7.2 万有引力定律 教案-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

课 题 7.2 万有引力定律 教 学 目 标 1. 知道万有引力存在于任意两个物体之间，知道其表达式及适用范围。 2. 理解万有引力的推导过程。 3. 会应用万有引力定律，知道万有引力定律公式中r的物理意义，了解引力常量G的测量在科学史上的重大意义。 重 点 应用万有引力定律，知道万有引力定律公式中r的物理意义。 难 点 理解万有引力的推导过程。 教 学 过 程 1、 情境引入 师：是什么原因使行星绕太阳运动？天体速度改变，说明一定受到外力提供向心力，太阳对它的引力，那这个引力与哪些因素有关？历史上的科学家都提出了不同的观点，开普勒认为行星的运动是由于太阳的磁力引起的。伽利略认为行星的运动是“惯性”自行维持的。笛卡尔认为宇宙由不停旋转的微粒组成，微粒的运动形成漩涡，太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动。胡克认为行星的运动是由于太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。由于关于运动和力的清晰概念是之后由牛顿建立，故无法深入研究。 2、 新课教学 师：太阳对行星的引力，根据经验，太阳对行星的引力F应该与行星到太阳的距离r有关，那么F与r的定量关系是什么？我们简化模型，行星轨道按照“圆”来处理。行星绕太阳运动的向心力：，天文观测行星速度 教 学 过 程 v很难，但易测得公转周期T：，开普勒第三定律消掉T：，整理关系式：，太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳距离的平方成反比。 问：行星对太阳有没有作用力？为什么？ 生：有，牛顿第三定律。 问：行星对太阳的作用力与哪些因素有关？ 生：与太阳的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。 问：用表达式应该如何表示？ 生： 师：根据力的作用是相互的，可得出太阳与行星间的引力：，可以写成：，G是一个常量，对任何行星都是相同的。 师：例1. 下面关于太阳对行星的引力说法中的正确的是 ： A. 太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力 B. 太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比 C. 太阳对行星的引力规律是由实验得出的 D. 太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的 师：牛顿的进一步思考：地球绕太阳的力、月球绕地球的力、地球吸引苹果的力是同一种力吗？ 师：猜想假设地→月和太→行的力是同一种。地→月：，根据牛顿第二定律可得：。猜想假设地→苹的力也是同一种。地→苹：，根据牛顿第二定律可得：，可得：，月球轨道半径：r ≈ 60R（R是地球半径）需要验证：，计算结果： 教 学 过 程 。说明地球对月球、太阳对行星、地球对苹果的引力是同一种，苹果在这个引力作用下做自由落体运动，即苹果的重力加速度。 师：牛顿更大胆的猜想：任意两个物体间？牛顿通过大量的计算，得出任意两个物体之间都存在引力，他把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来。因此总结出万有引力定律：自然界中任意两个物体间都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们间的距离r平方成反比。表达式：，其中G为引力常量，是英国物理学家卡文迪许用扭秤实验出来的，大小为6.67×10-11，单位是N·m2/kg2。 师：算一算：1. 两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力。 2. 计算太阳与地球之间的万有引力。 3. 计算太阳和地球分别对地球上50kg的人的引力。 师：万有引力适用于任意质点之间，两个质量分布均匀的球体。 三、课堂小结 1. 万有引力定律： 2. 使用条件：任意质点之间，两个质量分布均匀的球体。 教 后 反 思 本节课涉及的内容比较多，但是万有引力定律很重要，需要课后多复习多练习。 学科网（北京）股份有限公司 $