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高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)（通用10篇）
在教學(xué)工作者開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)前，常常需要準(zhǔn)備教學(xué)設(shè)計(jì)，借助教學(xué)設(shè)計(jì)可以讓教學(xué)工作更加有效地進(jìn)行。那么什么樣的教學(xué)設(shè)計(jì)才是好的呢？下面是小編幫大家整理的高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì)，歡迎閱讀與收藏。
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 1
一、內(nèi) 容
人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(shū)物理必修2第六章第4節(jié)《萬(wàn)有引力理論的成就》
二、教學(xué)分析
1.教材分析
本節(jié)課是《萬(wàn)有引力定律》之后的一節(jié)，內(nèi)容是萬(wàn)有引力在天文學(xué)上的應(yīng)用。教材主要安排了“科學(xué)真是迷人”、“計(jì)算天體質(zhì)量”和“發(fā)現(xiàn)未知天體”三個(gè)標(biāo)題性?xún)?nèi)容。學(xué)生通過(guò)這一節(jié)課的學(xué)習(xí)，一方面對(duì)萬(wàn)有引力的應(yīng)用有所熟悉，另一方面通過(guò)卡文迪許“稱(chēng)量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理學(xué)史的學(xué)習(xí)，并借此對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感、態(tài)度、價(jià)值觀的學(xué)習(xí)。
2．教學(xué)過(guò)程概述
本節(jié)課從宇宙中具有共同特點(diǎn)的幾幅圖片入手，對(duì)萬(wàn)有引力提供天體圓周運(yùn)動(dòng)的向心力進(jìn)行了復(fù)習(xí)引入萬(wàn)有引力在天體運(yùn)動(dòng)中有什么應(yīng)用呢？接下來(lái)，通過(guò)“假設(shè)你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船……發(fā)現(xiàn)前方未知天體”，圍繞“你有什么辦法可以測(cè)出該天體的質(zhì)量嗎”全面展開(kāi)教學(xué)。密度的計(jì)算以及海王星的發(fā)現(xiàn)自然過(guò)渡和涉及。在教材的處理上，既立足于教材，但不被教科書(shū)所限制，除了介紹教科書(shū)中重要的基本內(nèi)容外，關(guān)注科技新進(jìn)展和我國(guó)天文觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，時(shí)代氣息濃厚，反映課改精神，著力于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
三、教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能
�。�1）通過(guò) “計(jì)算天體質(zhì)量”的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)估算中數(shù)據(jù)的近似處理辦法，學(xué)會(huì)運(yùn)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量；
�。�2）通過(guò)“發(fā)現(xiàn)未知天體”，“成功預(yù)測(cè)彗星的回歸”等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。
2.過(guò)程與方法
運(yùn)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量，體驗(yàn)運(yùn)用萬(wàn)有引力解決問(wèn)題的基本思路和方法。
3.情感、態(tài)度、價(jià)值觀
�。�1）通過(guò)“發(fā)現(xiàn)未知天體”、“成功預(yù)測(cè)彗星的回歸”的學(xué)習(xí)，體會(huì)科學(xué)定律在人類(lèi)探索未知世界的作用；
�。�2）通過(guò)了解我國(guó)天文觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，養(yǎng)成熱愛(ài)科學(xué)的情感。
四、教學(xué)重點(diǎn)
1.中心天體質(zhì)量的計(jì)算；
2. “稱(chēng)量地球的質(zhì)量”和海王星的發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)物理學(xué)史的教學(xué)。
五、教學(xué)準(zhǔn)備
實(shí)驗(yàn)器材、PPT課件等多媒體教學(xué)設(shè)備
六、教學(xué)過(guò)程
�。ㄒ唬�、圖片欣賞復(fù)習(xí)引入
通過(guò)幾張宇宙圖片的欣賞，學(xué)生體驗(yàn)宇宙中螺旋的共同特點(diǎn)，萬(wàn)有引力提供向心力是天體都遵循的規(guī)律。那么，萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中還有哪些具體的應(yīng)用呢？讓我們一起進(jìn)入本章《萬(wàn)有引力理論的成就》的學(xué)習(xí)。
�。ǘ�、創(chuàng)設(shè)情境 解決中心問(wèn)題
情境創(chuàng)設(shè)：假如你成為了一名宇航員，駕駛宇宙飛船航行在宇宙深處，突然，前方一美麗的天體出現(xiàn)在你的面前。你先關(guān)閉了宇宙的發(fā)動(dòng)機(jī)，然后飛船剛好繞美麗天體做了完美的圓周運(yùn)動(dòng)，繞行一周后，飛船就平穩(wěn)的降落在了星球上。
合作討論：你有什么辦法可以測(cè)得這一神秘天體的質(zhì)量嗎？
�。▽W(xué)生通過(guò)小組探究，教師巡回指導(dǎo)，形成自己本組的意見(jiàn)，由小組選出的代表來(lái)向全班展示自己思考的結(jié)果。）
小組代表講解展示：
思路一：測(cè)出宇宙飛船繞行一周的時(shí)間和軌道半徑，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，即：
從而得出星球（中心天體）的質(zhì)量
思路二：根據(jù)宇航員降落在星球表面上后，重力近似等于萬(wàn)有引力，即： 得出
在思路二完成之后，緊接著問(wèn)題：如何測(cè)得星球表面的重力加速度g呢？
（學(xué)生討論回答，現(xiàn)場(chǎng)教師展示借助小球的自由落體運(yùn)動(dòng)，通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)“傳感器”現(xiàn)場(chǎng)完成重力加速度的測(cè)量。）
設(shè)計(jì)說(shuō)明：
1.通過(guò)“學(xué)生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，圍繞”如何測(cè)得星球的質(zhì)量？”這一中心問(wèn)題展開(kāi)學(xué)生的討論活動(dòng)，在讓學(xué)生覺(jué)得有趣味的同時(shí)，通過(guò)小組討論、合作學(xué)習(xí)來(lái)促使學(xué)生創(chuàng)造性的思考、解決本節(jié)課的中心問(wèn)題。
2.多媒體和現(xiàn)代測(cè)量方法——傳感器讓學(xué)生感受技術(shù)帶來(lái)的便捷。
�。ㄈ⑽锢韺W(xué)史 展現(xiàn)人文魅力
啟示：一旦測(cè)出了引力常量G，那么就可以利用公式 得到地球的質(zhì)量了。
1798年，卡文迪許通過(guò)自己設(shè)計(jì)的扭秤實(shí)驗(yàn)，成功得到了引力常量的值。因此卡文迪許把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱(chēng)量地球的'重量”，是不無(wú)道理的。
而正是這段故事，讓一個(gè)外行人、著名文學(xué)家馬克·吐溫滿(mǎn)懷激情的說(shuō)：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多的收獲！”
(四)、課堂延伸——如何得到這一天體的密度？
設(shè)計(jì)說(shuō)明：在這一問(wèn)題中，老師提示了球體的體積公式，然后就把時(shí)間交給學(xué)生了。學(xué)生進(jìn)行了積極的演算，可得到的答案有兩種，一種是帶有半徑的，而另一種則是把半徑約分掉的 。“為什么半徑可以約掉呢？”這一問(wèn)題又再一次促進(jìn)了學(xué)生的思考。而這也保證了課堂的開(kāi)放性。
(五)、發(fā)現(xiàn)未知天體
視頻：“海王星的發(fā)現(xiàn)”，——展現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的足跡，注重學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和情感。
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、物理學(xué)家馮勞厄說(shuō)：“沒(méi)有任何東西像牛頓引力理論對(duì)行星軌道的計(jì)算那樣，如此有力的樹(shù)立起人們對(duì)年輕物理學(xué)的尊敬。從此以后，這門(mén)自然科學(xué)成了巨大的精神王國(guó)……”
(六)、課堂小結(jié)與反饋 簡(jiǎn)單回顧本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容
七、板書(shū)設(shè)計(jì)： 第4節(jié)《萬(wàn)有引力理論的成就》
一、 圖片欣賞，引入新課
二、 測(cè)中心天體的質(zhì)量
三、 卡文迪許——人文魅力
四、 應(yīng)用
1.測(cè)天體密度
2.發(fā)現(xiàn)未知天體
八、教學(xué)反思：
本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)上創(chuàng)造性的使用教材，通過(guò)“學(xué)生成為宇航員駕駛宇宙飛船發(fā)現(xiàn)未知天體”的情境創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生在極大的趣味中完成了本節(jié)中心內(nèi)容的教學(xué)。學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程脈絡(luò)清晰。物理學(xué)家的人文魅力學(xué)生也有一定的感知。
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 2
教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
(1)了解地球表面物體的萬(wàn)有引力兩個(gè)分力的大小關(guān)系，計(jì)算地球質(zhì)量；
(2)行星繞恒星運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)：萬(wàn)有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量；
(3)了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。
2.過(guò)程與方法：
(1)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到事物的主要因素和次要因素的一般過(guò)程和方法；
(2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)事件的之間相似性采取類(lèi)比方法分析新問(wèn)題的能力與方法；
(3)培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：
(1)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì)；
(2)體會(huì)物理學(xué)規(guī)律的簡(jiǎn)潔性和普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的優(yōu)美。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
地球質(zhì)量的計(jì)算、太陽(yáng)等中心天體質(zhì)量的計(jì)算。
教學(xué)難點(diǎn)
根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。
教學(xué)工具
多媒體、板書(shū)
教學(xué)過(guò)程
一、計(jì)算天體的質(zhì)量
1.基本知識(shí)
(1)地球質(zhì)量的計(jì)算
�、僖罁�(jù)：地球表面的物體，若不考慮地球自轉(zhuǎn)，物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力，即
�、诮Y(jié)論：
只要知道g、R的值，就可計(jì)算出地球的質(zhì)量.
(2)太陽(yáng)質(zhì)量的計(jì)算
�、僖罁�(jù)：質(zhì)量為m的行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，行星與太陽(yáng)間的萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，即
②結(jié)論：
只要知道衛(wèi)星繞行星運(yùn)動(dòng)的周期T和半徑r，就可以計(jì)算出行星的質(zhì)量.
2.思考判斷
(1)地球表面的物體，重力就是物體所受的萬(wàn)有引力.(×)
(2)繞行星勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的衛(wèi)星，萬(wàn)有引力提供向心力.(√)
(3)利用地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，可求地球的質(zhì)量.(×)
3.探究交流
若已知月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T和半徑r，由此可以求出地球的質(zhì)量嗎？能否求出月球的質(zhì)量呢？
【提示】 能求出地球的質(zhì)量、利用
為中心天體的質(zhì)量、做圓周運(yùn)動(dòng)的月球的質(zhì)量m在等式中已消掉，所以根據(jù)月球的周期T、公轉(zhuǎn)半徑r，無(wú)法計(jì)算月球的質(zhì)量
二、發(fā)現(xiàn)未知天體
1.基本知識(shí)
(1)海王星的發(fā)現(xiàn)
英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國(guó)年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，利用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出天王星外“新”行星的軌道.1846年9月23日，德國(guó)的加勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星
(2)其他天體的發(fā)現(xiàn)
近100年來(lái)，人們?cè)诤Ｍ跣堑能壍乐庥职l(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個(gè)較大的天體
2.思考判斷
(1)海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)表明了萬(wàn)有引力理論在太陽(yáng)系內(nèi)的正確性.(√)
(2)科學(xué)家在觀測(cè)雙星系統(tǒng)時(shí)，同樣可以用萬(wàn)有引力定律來(lái)分析.(√)
3.探究交流
航天員翟志剛走出“神舟七號(hào)”飛船進(jìn)行艙外活動(dòng)時(shí)，要分析其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，牛頓定律還適用嗎？
【提示】 適用.牛頓將牛頓定律與萬(wàn)有引力定律綜合，成功分析了天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.牛頓定律對(duì)物體在地面上的運(yùn)動(dòng)以及天體的運(yùn)動(dòng)都是適用的.
三、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算
【問(wèn)題導(dǎo)思】
1.求天體質(zhì)量的思路是什么？
2.有了天體的質(zhì)量，求密度還需什么物理量？
3.求天體質(zhì)量常有哪些方法？
1.求天體質(zhì)量的思路
繞中心天體運(yùn)動(dòng)的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)的天體(或衛(wèi)星)的向心力等于它與中心天體的萬(wàn)有引力，利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量
2.計(jì)算天體的質(zhì)量
下面以地球質(zhì)量的計(jì)算為例，介紹幾種計(jì)算天體質(zhì)量的方法：
(1)若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)，半徑為r，根據(jù)萬(wàn)有引力等于向心力，即
(2)若已知月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r和月球運(yùn)行的線速度v，由于地球?qū)υ虑虻?引力等于月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得
(3)若已知月球運(yùn)行的線速度v和運(yùn)行周期T，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得
(4)若已知地球的半徑R和地球表面的重力加速度g，根據(jù)物體的重力近似等于地球?qū)ξ矬w的引力，得
解得地球質(zhì)量為
3.計(jì)算天體的密度
若天體的半徑為R，則天體的密度ρ
誤區(qū)警示
1.計(jì)算天體質(zhì)量的方法不僅適用于地球，也適用于其他任何星體、注意方法的拓展應(yīng)用、明確計(jì)算出的是中心天體的質(zhì)量
2.要注意R、r的區(qū)分.R指中心天體的半徑，r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑、以地球?yàn)槔衾@近地軌道運(yùn)行，則有R=r
例：要計(jì)算地球的質(zhì)量，除已知的一些常數(shù)外還需知道某些數(shù)據(jù)，現(xiàn)給出下列各組數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出地球質(zhì)量的有哪些？( )
A.已知地球半徑R
B.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和線速度v
C.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v和周期T
D.已知地球公轉(zhuǎn)的周期T′及運(yùn)轉(zhuǎn)半徑r′
【答案】 ABC
歸納總結(jié)：求解天體質(zhì)量的技巧
天體的質(zhì)量計(jì)算是依據(jù)物體繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，列出有關(guān)方程求解的，因此解題時(shí)首先應(yīng)明確其軌道半徑，再根據(jù)其他已知條件列出相應(yīng)的方程.
四、分析天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的思路
【問(wèn)題導(dǎo)思】
1.常用來(lái)描述天體運(yùn)動(dòng)的物理量有哪些？
2.分析天體運(yùn)動(dòng)的主要思路是什么？
3.描述天體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，有哪些主要的公式？
1.解決天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路
一般行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所需要的向心力都由中心天體對(duì)它的萬(wàn)有引力提供，所以研究天體時(shí)可建立基本關(guān)系式：
2.四個(gè)重要結(jié)論
設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
以上結(jié)論可總結(jié)為“越遠(yuǎn)越慢，越遠(yuǎn)越小”
誤區(qū)警示
1.由以上分析可知，衛(wèi)星的an、v、ω、T與行星或衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，僅由被環(huán)繞的天體的質(zhì)量M和軌道半徑r決定
2.應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解時(shí)還要注意挖掘題目中的隱含條件，如地球的公轉(zhuǎn)周期是365天，自轉(zhuǎn)一周是24小時(shí)，其表面的重力加速度約為9.8 m/s2.
例：)據(jù)報(bào)道，天文學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)了一顆距地球40光年的“超級(jí)地球”，名為“55 Cancri e”，該行星繞母星(中心天體)運(yùn)行的周期約為地球繞太陽(yáng)運(yùn)行周期的480(1)，母星的體積約為太陽(yáng)的60倍.假設(shè)母星與太陽(yáng)密度相同，“55 Cancri e”與地球均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則“55 Cancri e”與地球的( )
【答案】 B
歸納總結(jié)：解決天體運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵點(diǎn)
解決該類(lèi)問(wèn)題要緊扣兩點(diǎn)：一是緊扣一個(gè)物理模型：就是將天體(或衛(wèi)星)的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)；二是緊扣一個(gè)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征，即天體(或衛(wèi)星)的向心力由萬(wàn)有引力提供.還要記住一個(gè)結(jié)論：在向心加速度、線速度、角速度和周期四個(gè)物理量中，只有周期的值隨著軌道半徑的變大而增大，其余的三個(gè)都隨軌道半徑的變大而減小
五、雙星問(wèn)題的分析方法
例：天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱(chēng)為雙星、雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍、利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運(yùn)動(dòng)特征可推算出它們的總質(zhì)量.已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期均為T(mén)，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個(gè)雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量.(引力常量為G)
歸納總結(jié)：雙星系統(tǒng)的特點(diǎn)
1.雙星繞它們共同的圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離保持不變；
2.兩星之間的萬(wàn)有引力提供各自需要的向心力；
3.雙星系統(tǒng)中每顆星的角速度相等；
4.兩星的軌道半徑之和等于兩星間的距離.
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 3
【教學(xué)目標(biāo)】
（一）知識(shí)與技能
1．了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。
2．會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。
3．理解并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路和方法。
�。ǘ┻^(guò)程與方法
1．通過(guò)萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)出計(jì)算天體質(zhì)量的公式。
2．了解天體中的知識(shí)。
�。ㄈ┣楦�、態(tài)度與價(jià)值觀
體會(huì)萬(wàn)有引力定律在人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然界奧秘中的巨大作用，讓學(xué)生懂得理論來(lái)源于實(shí)踐。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1．行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的。
2．會(huì)用已知條件求中心天體的質(zhì)量。
【教學(xué)難點(diǎn)】
根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。
教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。
【教學(xué)工具】
課件、計(jì)算機(jī)、地球儀、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備。
【教學(xué)過(guò)程】
一、引入新課
教師活動(dòng)：上節(jié)我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力定律的有關(guān)知識(shí)，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及公式是什么？公式中的G又是什么？G的測(cè)定是誰(shuí)完成的？
學(xué)生活動(dòng)：思考并回答上述問(wèn)題：
內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。
公式：F=G．
公式中的G是引力常量，它在大小上等于質(zhì)量為1 kg的兩個(gè)物體相距1 m時(shí)所產(chǎn)生的引力大小，經(jīng)測(cè)定其值為6．67×10—11 N·m2/kg2。G的測(cè)定是由卡文迪許完成的。
教師活動(dòng)：（播音部分）牛頓（1643—1727）是英國(guó)著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，是十七世紀(jì)最偉大的科學(xué)巨匠。牛頓一生對(duì)科學(xué)事業(yè)所做的貢獻(xiàn)，遍及物理學(xué)、數(shù)學(xué)和天文學(xué)等領(lǐng)域。牛頓在物理學(xué)上最主要的成就，是創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)的基本體系，對(duì)于光學(xué)，牛頓致力于光的顏色和光的本性的研究，也作出了重大貢獻(xiàn)。牛頓在數(shù)學(xué)方面，總結(jié)和發(fā)展了前人的工作，提出了“流數(shù)法”，建立了二項(xiàng)式定理，創(chuàng)立了微積分。在天文學(xué)方面，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律，創(chuàng)制了反射望遠(yuǎn)鏡，并且用它初步觀察到了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
上面用了兩個(gè)字“發(fā)現(xiàn)”，不是發(fā)明！正如幼兒園有一個(gè)小朋友造句：我爸爸發(fā)現(xiàn)了我的媽媽?zhuān)缓蟀l(fā)明了我。
萬(wàn)有引力發(fā)現(xiàn)后，再經(jīng)過(guò)了一百多年，才確定引力常量。卡文迪許扭秤的主要部分是一個(gè)輕而堅(jiān)固的T型架，倒掛在一根金屬絲的下端。T形架水平部分的兩端各裝一個(gè)質(zhì)量是m的小球，T形架的豎直部分裝一面小平面鏡M，它能把射來(lái)的光線反射到刻度尺上，這樣就能比較精確地測(cè)量金屬絲的扭轉(zhuǎn)。他測(cè)定了引力常量。這也提供了我們測(cè)量微小物體質(zhì)量的方法。古代，曹操的兒子曹沖利用浮力稱(chēng)出了大象的質(zhì)量。那我們現(xiàn)在有沒(méi)有可能利用已知的知識(shí)來(lái)稱(chēng)地球呢？
二、進(jìn)行新課
�。ㄒ唬翱茖W(xué)真實(shí)迷人”
教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“科學(xué)真實(shí)迷人”部分的內(nèi)容，思考問(wèn)題［投影出示］：
1．推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，說(shuō)明卡文迪許為什么能把自己的實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是“稱(chēng)量地球的重量”？
2．設(shè)地面附近的重力加速度g=9．8m/s2，地球半徑R =6．4×106m，引力常量G=6．67×10-11 Nm2/kg2，試估算地球的質(zhì)量。
學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式，在練習(xí)本上進(jìn)行定量計(jì)算。
教師活動(dòng)：由于地球自轉(zhuǎn)非常慢，一天只轉(zhuǎn)了一圈，所以對(duì)應(yīng)的.自轉(zhuǎn)偏向力很小。在這里，我們忽略不計(jì)。投影學(xué)生的推導(dǎo)、計(jì)算過(guò)程，一起點(diǎn)評(píng)。
kg重力加速度與高度的變化：若物體靜止在距離地面高為h的高空
�。ǘ┯�(jì)算天體的質(zhì)量
教師活動(dòng)：（課件展示太陽(yáng)系里面的星體的美麗圖片），《萬(wàn)有引力理論的成就》
教學(xué)設(shè)計(jì)
引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“天體質(zhì)量的計(jì)算”部分的內(nèi)容，同時(shí)考慮下列問(wèn)題［投影出示］：
1．應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量的基本思路是什么？
2．求解天體質(zhì)量的方程依據(jù)是什么？
學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生閱讀課文第一部分，從課文中找出相應(yīng)的答案。
1．求解天體質(zhì)量的基本思路是：根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況，求出其向心加速度，然后根據(jù)萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，進(jìn)而列方程求解．
2．從前面的學(xué)習(xí)知道，天體之間存在著相互作用的萬(wàn)有引力，而行星（或衛(wèi)星）都在繞恒星（或行星）做近似圓周的運(yùn)動(dòng)，而物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力充當(dāng)向心力，故對(duì)于天體所做的圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程只能是萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，這也是求解中心天體質(zhì)量時(shí)列方程的根源所在。
教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生深入探究
請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合課文知識(shí)以及前面所學(xué)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，加以討論、綜合，然后思考下列問(wèn)題［投影出示］。學(xué)生代表發(fā)言。
1．天體實(shí)際做何運(yùn)動(dòng)？而我們通�？烧J(rèn)為做什么運(yùn)動(dòng)？
2．描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有哪些？
3．根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)情況求解其向心加速度有幾種求法？
4．應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程──萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力求出的天體質(zhì)量有幾種表達(dá)式？各是什么？各有什么特點(diǎn)？
5．應(yīng)用此方法能否求出環(huán)繞天體的質(zhì)量？
學(xué)生活動(dòng)：討論，得出答案。學(xué)生代表發(fā)言。
1．天體實(shí)際運(yùn)動(dòng)是沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的，而我們通常情況下可以把它的運(yùn)動(dòng)近似處理為圓形軌道，即認(rèn)為天體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
2．在研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了描述其運(yùn)動(dòng)特征，我們引進(jìn)了線速度v，角速度ω，周期T三個(gè)物理量。
3．根據(jù)環(huán)繞天體的運(yùn)動(dòng)狀況，a心=4π2r/T2
4．應(yīng)用天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程──萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度方程，即
（3）F引=G=F心=ma心=m
即：G=m ③
從上述動(dòng)力學(xué)方程的表述中，可得到相應(yīng)的天體質(zhì)量表達(dá)形式：
M=4π2r3/GT2．
同理可得：M=v2r/G 或者M(jìn)=ω2r3/G．
上述三種表達(dá)式分別對(duì)應(yīng)在已知環(huán)繞天體的線速度v，角速度ω，周期T時(shí)求解中心天體質(zhì)量的方法。
以上各式中M表示中心天體質(zhì)量，m表示環(huán)繞天體質(zhì)量，r表示兩天體間距離，G表示引力常量。
5．從以上各式的推導(dǎo)過(guò)程可知，利用此法只能求出中心天體的質(zhì)量，而不能求環(huán)繞天體的質(zhì)量，因?yàn)榄h(huán)繞天體的質(zhì)量同時(shí)出現(xiàn)在方程的兩邊，已被約掉。
師生互動(dòng)：
從上面的學(xué)習(xí)可知，在應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量時(shí)，只能求解中心天體的質(zhì)量，而不能求解環(huán)繞天體的質(zhì)量。而在求解中心天體質(zhì)量的三種表達(dá)式中，最常用的是已知周期求質(zhì)量的方程。因?yàn)榄h(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)的周期比較容易測(cè)量。
教師活動(dòng)：投影例題：某宇航員駕駛航天飛機(jī)到某一星球，他使航天飛機(jī)貼近該星球附近飛行一周，測(cè)出飛行時(shí)間為4．5?103s，則該星球的平均密度是多少？
學(xué)生活動(dòng)：在練習(xí)本上分析計(jì)算，寫(xiě)出規(guī)范解答：
分析：航天飛機(jī)繞星球飛行，萬(wàn)有引力提供向心力，所以：
教師活動(dòng)：投影學(xué)生求解過(guò)程，點(diǎn)評(píng)。
�。ㄈ┌l(fā)現(xiàn)未知天體
教師活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文“發(fā)現(xiàn)未知天體”部分的內(nèi)容，考慮以下問(wèn)題［投影出示］：
教學(xué)設(shè)計(jì)
1．應(yīng)用萬(wàn)有引力定律除可估算天體質(zhì)量外，還可以在天文學(xué)上有何應(yīng)用？
2．應(yīng)用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)了哪些行星？
學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，從課文中找出相應(yīng)的答案：
1．應(yīng)用萬(wàn)有引力定律還可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)未知的天體。
2．海王星、冥王星就是應(yīng)用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的。
教師活動(dòng)：投影海王星照片與它的地貌照片
引導(dǎo)學(xué)生深入探究：
人們是怎樣應(yīng)用萬(wàn)有引力定律來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體的？發(fā)表你的看法。
學(xué)生活動(dòng)：討論并發(fā)表見(jiàn)解。
人們?cè)陂L(zhǎng)期的觀察中發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌道與應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出的軌道總存在一定的偏差，所以懷疑在天王星周?chē)�可能存在有行星，然后應(yīng)用萬(wàn)有引力定律，結(jié)合對(duì)天王星的觀測(cè)資料，便計(jì)算出了另一顆行星的軌道，進(jìn)而在計(jì)算的位置觀察新的行星。
三、課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
教師活動(dòng)：
1．處理天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的關(guān)鍵是：萬(wàn)有引力提供做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。
2．忽略地球自轉(zhuǎn)，物體所受重力等于地球?qū)ξ矬w的引力。
學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。
教師要放開(kāi)，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。
【教學(xué)體會(huì)】
思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 4
一、教材分析
1、教材所處的地位與作用
本節(jié)課在教材編排上，呈現(xiàn)的是由點(diǎn)到面逐步展開(kāi)的倒金字塔的形式，這符合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣。如果說(shuō)前三節(jié)課是用追尋的眼光追尋先人的偉大成就，那么這一節(jié)課就是學(xué)生在先人的指引下進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用的創(chuàng)新課，同時(shí)教材在開(kāi)始和結(jié)尾階段分別引用了馬克·吐溫和馮·勞厄?qū)ξ锢硌芯康木收撌龅脑�，不僅能夠激勵(lì)學(xué)生增強(qiáng)學(xué)科興趣，更能激發(fā)學(xué)生去進(jìn)一步探索宇宙的奧秘欲望!
可以說(shuō)這一節(jié)課既是知識(shí)傳授又是能力、情感的培養(yǎng)課，體現(xiàn)新課程的理念和要求。
2、教學(xué)目標(biāo)
�、僦R(shí)與技能：
1、了解萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。
2、會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。
3、理解并運(yùn)用萬(wàn)有引力定律處理天體問(wèn)題的思路和方法。
�、谶^(guò)程與方法：
1、通過(guò)萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)出計(jì)算天體質(zhì)量的公式。
2、通過(guò)一些探究活動(dòng)計(jì)算星體表面重力加速度和星體密度。
�、矍楦袘B(tài)度與價(jià)值觀：
體會(huì)萬(wàn)有引力定律在人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然界奧秘中的巨大作用，讓學(xué)生懂得理論來(lái)源于實(shí)踐，反過(guò)來(lái)又可以指導(dǎo)實(shí)踐的辯證唯物主義觀點(diǎn)
3.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
①重點(diǎn)
利用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量，由此遷移發(fā)散到各中天體質(zhì)量的計(jì)算方法上。
突破方法：對(duì)地球圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的之一模型進(jìn)行演變，類(lèi)比到一星一繞的所有模型，啟發(fā)學(xué)生利用先逐一對(duì)照再深刻體會(huì)的過(guò)程來(lái)掌握本節(jié)知識(shí)
�、陔y點(diǎn)：
在進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)遷移時(shí)，學(xué)生對(duì)準(zhǔn)確抓住模型中的各個(gè)星體所擔(dān)任的角色較為困難。此處應(yīng)為本節(jié)的難點(diǎn)所在。
突破方法：在進(jìn)行已有知識(shí)的遷移時(shí)應(yīng)重點(diǎn)重復(fù)圍繞和被繞的關(guān)系，讓學(xué)生理清星體角色，并應(yīng)用錯(cuò)誤分析的方法，加強(qiáng)對(duì)認(rèn)識(shí)的刺激
4、教材的處理
�、俑鶕�(jù)本課的內(nèi)容設(shè)計(jì)問(wèn)題，讓學(xué)生思考、討論、表達(dá)，有利學(xué)生從整體上來(lái)把握知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)閱讀、分析能力。
②充分挖掘課本資源，并堅(jiān)持一材料多用的原則。這樣既直觀，又能體現(xiàn)例子的典型性和精練性。
�、塾嗅槍�(duì)性地穿插些探究性問(wèn)題。由學(xué)生自主閱讀材料，進(jìn)行討論，并聯(lián)系已學(xué)的知識(shí)，提煉觀點(diǎn)，這有利調(diào)動(dòng)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新意識(shí)，懂得知識(shí)遷移，使教學(xué)更具啟發(fā)性。
�、軒熒�(dòng)教學(xué)來(lái)分析相關(guān)的重難點(diǎn)，這樣能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，提高上課的效率。
二、說(shuō)教法
新課改的目的之一就是改變傳統(tǒng)教學(xué)方法，針對(duì)我校提出的“自主，合作，探究”的教學(xué)理念，對(duì)于本節(jié)課的內(nèi)容將采用如下方法：
1.探究合作式
這正是新課程理念的要求，體現(xiàn)新課改精神，能夠培養(yǎng)同學(xué)的自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，充分發(fā)揮出同學(xué)的主體作用。
2.糾錯(cuò)返正式
就本節(jié)課的內(nèi)容，同學(xué)容易犯被繞和環(huán)繞星體錯(cuò)位的錯(cuò)誤，利用沿用錯(cuò)誤方法而導(dǎo)致解題無(wú)果的這樣一種方式來(lái)增強(qiáng)對(duì)同學(xué)思維的刺激，以加深對(duì)知識(shí)的理解。
3.閱讀提煉式
由同學(xué)自己閱讀教材提煉知識(shí)，總結(jié)方法，在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，逐步提高學(xué)習(xí)能力
三、說(shuō)學(xué)生
學(xué)生通過(guò)前三節(jié)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步掌握了有關(guān)天體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，對(duì)于規(guī)律的適用性也進(jìn)行了不少的嘗試，積累了一定的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于本節(jié)課的知識(shí)的遷移和發(fā)散起到了一定的鋪墊作用，因此只要在課堂上加以一定的引導(dǎo)和啟發(fā)，結(jié)合前面三節(jié)所掌握的知識(shí)，完全可以理解并應(yīng)用本節(jié)的授課內(nèi)容
四、說(shuō)學(xué)法
教是導(dǎo)學(xué)是獲，不同的學(xué)習(xí)方法獲得的知識(shí)也是不同的.，授之于魚(yú)不如受之于漁，教會(huì)學(xué)生一種學(xué)習(xí)的方法，學(xué)生將終生受益，有利于學(xué)生的終生學(xué)習(xí)通過(guò)教學(xué)要求學(xué)生掌握以下學(xué)法。
1、合作出真知
一個(gè)人的力量是有限的，利用群體的力量來(lái)打開(kāi)問(wèn)題所在，獲取知識(shí)，能讓學(xué)生走上社會(huì)后能更快的發(fā)展。
2、知識(shí)遷移法
物理規(guī)律的美就在于他的普適性，很多知識(shí)本身就是相同的，學(xué)生學(xué)會(huì)這一點(diǎn)，處理問(wèn)題就能舉一反三，游刃有余
3、有效閱讀法
這是為了克服以前那種死記硬背、生搬硬套的不科學(xué)方法，讓學(xué)生學(xué)會(huì)提取信息、構(gòu)建模型。
五、教學(xué)過(guò)程
課堂教學(xué)是學(xué)生知識(shí)的獲得、技能技巧的形成、智力、能力的發(fā)展以及情感態(tài)度與價(jià)值觀養(yǎng)成的主要途徑。為了達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，我們對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了以下的設(shè)計(jì)。
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 5
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.了解萬(wàn)有引力定律的偉大成就，能測(cè)量天體的質(zhì)量及預(yù)測(cè)未知天體等
2.熟練掌握應(yīng)用萬(wàn)有引力定律測(cè)天體質(zhì)量的思路和方法。
3.體會(huì)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)史上取得的巨大成功，激發(fā)學(xué)科學(xué)習(xí)激情和探索精神。
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
1.重點(diǎn)：測(cè)天體的質(zhì)量的思路和方法
2.難點(diǎn)：物體的重力和萬(wàn)有引力的區(qū)別和聯(lián)系。
【學(xué)習(xí)方法】
自主學(xué)習(xí)、合作交流、講授法、練習(xí)法等。
【學(xué)習(xí)過(guò)程】
一、導(dǎo)入新課：
萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)后，尤其是卡文迪許測(cè)出引力常量后，立即凸顯出定律的實(shí)用價(jià)值，能利用萬(wàn)有引力定律測(cè)天體的質(zhì)量，科學(xué)性的去預(yù)測(cè)未知的天體！這不僅進(jìn)一步證明了萬(wàn)有引力定律的正確性，而且確立了萬(wàn)有引力定律在科學(xué)史上的地位，有力地樹(shù)立起人們對(duì)年輕的物理學(xué)的尊敬。
二、多媒體展示問(wèn)題，學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)教材，交流討論。
1.說(shuō)一說(shuō)物體的重力和萬(wàn)有引力的區(qū)別和聯(lián)系
2.寫(xiě)出應(yīng)用萬(wàn)有引力定律測(cè)天體質(zhì)量的思路和方法。
3.簡(jiǎn)述“筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星”的天文學(xué)史事，該史事說(shuō)明了什么？
三、師生互動(dòng)參與上述問(wèn)題的學(xué)習(xí)與討論
1.學(xué)生互動(dòng)學(xué)習(xí)交流發(fā)言。
2.教師指導(dǎo)、幫助學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)總結(jié)（結(jié)合課件展示）。
（1）萬(wàn)有引力和物體的重力
地球表面附近的物體隨地球的自轉(zhuǎn)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受力分析如圖（1）
1）在兩極點(diǎn):
2）除兩極點(diǎn)外：萬(wàn)有引力的一個(gè)分力提供向心力，另外一個(gè)分力就是物體受到的重力，由于提供
向心力的力很�。词乖诔嗟郎希�，物體的重力
的數(shù)值和萬(wàn)有引力相差很小。
3）在赤道處：
顯然，地球表面附近隨緯度的增加，重力加速度值略微增大。若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，物體受到的萬(wàn)有引力約為物體在該處受到的重力，不予考慮二者的差別。
物體在距離地心距離為r（r>R）處的加速度為ar:
則:
若忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，物體在距離地心距離為r處的重力加速度為gr:
則:
�。�2）“科學(xué)真是迷人”巧測(cè)地球的質(zhì)量
若不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響：，則:
地面的重力加速度g和地球半徑R在卡文迪許之前就已知道，卡文迪許測(cè)出了引力常量G，就可以算出地球的質(zhì)量M。這在當(dāng)時(shí)看來(lái)就是一個(gè)科學(xué)奇跡。難怪著名文學(xué)家馬克·吐溫滿(mǎn)懷激情地說(shuō)：“科學(xué)真是迷人。根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多收獲！”
（3）計(jì)算天體的質(zhì)量
1）計(jì)算太陽(yáng)的質(zhì)量
核心思路方法:萬(wàn)有引力提供行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。
對(duì)行星由牛頓第二定律得：可得：
2）計(jì)算其他中心天體的質(zhì)量：
核心思路方法:萬(wàn)有引力提供小星體繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。
對(duì)小星體由牛頓第二定律得：
可得：
思考與討論：如何進(jìn)一步測(cè)中心天體的密度？
中心天體的體積:，中心天體的密度：
聯(lián)立以上各式得: 。
若，則：這是很重要的一個(gè)結(jié)論。
�。�4）發(fā)現(xiàn)未知天體：
1）筆尖下發(fā)現(xiàn)海王星
1781年人們發(fā)現(xiàn)矛盾亞當(dāng)斯和勒維耶計(jì)算并預(yù)言伽勒發(fā)現(xiàn)證實(shí)
2）哈雷彗星的“按時(shí)回歸”
1705年英國(guó)天文學(xué)家哈雷根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算了一顆著名彗星的軌道并正確預(yù)言了它的回歸。
3）海王星的發(fā)現(xiàn)和哈雷彗星的“按時(shí)回歸”不僅進(jìn)一步證實(shí)了萬(wàn)有引力定律的正確性，同時(shí)也確立了萬(wàn)有引力定律在科學(xué)史上的地位，也成為科學(xué)史上的美談。科學(xué)定律的可預(yù)測(cè)性體現(xiàn)的淋漓盡致！
四、隨堂練習(xí)：
例1:開(kāi)普勒定律不僅適用于太陽(yáng)系，它對(duì)一切具有中心天體的引力系統(tǒng)（如地月系統(tǒng)）都成立。經(jīng)測(cè)定月地距離為3.84×108m，月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為2.36×106S，試計(jì)算地球的質(zhì)量M地。（G=6.67×10-11Nm2/kg2，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）
例2:2001年10月22日，歐洲航天局由衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個(gè)超大型黑洞，命名為MCG6－30－15，由于黑洞的`強(qiáng)大引力，周?chē)镔|(zhì)大量掉入黑洞，假定銀河系中心僅此一個(gè)黑洞，已知太陽(yáng)系繞銀河系中心勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，下列哪一組數(shù)據(jù)可估算該黑洞的質(zhì)量（）
A.地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期和速度
B.太陽(yáng)的質(zhì)量和運(yùn)行速度
C.太陽(yáng)的質(zhì)量和到MCG6－30－15的距離
D.太陽(yáng)運(yùn)行速度和到MCG6－30－15的距離
例3:地球可視為球體，其自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，在赤道上用彈簧秤測(cè)得某物體的重量是在兩極處測(cè)得同一物體重量的0.9倍，已知引力常量為G，試求地球的平均密度。
例4:某星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的9倍，半徑是地球半徑的一半，若從地球上平拋一物體射程為60m，則在該星球上以同樣的初速度，同樣的高度平拋物體，其射程是
五、學(xué)習(xí)目標(biāo)的自我評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)小結(jié)
本節(jié)課首先認(rèn)識(shí)了萬(wàn)有引力和重力間的差異，后學(xué)習(xí)了應(yīng)用萬(wàn)有引力定律測(cè)天體質(zhì)量的兩種基本方法：1）和2），最后見(jiàn)識(shí)了萬(wàn)有引力定律在探索宇宙過(guò)程中發(fā)揮的重要作用和地位。
六、課后作業(yè)：
教材P432、3、4
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 6
一、課題：
萬(wàn)有引力定律
二、課型：
概念課（物理按教學(xué)內(nèi)容課型分為：規(guī)律課、概念課、實(shí)驗(yàn)課、習(xí)題課、復(fù)習(xí)課）
三、課時(shí)：
1課時(shí)
四、教學(xué)目標(biāo)
�。ㄒ唬┲R(shí)與技能
1.理解萬(wàn)有引力定律的含義并會(huì)用萬(wàn)有引力定律公式解決簡(jiǎn)單的引力計(jì)算問(wèn)題。
2.知道萬(wàn)有引力定律公式的適用范圍。
�。ǘ┻^(guò)程與方法：在萬(wàn)有引力定律建立過(guò)程的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)與推理論證等方法。
（三）情感態(tài)度價(jià)值觀
1.培養(yǎng)學(xué)生研究問(wèn)題時(shí)，抓住主要矛盾，簡(jiǎn)化問(wèn)題，建立理想模型的處理問(wèn)題的能力。
2.通過(guò)牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思考過(guò)程，說(shuō)明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀。
五、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式。
難點(diǎn)：
1.對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解；
2.學(xué)生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來(lái)。
六、教學(xué)法：
合作探究、啟發(fā)式學(xué)習(xí)等
七、教具：
多媒體、課本等
八、教學(xué)過(guò)程
�。ㄒ唬⿲�(dǎo)入
回顧以前對(duì)月-地檢驗(yàn)部分的學(xué)習(xí)，明確既然太陽(yáng)與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間具有與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。這里進(jìn)一步大膽假設(shè)：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？
引發(fā)學(xué)生思考：很可能有，只是因?yàn)槲覀兩磉叺奈矬w質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺(jué)察罷了，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個(gè)物體間，即具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力定律．然后在學(xué)生的興趣中進(jìn)行假設(shè)論證。
�。ǘ┻M(jìn)入新課
學(xué)生自主閱讀教材第40頁(yè)萬(wàn)有引力定律部分，思考以下問(wèn)題：
1.什么是萬(wàn)有引力？并舉出實(shí)例。
教師引導(dǎo)總結(jié)：萬(wàn)有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對(duì)地、地對(duì)月、地對(duì)地面上物體的引力都是其實(shí)例。
2.萬(wàn)有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？并注明每個(gè)符號(hào)的單位和物理意義。
教師引導(dǎo)總結(jié)：萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它的質(zhì)量的乘積成下比，跟它們間的距離平方成反比．式中各物理量的含義及單位：F為兩個(gè)物體間的引力，單位：N．m1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，單位：kg，r為兩個(gè)物體間的距離，單位：m。G為萬(wàn)有引力常量：G=6．67×10-11N·m2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距米時(shí)的相互作用力，單位：N·m2/kg2．
3.萬(wàn)有引力定律的適用條件是什么？
教師引導(dǎo)總結(jié)：只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間的距離。
4.你認(rèn)為萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？
教師引導(dǎo)總結(jié)：萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的`物理意義：它對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一起來(lái)；對(duì)科學(xué)文化發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的`奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。
（三）深化理解
在完成上述問(wèn)題后，小組討論，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)一步深化對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解，即：
1.普遍性：萬(wàn)有引力存在于任何兩個(gè)物體之間，只不過(guò)一般物體的質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬(wàn)有引力也非常小，完全可以忽略不計(jì)。
2.相互性：兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力與反作用力。
3.特殊性：兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力和物體所在的空間及其他物體存在無(wú)關(guān)。
4.適用性：只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間的距離。
�。ㄋ模┗顒�(dòng)探究
請(qǐng)兩名學(xué)生上講臺(tái)做個(gè)游戲：兩人靠攏后離開(kāi)三次以上。創(chuàng)設(shè)情境，加深學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)的印象和運(yùn)用，請(qǐng)一位同學(xué)上臺(tái)展示計(jì)算結(jié)果，師生互評(píng)。
1．請(qǐng)估算這兩位同學(xué)，相距1m遠(yuǎn)時(shí)它們間的萬(wàn)有引力多大？（可設(shè)他們的質(zhì)量為50kg）
解：由萬(wàn)有引力定律得：代入數(shù)據(jù)得：F1=1．7×10-7N
2.已知地球的質(zhì)量約為6．0×1024kg，地球半徑為6．4×106m，請(qǐng)估算其中一位同學(xué)和地球之間的萬(wàn)有引力又是多大？
解：由萬(wàn)有引力定律得：代入數(shù)據(jù)得：F2=493N
3.已知地球表面的重力加速度，則其中這位同學(xué)所受重力是多少？并比較萬(wàn)有引力和重力？
解：G=mg=490N。
比較結(jié)果為萬(wàn)有引力比重力大，原因是因?yàn)樵诘厍虮砻嫔系奈矬w所受萬(wàn)有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力。
�。ㄎ澹┱n堂小結(jié)
小結(jié)：學(xué)生在教師引導(dǎo)下認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，完成多媒體呈現(xiàn)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)框架圖，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，進(jìn)行生生互評(píng)。
�。┎贾米鳂I(yè)
作業(yè)：完成“問(wèn)題與練習(xí)”
九、板書(shū)設(shè)計(jì)
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 7
一、教學(xué)目標(biāo)
1.了解萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)思路和過(guò)程;知道什么是萬(wàn)有引力定律;知道萬(wàn)有引力常量以及它的測(cè)量方法。
2.通過(guò)逐步建立萬(wàn)有引力定律的過(guò)程，提高演繹思維能力與歸納概括能力，學(xué)習(xí)物理規(guī)律“提出猜想、理論推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)”的科學(xué)研究方法。
3.感受物理學(xué)的科學(xué)魅力，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
【重點(diǎn)】月--地檢驗(yàn)，萬(wàn)有引力定律，引力常量。
【難點(diǎn)】月--地檢驗(yàn)的思路。
三、教學(xué)方法
講授法、問(wèn)答法、練習(xí)法
四、教學(xué)過(guò)程
(一)導(dǎo)入新課
帶領(lǐng)學(xué)生回顧太陽(yáng)與行星的'引力公式。
教師追問(wèn)：行星與太陽(yáng)間的引力能使行星不能飛離太陽(yáng)，那是什么力使地面的物體不能離開(kāi)地球，總要落回地面呢?
【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)設(shè)置疑問(wèn)，引發(fā)學(xué)生思考，導(dǎo)出課題
(二)新課講授
1、萬(wàn)有引力的猜想
教師講述牛頓對(duì)蘋(píng)果思考的故事：蘋(píng)果成熟后會(huì)受重力掉落在地面，如果蘋(píng)果樹(shù)長(zhǎng)在最高的山頂上，蘋(píng)果也會(huì)受重力落到地面上，并且這個(gè)力沒(méi)有明顯的變化，如果蘋(píng)果樹(shù)延伸到月球上，這個(gè)力會(huì)不會(huì)作用到月球上?
引出猜想：拉住月球使它繞地球運(yùn)動(dòng)的力，與拉著蘋(píng)果下落的力是否是同種力?
2、萬(wàn)有引力的檢驗(yàn)
(1)先假定維持月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使蘋(píng)果下落的力是同一種力，遵循“平方反比”規(guī)律。
講解引力常量確定具體數(shù)值后的意義：
�、僖ΤＡ渴亲匀唤缰袔讉�(gè)最重要的物理常量之一。
�、谒麨榕ｎD的萬(wàn)有引力定律的普遍意義奠定了強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，使得萬(wàn)有引力定律開(kāi)始在天文學(xué)上發(fā)展有了重要作用。
【設(shè)計(jì)意圖】良好的課堂互動(dòng)可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，實(shí)驗(yàn)觀察鍛煉學(xué)生分析總結(jié)的能力。
(三)鞏固提高
舉出兩道關(guān)于萬(wàn)有引力定律的例題進(jìn)行鞏固。
例題一：萬(wàn)有引力定律表明任何兩個(gè)物體之間都存在著萬(wàn)有引力，但為什么人與人之間不會(huì)因?yàn)槿f(wàn)有引力而吸在一起?試假設(shè)合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
例題二：已知地球赤道長(zhǎng)為L(zhǎng)，地球表面重力加速度為g，月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)推算月球與地球間的近似距離。
【設(shè)計(jì)意圖】應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解答問(wèn)題。
(四)小結(jié)作業(yè)
小結(jié)：學(xué)生總結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容。
作業(yè)：課后3道習(xí)題。
【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)合作、交流，及時(shí)小結(jié)，讓知識(shí)系統(tǒng)化。
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 8
一、教學(xué)目標(biāo)
1.能說(shuō)出萬(wàn)有引力定律內(nèi)容并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。
2.通過(guò)學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律，提升觀察思考交流能力。
3.通過(guò)每節(jié)課程學(xué)習(xí)，體會(huì)物理與生活的緊密聯(lián)系。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
【重點(diǎn)】萬(wàn)有引力定律的理解。
【難點(diǎn)】萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用。
三、教學(xué)過(guò)程
環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課
教師展示視頻：蘋(píng)果成熟落地、月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)、地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng);提問(wèn)：重力是怎么產(chǎn)生的?地球?qū)μO(píng)果的引力、地球?qū)υ虑虻牧吞?yáng)對(duì)行星的引力是同一種力嗎?
提出猜想：地球?qū)Φ孛嫖矬w的引力、地球?qū)υ虑虻牧吞?yáng)對(duì)行星的引力，是同一種力，遵循相同的規(guī)律，由此引入新課。
環(huán)節(jié)二：新課講授
教師發(fā)放關(guān)于月地檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的資料小卡片，學(xué)生自主閱讀，進(jìn)行總結(jié)：地球與地面物體之間、地球?qū)υ虑蚝吞?yáng)對(duì)行星之間都存在力的作用，屬于同種力，遵循相同的規(guī)律。
教師進(jìn)行引導(dǎo)：既然地球?qū)Φ孛嫖矬w之間、地球與月球之間、太陽(yáng)與行星之間的引力、與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比、跟它們的距離的二次方成反比。那么我們可以更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的.力?滿(mǎn)足同樣的規(guī)律?
安排學(xué)生閱讀教材，獨(dú)立思考什么是萬(wàn)有引力，然后小組內(nèi)交流討論并發(fā)表意見(jiàn)。
教師歸納總結(jié)：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量的乘積成正比、與它們之間距離的二次方成反比。這就是萬(wàn)有引力定律。
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 9
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
1、使學(xué)生能應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決天體問(wèn)題：
2、通過(guò)萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運(yùn)行的速度等；
3、通過(guò)應(yīng)用萬(wàn)有引力定律使學(xué)生能在頭腦中建立一個(gè)清晰的解決天體問(wèn)題的圖景：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是兩行星間的萬(wàn)有引力提供的。
能力目標(biāo)
1、通過(guò)使學(xué)生能熟練的掌握萬(wàn)有引力定律；
情感目標(biāo)
1、通過(guò)使學(xué)生感受到自己能應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題——天體運(yùn)動(dòng)。
教學(xué)建議
應(yīng)用萬(wàn)有引力定律解決天體問(wèn)題主要解決的是：天體的質(zhì)量、天體的密度、天體的重力加速度、天體運(yùn)行的速度天文學(xué)的初步知識(shí)等。教師在備課時(shí)應(yīng)了解下列問(wèn)題：
1、天體表面的重力加速度是由天體的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的。
2、地球上物體的重力和地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力的關(guān)系：物體隨地球的.自轉(zhuǎn)所需的向心力，是由地球?qū)ξ矬w引力的一個(gè)分力提供的，引力的另一個(gè)分力才是通常所說(shuō)的物體受到的重力。
教學(xué)重點(diǎn)：
萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用
教學(xué)難點(diǎn)：
地球重力加速度問(wèn)題
教學(xué)方法：
討論法
教學(xué)用具：
計(jì)算機(jī)
教學(xué)過(guò)程：
一、地球重力加速度。
問(wèn)題一：在地球上是赤道的重力加速度大還是兩極的加速度大？
這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生充分討論：
1、有的學(xué)生認(rèn)為：地球上的加速度是不變化的。
2、有的學(xué)生認(rèn)為：兩極的重力加速度大。
3、也有的的學(xué)生認(rèn)為：赤道的重力加速度大。
出現(xiàn)以上問(wèn)題是因?yàn)椋簩W(xué)生可能沒(méi)有考慮到地球是橢球形的，也有不記得公式的等。
教師板書(shū)并講解：
在質(zhì)量為、半徑為的地球表面上，如果忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，質(zhì)量為的物體的重力加速度，可以認(rèn)為是由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力產(chǎn)生的。由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律有：
則該天體表面的重力加速度為：
由此式可知，地球表面的重力加速度是由地球的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定的。而又因?yàn)榈厍蚴菣E球的赤道的半徑大，兩極的半徑小，所以赤道上的重力加速度小，兩極的重力加速度大。也可讓學(xué)生發(fā)揮得：離地球表面的距離越大，重力加速度越小。
問(wèn)題二：有1kg的物體在北京的重力大還是在上海的重力大？
這個(gè)問(wèn)題有學(xué)生回答
問(wèn)題三：
1、地球在作什么運(yùn)動(dòng)？人造地球衛(wèi)星在作什么運(yùn)動(dòng)？
通過(guò)展示圖片為學(xué)生建立清晰的圖景。
2、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是誰(shuí)提供的？
回答：地球與衛(wèi)星間的萬(wàn)有引力即由牛頓第二定律得：
3、由以上可求出什么？
①衛(wèi)星繞地球的線速度：
�、谛l(wèi)星繞地球的周期：
�、坌l(wèi)星繞地球的角速度：
教師可帶領(lǐng)學(xué)生分析上面的公式得：
當(dāng)軌道半徑不變時(shí)，則衛(wèi)星的周期不變、衛(wèi)星的線速度不變、衛(wèi)星的角速度也不變。
當(dāng)衛(wèi)星的角速度不變時(shí)，則衛(wèi)星的軌道半徑不變。
課堂練習(xí)：
1、假設(shè)火星和地球都是球體，火星的質(zhì)量和地球質(zhì)量。之比，火星的半徑和地球半徑之比，那么離火星表面高處的重力加速度和離地球表面高處的重力加速度。之比等于多少？
解：因物體的重力來(lái)自萬(wàn)有引力，所以：
則該天體表面的重力加速度為：
所以：
2、若在相距甚遠(yuǎn)的兩顆行星和的表面附近，各發(fā)射一顆衛(wèi)星和，測(cè)得衛(wèi)星繞行星的周期為，衛(wèi)星繞行星的周期為，求這兩顆行星密度之比是多大？
解：設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為，行星質(zhì)量為，衛(wèi)星質(zhì)量為。
由萬(wàn)有引力定律得：
解得：
所以：
3、某星球的質(zhì)量約為地球的的9倍，半徑約為地球的一半，若從地球上高處平拋一物體，射程為60米，則在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為：
A、10米B、15米C、90米D、360米
解得：（A）
布置作業(yè)：
探究活動(dòng)
組織學(xué)生收集資料，編寫(xiě)相關(guān)論文，可以參考下列題目：
1、月球有自轉(zhuǎn)嗎？（針對(duì)這一問(wèn)題，學(xué)生會(huì)很容易回答出來(lái)，但是關(guān)于月球的自轉(zhuǎn)情況卻不一定很清楚，教師可以加以引伸，比如月球自轉(zhuǎn)周期，為什么我們看不到月球的另一面？）
2、觀察月亮。
有條件的讓學(xué)生觀察月亮以及星體，收集相關(guān)資料，練習(xí)地理天文知識(shí)編寫(xiě)小論文。
高中物理《萬(wàn)有引力理論的成就》教學(xué)設(shè)計(jì) 10
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1、了解萬(wàn)有引力定律得出的思路和過(guò)程，知道重物下落和天體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)一性。
2、理解萬(wàn)有引力定律的含義并會(huì)用萬(wàn)有引力定律公式解決簡(jiǎn)單的引力計(jì)算問(wèn)題。
3、知道萬(wàn)有引力定律公式的適用范圍。
4、理解萬(wàn)有引力常量的意義及測(cè)定方法，了解卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。
二、過(guò)程與方法
1、在萬(wàn)有引力定律建立過(guò)程的學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、猜想假設(shè)與推理論證等方法。
2、培養(yǎng)學(xué)生研究問(wèn)題時(shí)，抓住主要矛盾，簡(jiǎn)化問(wèn)題，建立理想模型的處理問(wèn)題的能力。
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
1、通過(guò)牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思考過(guò)程，說(shuō)明科學(xué)研究的長(zhǎng)期性，連續(xù)性及艱巨性，提高學(xué)生科學(xué)價(jià)值觀。
2、經(jīng)過(guò)萬(wàn)有引力常量測(cè)定的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)的方法論和物理常量數(shù)量級(jí)的重要性
【教學(xué)重點(diǎn)】
1、月—地檢驗(yàn)的推到過(guò)程。
2、萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容及表達(dá)公式。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1、對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解。
2、使學(xué)生能把地面上的物體所受重力與其他星球與地球之間存在的引力是同性質(zhì)的力聯(lián)系起來(lái)。
【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】
在本節(jié)課教學(xué)，將讓學(xué)生繼續(xù)經(jīng)歷上節(jié)課的萬(wàn)有引力定律“發(fā)現(xiàn)之旅”，為此使整個(gè)教學(xué)流程力圖體現(xiàn)如下規(guī)律發(fā)現(xiàn)過(guò)程：
進(jìn)一步猜想：“天上”的力與“人間”的力可能出于同一本源？
月—地檢驗(yàn)：這個(gè)大膽的想法要由事實(shí)檢驗(yàn)。
更大膽地猜想：是否任意兩個(gè)物體之間都存在這樣的引力？么樣的規(guī)律？
公式中的G是比例系數(shù)，F(xiàn)是太陽(yáng)和行星之間的引力，正是太陽(yáng)和行星之間的引力使得行星不能飛離太陽(yáng)。那么大家想到過(guò)，又是什么力使得地面的物體不能離開(kāi)地球，總要落回地面呢？
為了研究這個(gè)問(wèn)題，下面我們繼續(xù)來(lái)體驗(yàn)一下：牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思維過(guò)程。
一、學(xué)生活動(dòng)：
�。ㄒ龑�(dǎo)學(xué)生回答，教師及時(shí)糾正補(bǔ)充）
A、行星與太陽(yáng)間的引力提供作為行星繞太陽(yáng)近似圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，從而使得行星不能飛離太陽(yáng)。
B、行星與太陽(yáng)間的引力F與太陽(yáng)和行星之間的距離r，行星質(zhì)量m和太陽(yáng)質(zhì)量M有關(guān)。
C、根據(jù)開(kāi)普勒第一、第二定律和牛頓第三定律推出太陽(yáng)與行星間的引力遵從的規(guī)律
二、授新課
�。ㄒ唬⑦M(jìn)一步猜想
教師活動(dòng)：
演示：將塑料制成且內(nèi)部空心的蘋(píng)果置于某位學(xué)生頭頂不遠(yuǎn)處，靜止釋放。
誘思：
1、蘋(píng)果為什么只砸向這位同學(xué)，而不是砸向其他同學(xué)呢？
2、那么受到重力又是怎么產(chǎn)生的呢？
3、地球?qū)μO(píng)果的引力和太陽(yáng)對(duì)行星的引力是否根本就是同一種力？若是這樣，物體離地面越遠(yuǎn)，其受到地球的引力就應(yīng)該越小，比如我們爬到高山上時(shí)，察覺(jué)到我們受到重力減小了？為什么？
4、這樣的高度比起天體之間的距離來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直太小了。如果我們?cè)偻h(yuǎn)處設(shè)想，物體延伸到月球那么遠(yuǎn)，物體將會(huì)怎么樣運(yùn)動(dòng)？
于是我們可以提出這樣的猜想：太陽(yáng)對(duì)行星的引力，地球?qū)υ虑虻牧�，地球�(qū)Φ孛嫔衔矬w的力，也許真是同一種力，遵循相同的規(guī)律？
學(xué)生活動(dòng)：
�。ㄓ^察蘋(píng)果的運(yùn)動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題，并進(jìn)行思考討論）
1、由于重力方向豎直向下，蘋(píng)果在其重力作用下，在這位同學(xué)頭頂正上方可認(rèn)為做豎直向下的自由落體運(yùn)動(dòng)。
2、由于地球?qū)μO(píng)果的吸引力而產(chǎn)生的可能是同一種力。
3、沒(méi)有明顯減弱，可能因?yàn)檫�不夠遠(yuǎn)。
4、可能這個(gè)物體會(huì)象月球那樣繞著地球運(yùn)動(dòng)。
�。ǘ⒃隆貦z驗(yàn)
教師活動(dòng)：
假定上述猜想成立，月球和蘋(píng)果的地位相當(dāng)，則地球?qū)υ虑虻牧εc地球?qū)μO(píng)果的力應(yīng)該同樣遵從“平方反比”律，即，那么月球軌道上的物體受到的引力比他在地面附近受到的引力要小。創(chuàng)設(shè)情景：
在牛頓時(shí)代，重力加速度g、月—地的距離r、月球的公轉(zhuǎn)周期T都能精確的測(cè)定，已知r=3。8×108m，T=27 。3天， g=9。8m/s2，月球軌道半徑即月—地的距離r為地球半徑R的60倍，那么：
�、僭谠虑蜍壍郎系奈矬w受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2的幾分之一？
�、谖矬w在月球軌道上的加速度a（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）是它在地面附近下落的加速度g重力加速度（重力加速度）的幾分之一？
可見(jiàn)：用數(shù)據(jù)說(shuō)明上述設(shè)想的正確性，牛頓的設(shè)想經(jīng)受了事實(shí)的檢驗(yàn)，地球?qū)υ虑虻牧Γ厍驅(qū)Φ孛嫖矬w的力真是同一種力。至此，平方反比律已經(jīng)擴(kuò)展到太陽(yáng)與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間。學(xué)生活動(dòng)：
�。ㄍㄟ^(guò)創(chuàng)設(shè)情景中數(shù)據(jù)，讓學(xué)生進(jìn)行定量計(jì)算）
�、僭O(shè)物體的質(zhì)量為m在月球軌道上的物體受到的引力，物體在地面附近受到的，則有
�、谠O(shè)質(zhì)量為m的物體在月球的軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度（月球公轉(zhuǎn)的向心加速度）為a，則，，r=60R，得，代入數(shù)據(jù)解得
（三）、萬(wàn)有引力定律
教師活動(dòng)：
既然太陽(yáng)與行星之間，地球與月球之間、地球?qū)Φ孛嫖矬w之間具有與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，跟它們的距離的二次方成反比的引力。那么我們可以更大膽設(shè)想：是否任何兩個(gè)物體之間都存在這樣的力？很可能有，只是因?yàn)槲覀兩磉叺奈矬w質(zhì)量比天體的質(zhì)量小得多，我們不易覺(jué)察罷了，于是我們可以把這一規(guī)律推廣到自然界中任意兩個(gè)物體間，即具有劃時(shí)代意義的萬(wàn)有引力定律。提出問(wèn)題，閱讀教材：
1、什么是萬(wàn)有引力？并舉出實(shí)例。
2、萬(wàn)有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律？其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何？并注明每個(gè)符號(hào)的單位和物理意義。
3、萬(wàn)有引力定律的適用條件是什么？
4、你認(rèn)為萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有何深遠(yuǎn)意義？
對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解：
A、普遍性：萬(wàn)有引力存在于任何兩個(gè)物體之間，只不過(guò)一般物體的.質(zhì)量與星球相比太小了，他們之間的萬(wàn)有引力也非常小，完全可以忽略不計(jì)。
B、相互性：兩個(gè)物體相互作用的引力是一對(duì)作用力與反作用力。
C、特殊性：兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力和物體所在的空間及其他物體存在無(wú)關(guān)。
D、適用性：只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間的距離。
學(xué)生活動(dòng)：
�。ㄌ岢鰡�(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問(wèn)題閱讀教材P70—71，教師引導(dǎo)總結(jié)）
1、萬(wàn)有引力是普遍存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間的相互吸引力。日對(duì)地、地對(duì)月、地對(duì)地面上物體的引力都是其實(shí)例。
2、萬(wàn)有引力定律的內(nèi)容是：宇宙間一切物體都是相互吸引的。兩物體間的引力大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成下比，跟它們間的距離平方成反比。 式中各物理量的含義及單位：
F為兩個(gè)物體間的引力，單位：N。
m1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量，單位：kg
r為兩個(gè)物體間的距離，單位：m
G為萬(wàn)有引力常量：G=6。67×10—11 Nm2/kg2，它在數(shù)值上等于質(zhì)量是1Kg的物體相距米時(shí)的相互作用力，單位：Nm2/kg2。
3、只適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的引力，當(dāng)物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身時(shí)，物體可看成質(zhì)點(diǎn)；當(dāng)兩物體是質(zhì)量分布均勻的球體時(shí)，它們間的引力也可直接用公式計(jì)算，但式中的r是指兩球心間的距離
4、萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)有著重要的物理意義：它對(duì)物理學(xué)、天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響；它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一起來(lái)；對(duì)科學(xué)文化發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用，解放了人們的思想，給人們探索自然的奧秘建立了極大信心，人們有能力理解天地間的各種事物。
�。ㄋ模�、萬(wàn)有引力常量
教師活動(dòng)：
動(dòng)畫(huà)展示：（教材中沒(méi)有，補(bǔ)充給學(xué)生，如右圖）并介紹構(gòu)造、演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生一起分析原理。
測(cè)引力（極�。┺D(zhuǎn)化為測(cè)引力矩，再轉(zhuǎn)化為測(cè)石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點(diǎn)在刻度尺上移動(dòng)的距離（較大）。根據(jù)預(yù)先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而求得引力，確定引力恒量的值G=6.754×10—11 Nm2/kg2。
根據(jù)上述資料結(jié)合教材，思考問(wèn)題：
1、試比較卡文迪許測(cè)定引力常量的值G和現(xiàn)代引力常量G。并嘗試說(shuō)明卡文迪許在測(cè)G值時(shí)巧妙在哪里？
2、引力常量的測(cè)定有何實(shí)際意義？
學(xué)生活動(dòng)：
著變化量與微小量的關(guān)系，算出微小變化量。
2、卡文迪許在測(cè)定引力恒量G，表明萬(wàn)有引力定律適用于地面的任何兩個(gè)物體，用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步證明了萬(wàn)有引力定律的普適性；同時(shí)使得包括計(jì)算星體質(zhì)量在內(nèi)的關(guān)于萬(wàn)有引力定律的定量計(jì)算成為可能。
�。ㄎ澹�、實(shí)踐探究
創(chuàng)設(shè)情景：
1、請(qǐng)估算這兩位同學(xué)，相距1m遠(yuǎn)時(shí)它們間的萬(wàn)有引力多大？（可設(shè)他們的質(zhì)量為50kg）
2、已知地球的質(zhì)量約為6.0×1024kg，地球半徑為6.4×106m，請(qǐng)估算其中一位同學(xué)和地球之間的萬(wàn)有引力又是多大？
3、已知地球表面的重力加速度，則其中這位同學(xué)所受重力位多少？并比較萬(wàn)有引力和重力？
本題小結(jié)：由此可見(jiàn)通常物體間的萬(wàn)有引力極小，一般不易感覺(jué)到。而物體與天體間的萬(wàn)有引力（如人與地球）就不能忽略了。
學(xué)生
活動(dòng)：兩位同學(xué)靠攏后離開(kāi)三次以上。
學(xué)生思考回答：萬(wàn)有引力太小。
根據(jù)情景中數(shù)據(jù)，學(xué)生進(jìn)行估算：
1。由萬(wàn)有引力定律得：
代入數(shù)據(jù)得：F1=1。7×10—7N
2。由萬(wàn)有引力定律得：
代入數(shù)據(jù)得：F2=493N
3。，比較結(jié)果萬(wàn)有引力比重力大．原因是在地球表面上的物體所受萬(wàn)有引力可分解為重力和自轉(zhuǎn)所需的向心力．
學(xué)生活動(dòng)：
認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，完成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)框架圖（如下圖），并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，進(jìn)而進(jìn)行生生互評(píng)。
學(xué)生體會(huì)：
發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思維過(guò)程：假想——理論推導(dǎo)——實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)
作業(yè)：P71頁(yè)1—3題
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