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《万有引力定律》作业设计方案

一、教材版本与章节等信息

假设本课程使用的是通用物理教材，属于高中物理必修部分，上册中的某一章节专门讲解万有引力定律。

二、作业目标

1、知识与技能

学生能够准确表述万有引力定律的内容，即宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。

熟练运用万有引力定律公式\（F＝G\frac{m_1m_2}｛r^2}＼）（其中\（G＝667×10^｛－11}N·m^2/kg^2\））进行简单计算，例如计算两个已知质量和距离的物体之间的万有引力。

理解万有引力定律在天体运动中的基本应用，像计算天体的质量、密度等相关问题。

2、过程与方法

通过对万有引力定律相关习题的解答，培养学生的逻辑思维能力和数学运算能力。

引导学生分析实际问题中的物理模型，提高学生将实际问题转化为物理问题的能力，例如从天体的运动现象中分析出万有引力的作用。

3、情感态度与价值观

让学生体会到万有引力定律在科学发展史上的重要意义，激发学生对科学探索的兴趣。

培养学生严谨的科学态度，在运用公式计算时注意单位的换算和数据的准确性。

三、作业内容与形式

1、基础巩固型作业

概念理解题

请用自己的话阐述万有引力定律的内容，并且解释为什么说万有引力定律是普适的（字数在100~200字）。

答案：万有引力定律说的是宇宙里任何两个物体都互相吸引，引力大小和它们质量乘积成正比，和距离平方成反比。它是普适的，因为不管是地球上的物体，像苹果落地，还是宇宙中的天体，比如行星绕太阳转，都遵循这个定律，这个定律适用于宇宙间一切物体之间的相互吸引情况，不受物体的化学组成、其间介质种类等因素影响。

公式运用题

已知两个物体的质量分别为\（m_1＝5kg\），＼（m_2＝3kg\），它们之间的距离\（r＝2m\），求这两个物体之间的万有引力。（＼（G＝667×10^｛－11}N·m^2/kg^2\））

答案：根据万有引力定律公式\（F＝G\frac{m_1m_2}｛r^2}＼），将数值代入可得\（F＝667×10^｛－11}＼times\frac{5×3}｛2^2}N=667×10^｛－11}＼times\frac{15}｛4}N＝250125×10^｛－10}N\）。

数据换算题

如果一个物体的质量是\（m＝1000g\），另一个物体的质量是\（m＝500g\），距离\（d＝100cm\），在计算它们之间的万有引力时，需要将单位换算成国际单位制，然后计算万有引力。（＼（G＝667×10^｛－11}N·m^2/kg^2\））

答案：首先将质量换算成\（kg\），＼（m＝1kg\），＼（m＝05kg\），距离换算成\（m\），＼（d＝1m\）。然后根据公式\（F＝G\frac{m_1m_2}｛r^2}＼），可得\（F＝667×10^｛－11}＼times\frac{1×05}｛1^2}N＝3335×10^｛－11}N\）。

2、拓展提升型作业

天体运动中的万有引力

假设地球质量为\（M\），人造卫星质量为\（m\），卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为\（r\），求卫星绕地球运动的线速度\（v\）。（提示：卫星绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，即\（F＝G\frac{Mm}｛r^2}＝m\frac{v^2}｛r}＼））

答案：由\（G\frac{Mm}｛r^2}＝m\frac{v^2}｛r}＼），可得\（v=＼sqrt{＼frac{GM}｛r}｝＼）。

万有引力与重力关系

在地球表面附近，一个质量为\（m\）的物体受到的重力近似等于地球对它的万有引力。已知地球半径为\（R\），地球质量为\（M\），求地球表面的重力加速度\（g\）。（＼（G＝667×10^｛－11}N·m^2/kg^2\））

答案：因为在地球表面附近\（mg＝G\frac{Mm}｛R^2}＼），所以\（g=＼frac{GM}｛R^2}＼）。

3、实践探究型作业

万有引力定律的历史探究

查阅资料，了解牛顿发现万有引力定律的过程，写一篇300~500字的小短文，重点阐述他在发现过程中遇到的困难以及如何克服这些困难的。

答案：牛顿发现万有引力定律并非一帆风顺。当时人们对天体运动和地面物体运动有着不同的理解。牛顿面临的困难首先是如何将天体间的引力和地球上物体的重力联系起来。他通过对前人研究成果的深入学习，像开普勒定律等。然后进行了大量的思考和数学推导。他在研究中可能遇到数学工具不够完善的问题，但他凭借自己卓越的数学才能不断创新。例如他可能在计算天体间复杂的相互作用时遇到困难，通过不断假设、验证、修正，