多年之后，才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。通常情况下取G=6.67×10—11N·m2/kg2

讨论与交流：

(1)万有引力定律指出，任何物体间都存在引力，为什么当我们两个人靠近时并没有吸引到一起？请估算你和同桌之间的引力多大？

引导他们这是估算，他和同桌的质量都是60kg,相距0.5m。学生算出后，问这个力到底有多大呢？一粒芝麻的质量大约是0.004kg,其重力约为4×10—5N，大约是你和和同桌间引力的40多倍。

(2)如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么变化？对你的生活将产生什么影响？

简略介绍发现万有引力定律的重要意义:揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动的遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心,对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。引导学生思考以下问题：

（1）谁都见过苹果；落地，但为何只有牛顿能从中悟出其中的道理呢？

（2）胡克、哈雷对重力的认识已相当接